邊緣虛擬橋EVB(Edge Virtual Bridging)技術(shù)是當前用于解決虛擬化環(huán)境的虛擬機VM(Virtual Machine)與網(wǎng)絡(luò)之間的連接與管理邊界問題而產(chǎn)生。并在此標準802.1Qbg定義的框架基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)VM生命周期與網(wǎng)絡(luò)的自動化關(guān)聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)屬性的靈活變更。

一、EVB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層面標準化實現(xiàn)

EVB原來由802.1Qbg和802.1Qbh組成，數(shù)據(jù)層面的實現(xiàn)一共有四種(如圖1所示)：其中802.1Qbg包含了三種，即VEB(Virtual Ethernet Bridging)模式、VEPA(Virtual Ethernet Port Aggregator)模式和Multi Channel模式;802.1Qbh為PE(Port Extender)模式。當前802.1Qbh已經(jīng)在EVB內(nèi)取消，因此EVB目前也就是802.1Qbg。802.1Qbg的各種模式具體轉(zhuǎn)發(fā)行為，請參考本刊《802.1Qbg、802.1Qbh、802.1BR、VN-Tag技術(shù)比較》一文，此處不再贅述。

圖1 EVB的多種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)實現(xiàn)

從技術(shù)實現(xiàn)的角度，以及某些特殊應(yīng)用場景下，802.1Qbg的不同模式是可以同時存在的，并且技術(shù)上要求能夠多層級聯(lián)，這在標準預備文檔中也進行了描述。但在更多的場景下，并不需要復雜的級聯(lián)拓撲和層次，標準在使用上建議了一個基本的EVB架構(gòu)，如圖2所示。

圖2 EVB轉(zhuǎn)發(fā)層面基本架構(gòu)

圖2中邊緣中繼單元ER(Edge Relay)指代了VEB/VEPA各種部件。EVB技術(shù)中，ER位于服務(wù)器一側(cè)，對服務(wù)器的流量進行轉(zhuǎn)發(fā)，ER轉(zhuǎn)發(fā)的流量包括虛擬服務(wù)器之間，和虛擬服務(wù)器與邊緣交換機(與物理服務(wù)器直連)之間的全部流量。ER既可以通過軟件實現(xiàn)，也可以使用專門的硬件單元實現(xiàn)(虛擬化網(wǎng)卡功能)。 ER-1標識了一種雙端口的VEB或VEPA，在實現(xiàn)上完全作為一個通道，無需地址學習表項管理;ER-2標識VEPA;ER-3標識VEB。所有的VM通過Virtual Station Interface(VSI)連接在ER上，基于級聯(lián)性架構(gòu)，ER邏輯上掛接在Multi Channel的S-Component組件上，S-Component組件是實現(xiàn)Multichannel的核心邏輯組件，每個通道稱為S-Channel。

二、EVB控制協(xié)議簡析

EVB的控制協(xié)議最關(guān)鍵有兩個：VDP(VSI Discovery Protocol) 和CDCP(S-Channel Discovery and Configuration Protocol)。

1.CDCP協(xié)議

CDCP是專門用于建立Multi Channel模式下S-Component組件與網(wǎng)絡(luò)連接的通道，這些通道邏輯上只在服務(wù)器和物理網(wǎng)絡(luò)端口本地有效，如圖3所示。

圖3CDCP建立多通道

1)CDCP基本操作內(nèi)容

S-Channel配置由交換機決定，并保存在交換機上;

由服務(wù)器向交換機發(fā)起S-Channel資源請求;

交換機根據(jù)請求提供最佳資源集;

如果交換機不能提供所有資源則提供資源子集;

2)CDCP交互過程

以太網(wǎng)接口上使能EVB功能后，交換機通過LLDP報文向外發(fā)布S通道狀態(tài)，與服務(wù)器的交互機制如圖4所示。

圖4 CDCP協(xié)議交互示意圖

當VM有創(chuàng)建S通道的請求，或者原有的請求發(fā)生變化時，向交換機發(fā)出請求報文(消息1)。交換機為其分配或者釋放SVID，創(chuàng)建或者刪除對應(yīng)的S通道接口。隨后回復響應(yīng)報文，通知服務(wù)器分配的SVID(消息2)。服務(wù)器和交換機都在后續(xù)的報文中攜帶當前存在的S通道的信息作為狀態(tài)通告。

