邊緣虛擬橋EVB(Edge Virtual Bridging)技術是當前用于解決虛擬化環境的虛擬機VM(Virtual Machine)與網絡之間的連接與管理邊界問題而產生。并在此標準802.1Qbg定義的框架基礎上可以實現VM生命周期與網絡的自動化關聯、網絡屬性的靈活變更。

一、EVB數據轉發層面標準化實現

EVB原來由802.1Qbg和802.1Qbh組成，數據層面的實現一共有四種(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已經在EVB內取消，因此EVB目前也就是802.1Qbg。802.1Qbg的各種模式具體轉發行為，請參考本刊《802.1Qbg、802.1Qbh、802.1BR、VN-Tag技術比較》一文，此處不再贅述。

圖1 EVB的多種數據轉發實現

從技術實現的角度，以及某些特殊應用場景下，802.1Qbg的不同模式是可以同時存在的，并且技術上要求能夠多層級聯，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拓撲和層次，標準在使用上建議了一個基本的EVB架構，如圖2所示。

圖2 EVB轉發層面基本架構

圖2中邊緣中繼單元ER(Edge Relay)指代了VEB/VEPA各種部件。EVB技術中，ER位于服務器一側，對服務器的流量進行轉發，ER轉發的流量包括虛擬服務器之間，和虛擬服務器與邊緣交換機(與物理服務器直連)之間的全部流量。ER既可以通過軟件實現，也可以使用專門的硬件單元實現(虛擬化網卡功能)。 ER-1標識了一種雙端口的VEB或VEPA，在實現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，基于級聯性架構，ER邏輯上掛接在Multi Channel的S-Component組件上，S-Component組件是實現Multichannel的核心邏輯組件，每個通道稱為S-Channel。

二、EVB控制協議簡析

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

1.CDCP協議

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

圖3CDCP建立多通道

1)CDCP基本操作內容

S-Channel配置由交換機決定，并保存在交換機上;

由服務器向交換機發起S-Channel資源請求;

交換機根據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

以太網接口上使能EVB功能后，交換機通過LLDP報文向外發布S通道狀態，與服務器的交互機制如圖4所示。

圖4 CDCP協議交互示意圖

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

3)CDCP報文格式

CDCP 協議TLV字段如圖5所示，包括角色(交換機為bridge，服務器為station)、對S組件的支持能力(SComp)、支持的S通道的個數、以及S通道ID與對應的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協議TLV格式

本設備角色(Role)：等于1表示本設備為服務器(station)，等于0表示本設備為交換機(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。

本設備支持的S通道數目(Chncap)：包括已經成功創建和尚未創建的。

SCID/SVID對：S通道索引和對應的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。

服務器發出的請求中，SVID為0，形式如。如果交換機成功為其創建S通道，那么回復報文的形式如，b為有效的VLAN ID。如果交換機不能創建，則回復報文中仍然維持的形式。如果服務器將某一已經生效的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協議

VDP協議報文由服務器發起。服務器發送的VDP請求分為預關聯、資源預留的預關聯、關聯和去關聯請求四種。交換機只回復對應的響應報文。

VM創建時，服務器向交換機發送關聯或者預關聯請求。關聯請求處理成功時，VM的流量就可以開始經由交換機轉發。預關聯請求處理成功時，VM處于一種就緒等待的狀態，直到發送關聯請求處理成功后，才開始收發流量。

VM關閉時，向交換機發送去關聯請求，邊緣交換機將對應的流量轉發通道關閉。

一般來說，VM遷移時，新的VM先處于預關聯狀態下，等待虛擬機管理中心指令原有VM發送去關聯請求。原有VM發送去關聯請求后，新VM發送關聯請求，接替原有VM的流量收發工作。

1)VDP交互過程

服務器發送關聯請求時，與交換機、VSI管理服務器的交互過程如圖6所示。

圖6關聯請求處理

服務器先發送預關聯請求再發送關聯請求的交互過程如圖7所示。

圖7預關聯請求處理

服務器發送去關聯請求的交互過程如圖8所示

圖8去關聯請求處理

2)VDP報文信息

VDP是VM與網絡關聯、創建遷移感知的關鍵協議，這里僅針對其中比較關鍵的消息內容進行介紹。

關聯消息。如圖9所示的關聯消息類型，傳遞了VM和網絡之間的關聯、解關聯操作請求。

圖9VDP關聯消息類型

VM遷移信息。圖10的VDP消息位向網絡通告了VM的遷移性質。

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關聯信息：VLAN、MAC、GroupID(可用于>4KVLAN擴展)，這些信息的組合可以保證VM連接網絡的正確屬性以及策略匹配。

圖11VSI過濾信息

在EVB控制協議作用下，便可實現VM的自動化關聯網絡，如圖12所示，A中VM不進行VDP關聯，網絡不對其下發相應的屬性，網絡沒有針對此VM的相關配置，則VM流量不能進入網絡。B中VM經過VDP正常關聯網絡，網絡管理系統基于VM信息合理性下發針對VM的網絡策略與配置，可保證VM正常服務提供。C中VM雖然關聯網絡，但其屬性被網絡系統判斷為非法VM，網絡拒絕VM接入，不為VM分配資源和配置。

圖12EVB協議VM關聯網絡

三、EVB網絡中虛擬機的創建與遷移過程

在EVB技術關聯的計算與網絡系統中，定義了兩個管理系統：虛擬機管理系統VMM和網絡管理系統NMS(H3C的EVB NMS有專用組件iMC CRM---Connection Resource Manager)。

1)VM創建過程

在虛擬化環境中，VM基于業務要求具有其網絡屬性(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與網絡管理系統之間同步識別，這樣無論是主機側還是網絡側，對一個VM或一類虛擬服務的業務要求、控制策略都能完全統一，并且能夠基于VDP信息的傳遞、管理系統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創建，消息從主機側向網絡側傳遞的過程：

虛機管理系統使用VSI相關信息創建VM;

VM/ER使用VDP關聯網絡;

交換機將VM信息傳遞給網絡管理系統(H3C iMC CRM)。

圖14創建VM過程一

如圖15所示為VM創建，消息從網絡側向主機側傳遞的過程：

網絡管理系統對VM信息進行判定后下發Profile

交換機允許VM接入網絡，向VM返回關聯響應

圖15創建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創建

2)目標VM關聯網絡

3)源VM與目標VM的狀態信息同步

圖16VM遷移:創建目標VM

VM切換，當目標VM創建完成，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解關聯請求

7)網絡刪除profile，釋放網絡資源

8)網絡HTTPS通告管理系統解關聯，釋放網絡資源

圖17VM切換

四、結束語

EVB定義了標準化的主機與網絡之間虛擬化信息的關聯控制，使得虛擬機的服務變更可以通過網絡的感知來自動化響應，同時需要在虛擬計算管理與網絡管理系統之間針對VM服務定義統一的業務類型描述，保證主機側的虛擬機EVB屬性與網絡側的屬性一致，才能實現EVB的控制目的。