Overlay科普：Overlay网络的组成模式

Overlay的本质是L2 Over IP的隧道技术，在服务器的vSwitch、物理网络上技术框架已经就绪，并且从当前的技术选择来看，虽然有多种隧道同时实现，但是以L2 over UDP模式实现的VXLAN技术具备较大优势，并且在ESXi和Open vSwitch、当前网络的主流芯片已经实现，预计会成为主流的Overlay技术选择，因此后面讲的Overlay网络均参考VXLAN相关的技术组成描述，其它NVGRE、STT等均类似。

Overlay网络架构有多种实现，就纯大二层的实现，可分为主机实现方式和网络实现方式；而在最终实现Overlay与网络外部数据连通的连接方式上，则更是有多种实现模式，并且对于关键网络部件将有不同的技术要求。

1 基于主机的Overlay虚拟化网络

（如下图所示）目前的虚拟化主机软件在vSwitch内支持VXLAN，使用VTEP(VXLAN Tunnel End Point)封装和终结VXLAN的隧道。

基于主机的Overlay虚拟化网络

VXLAN运行在UDP上，物理网络只要支持IP转发，则所有IP可达的主机即可构建一个大范围二层网络。这种vSwitch的实现，屏蔽了物理网络的模型与拓扑差异，将物理网络的技术实现与计算虚拟化的关键要求分离开来，几乎可以支持以太网在任意网络上的透传，使得云的计算资源调度范围空前扩大。

特别的，为了使得VXLAN Overlay网络更加简化运行管理，便于云的服务提供，各厂家使用集中控制的模型，将分散在多个物理服务器上的vSwitch构成一个大型的、虚拟化的分布式Overlay vSwitch（如图所示），只要在分布式vSwitch范围内，虚拟机在不同物理服务器上的迁移，便被视为在一个虚拟的设备上迁移，如此大大降低了云中资源的调度难度和复杂度。

分布式Overlay vSwitch

基于主机的Overlay网络数据流量出入物理网络，需要实现VXLAN的Overlay流量与传统的以太网数据流量之间的封装与解封装过程，而执行这个过程操作的功能点，被称为Overlay/VXLAN Gateway（如图所示）。因为VXLAN网络的VTEP功能点本身就是VXLAN的封装与解封装隧道点，因此VXLAN Gateway首先需要具备VTEP功能，形态可以是vSwitch、物理交换机等，只是对于网络中的虚机或其它设备地址表项的处理有所差异。

Overlay Gateway（VXLAN）

VXLAN Ovelay网络与物理网络连通有以下三种组网方案 （如图所示）。

VXLAN Overlay网络与物理网络的连通方案

方案一：Overlay虚拟化网络+vSwitch GW+vRouter

Overlay的vSwitch本身具备隧道的封装与解封装能力，因此，H3C提供一种虚拟路由器来配合这种基本方式。将在硬件路由器中运行的软件vSR（基于H3C Comware平台的路由软件包)作为虚拟机运行在主机中，提供Overlay网络的虚拟路由功能（即vRouter能力），vRouter的接口同时连接到VXLAN的网络和VLAN基本功能的物理网络。从vSwitch接收到的VXLAN数据包被解除封装后，进入vRouter路由接口，可以被路由到外部网络；反之，vRouter接收到外部网络的数据可以进入VXLAN网络。

该方案的好处是：涉及Overlay的功能均在主机虚拟化环境vSwitch实现，并且虚拟路由功能使得Overlay网络部署更加灵活，极大降低外部物理网络要求。

方案二：Overlay虚拟化网络+vSwitch GW+pRouter

本方案使用服务器中的vSwitch专门用作VXLAN的Gateway功能，而数据的路由功能，则由外部网络物理路由器承担。该方案除了不具备虚拟路由能力，Overlay的功能也都在主机虚拟化环境vSwitch实现，同时可以支持虚机与非虚拟化的物理服务器之间的二层数据通信要求。

方案三：Overlay虚拟化网络+pSwitch GW+pRouter

当物理交换机支持VXLAN功能，则pSwitch与vSwicth可以实现Overlay的统一虚拟化组网，物理交换机执行VXLAN Gateway功能，不仅可以实现Overlay网络在物理网络上的终结，也可以支持虚机与非虚拟化服务器的混合组网业务，因为基于物理实现（物理交换机+物理路由器），整体网络可以达到极高性能。

2 基于物理网络的Overlay虚拟化

物理网络的Overlay+VEPA

（如图所示）该方案在网络架构上与TRILL/FabricPath等技术类似，但是因为对于非VTEP要求的网络只需要IP转发，它比TRILL/FabricPath构建的成本更低，技术要求也更加简单，同时也容易构建多个数据中心之间的网络连接。

为了解决网络对虚拟机的感知与自动化控制，结合IEEE的802.1Qbg/VEPA技术，可以使得网络的Overlay与计算虚拟化之间产生关联，这样既可以保持服务器内部网络的简化，使用基本的VEPA，利用外部网络强化来保证高能力的控制要求，又在物理网络Overlay的虚拟化基础上增强了虚机在云中大范围调度的灵活性。