3)CDCP報文格式

CDCP 協(xié)議TLV字段如圖5所示，包括角色(交換機為bridge，服務(wù)器為station)、對S組件的支持能力(SComp)、支持的S通道的個數(shù)、以及S通道ID與對應(yīng)的SVID對( )。CDCP TLV與LLDP中其它dot1q的TLV一樣，type取值為127，subtype取值0x0E。

圖5 CDCP協(xié)議TLV格式

本設(shè)備角色(Role)：等于1表示本設(shè)備為服務(wù)器(station)，等于0表示本設(shè)備為交換機(bridge)。

保留位(Resv)：暫不使用，以0填充。

S組件支持能力(SComp)：等于1表示能支持S-VLAN組件，等于0時表示不支持。

本設(shè)備支持的S通道數(shù)目(Chncap)：包括已經(jīng)成功創(chuàng)建和尚未創(chuàng)建的。

SCID/SVID對：S通道索引和對應(yīng)的SVID。第一個必須是缺省S通道，即<1,1>。CDCP報文中最多支持167個SCID/SVID對，包括缺省S通道的SCID/SVID。

服務(wù)器發(fā)出的請求中，SVID為0，形式如。如果交換機成功為其創(chuàng)建S通道，那么回復報文的形式如，b為有效的VLAN ID。如果交換機不能創(chuàng)建，則回復報文中仍然維持的形式。如果服務(wù)器將某一已經(jīng)生效的SCID/SVID對從本方報文中刪除，表示向交換機申請刪除該S通道。

2.VDP協(xié)議

VDP協(xié)議報文由服務(wù)器發(fā)起。服務(wù)器發(fā)送的VDP請求分為預關(guān)聯(lián)、資源預留的預關(guān)聯(lián)、關(guān)聯(lián)和去關(guān)聯(lián)請求四種。交換機只回復對應(yīng)的響應(yīng)報文。

VM創(chuàng)建時，服務(wù)器向交換機發(fā)送關(guān)聯(lián)或者預關(guān)聯(lián)請求。關(guān)聯(lián)請求處理成功時，VM的流量就可以開始經(jīng)由交換機轉(zhuǎn)發(fā)。預關(guān)聯(lián)請求處理成功時，VM處于一種就緒等待的狀態(tài)，直到發(fā)送關(guān)聯(lián)請求處理成功后，才開始收發(fā)流量。

VM關(guān)閉時，向交換機發(fā)送去關(guān)聯(lián)請求，邊緣交換機將對應(yīng)的流量轉(zhuǎn)發(fā)通道關(guān)閉。

一般來說，VM遷移時，新的VM先處于預關(guān)聯(lián)狀態(tài)下，等待虛擬機管理中心指令原有VM發(fā)送去關(guān)聯(lián)請求。原有VM發(fā)送去關(guān)聯(lián)請求后，新VM發(fā)送關(guān)聯(lián)請求，接替原有VM的流量收發(fā)工作。

1)VDP交互過程

服務(wù)器發(fā)送關(guān)聯(lián)請求時，與交換機、VSI管理服務(wù)器的交互過程如圖6所示。

圖6關(guān)聯(lián)請求處理

服務(wù)器先發(fā)送預關(guān)聯(lián)請求再發(fā)送關(guān)聯(lián)請求的交互過程如圖7所示。

圖7預關(guān)聯(lián)請求處理

服務(wù)器發(fā)送去關(guān)聯(lián)請求的交互過程如圖8所示

圖8去關(guān)聯(lián)請求處理

2)VDP報文信息

VDP是VM與網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)、創(chuàng)建遷移感知的關(guān)鍵協(xié)議，這里僅針對其中比較關(guān)鍵的消息內(nèi)容進行介紹。

關(guān)聯(lián)消息。如圖9所示的關(guān)聯(lián)消息類型，傳遞了VM和網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)聯(lián)、解關(guān)聯(lián)操作請求。

圖9VDP關(guān)聯(lián)消息類型

VM遷移信息。圖10的VDP消息位向網(wǎng)絡(luò)通告了VM的遷移性質(zhì)。

圖10VM的遷移告知

VDP中VSI過濾信息(由具體支持的特征信息類型決定取值)。圖11的VSI過濾信息提供了VM關(guān)聯(lián)信息：VLAN、MAC、GroupID(可用于>4KVLAN擴展)，這些信息的組合可以保證VM連接網(wǎng)絡(luò)的正確屬性以及策略匹配。

圖11VSI過濾信息

在EVB控制協(xié)議作用下，便可實現(xiàn)VM的自動化關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，如圖12所示，A中VM不進行VDP關(guān)聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)不對其下發(fā)相應(yīng)的屬性，網(wǎng)絡(luò)沒有針對此VM的相關(guān)配置，則VM流量不能進入網(wǎng)絡(luò)。B中VM經(jīng)過VDP正常關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)基于VM信息合理性下發(fā)針對VM的網(wǎng)絡(luò)策略與配置，可保證VM正常服務(wù)提供。C中VM雖然關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，但其屬性被網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)判斷為非法VM，網(wǎng)絡(luò)拒絕VM接入，不為VM分配資源和配置。

圖12EVB協(xié)議VM關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

三、EVB網(wǎng)絡(luò)中虛擬機的創(chuàng)建與遷移過程

在EVB技術(shù)關(guān)聯(lián)的計算與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，定義了兩個管理系統(tǒng)：虛擬機管理系統(tǒng)VMM和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS(H3C的EVB NMS有專用組件iMC CRM---Connection Resource Manager)。

1)VM創(chuàng)建過程

在虛擬化環(huán)境中，VM基于業(yè)務(wù)要求具有其網(wǎng)絡(luò)屬性(VLAN、MAC、VSIID…)，大量的VM屬性信息必須如圖13所示在虛機管理系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)之間同步識別，這樣無論是主機側(cè)還是網(wǎng)絡(luò)側(cè)，對一個VM或一類虛擬服務(wù)的業(yè)務(wù)要求、控制策略都能完全統(tǒng)一，并且能夠基于VDP信息的傳遞、管理系統(tǒng)之間的交互而進行更新。

圖13VMM與NMS交互VM的屬性

如圖14所示為VM創(chuàng)建，消息從主機側(cè)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)傳遞的過程：

虛機管理系統(tǒng)使用VSI相關(guān)信息創(chuàng)建VM;

VM/ER使用VDP關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò);

交換機將VM信息傳遞給網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(H3C iMC CRM)。

圖14創(chuàng)建VM過程一

如圖15所示為VM創(chuàng)建，消息從網(wǎng)絡(luò)側(cè)向主機側(cè)傳遞的過程：

網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)對VM信息進行判定后下發(fā)Profile

交換機允許VM接入網(wǎng)絡(luò)，向VM返回關(guān)聯(lián)響應(yīng)

圖15創(chuàng)建VM過程二

2)VM遷移過程

VM遷移前，先需要在目標主機上創(chuàng)建VM，該VM與原VM具有相同的VLAN、MAC、IP、VSI等信息(如圖16所示)。

1)目標VM創(chuàng)建

2)目標VM關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

3)源VM與目標VM的狀態(tài)信息同步

圖16VM遷移:創(chuàng)建目標VM

VM切換，當目標VM創(chuàng)建完成，虛擬機信息同步一致后便可進行VM切換，完成遷移

4)拆離釋放原VM

5)激活目標VM

6)原VM主機VDP解關(guān)聯(lián)請求

7)網(wǎng)絡(luò)刪除profile，釋放網(wǎng)絡(luò)資源

8)網(wǎng)絡(luò)HTTPS通告管理系統(tǒng)解關(guān)聯(lián)，釋放網(wǎng)絡(luò)資源

圖17VM切換

四、結(jié)束語

EVB定義了標準化的主機與網(wǎng)絡(luò)之間虛擬化信息的關(guān)聯(lián)控制，使得虛擬機的服務(wù)變更可以通過網(wǎng)絡(luò)的感知來自動化響應(yīng)，同時需要在虛擬計算管理與網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)之間針對VM服務(wù)定義統(tǒng)一的業(yè)務(wù)類型描述，保證主機側(cè)的虛擬機EVB屬性與網(wǎng)絡(luò)側(cè)的屬性一致，才能實現(xiàn)EVB的控制目的。