Help us improve your experience.

Let us know what you think.

Do you have time for a two-minute survey?

 
 

Понимание сетей VXLAN

Технология протокола VXLAN Virtual Extensible LAN позволяет сетям поддерживать больше сетей VLAN. Согласно стандарту IEEE 802.1Q, традиционные идентификаторы VLAN имеют длину 12 бит, что ограничивает сети 4094 VLAN. Протокол VXLAN преодолевает это ограничение, используя более длительный идентификатор логической сети, который позволяет больше сетей VLAN и, следовательно, более логичную изоляцию сети для крупных сетей, таких как облака, которые обычно включают в себя множество виртуальных машин.

Преимущества VXLAN

Технология VXLAN позволяет сегментировать сети (как это делают сети VLAN), но она обеспечивает преимущества, которые не могут использовать VLAN. Вот самые важные преимущества использования VXLAN:

  • Теоретически вы можете создать до 16 миллионов VXLAN в административном домене (в отличие от 4094 сетей VLAN на устройстве Juniper Networks).

    • Маршрутизаторы серии MX и коммутаторы EX9200 поддерживают до 32 000 сетей VXLAN, 32 000 групп многоадресной передачи и 8000 виртуальных конечных точек туннеля (VTEP). Это означает, что сети VXLAN на базе маршрутизаторов серии MX обеспечивают сегментацию сети в масштабе, необходимом для поддержки очень большого количества арендаторов.

    • Коммутаторы серии QFX10000 поддерживают 4000 сетей VXLAN и 2000 удаленных VTEP.

    • Коммутаторы QFX5100, QFX5110, QFX5200, QFX5210 и EX4600 поддерживают 4000 многоадресных сетей VXLAN, 4000 групп многоадресной передачи и удаленные VTEP 2000.

    • Коммутаторы EX4300-48MP поддерживают 4000 VXLAN.

  • Вы можете обеспечить миграцию виртуальных машин между серверами, которые существуют в отдельных доменах уровня 2, путем туннелирования трафика через сети уровня 3. Эта функциональность позволяет динамически распределять ресурсы в центрах обработки данных или между ними без ограничения границ уровня 2 или принудиния к созданию крупных или географически растянутых доменов уровня 2.

Использование сетей VXLAN для создания небольших доменов уровня 2, подключенных через сеть уровня 3, означает, что вам не нужно использовать протокол Spanning Tree Protocol (STP) для конвергенции топологии, но вместо этого можно использовать более надежные протоколы маршрутизации в сети уровня 3. В отсутствие STP ни один из ваших каналов не блокируется, что означает, что вы можете получить полную стоимость от всех портов, которые вы покупаете. Использование протоколов маршрутизации для подключения доменов уровня 2 также позволяет сбалансировать трафик, чтобы обеспечить оптимальное использование доступной полосы пропускания. Учитывая объем трафика «восток-запад», который часто течет внутри центров обработки данных или между ними, очень важно повысить производительность сети для этого трафика.

В видео «Почему оверлейная сеть в центре обработки данных» представлен краткий обзор преимуществ использования сетей VXLAN.

Как работает VXLAN?

VXLAN часто называют технологией оверлейной сети, поскольку она позволяет растянуть соединения уровня 2 на промежуточном уровне 3, инкапсулируя (туннелирование) Ethernet-кадры в пакете VXLAN, который включает IP-адреса. Устройства, поддерживающие VXLAN, называются конечными устройствами виртуального туннеля (VTEPs) — это могут быть конечные хосты, сетевые коммутаторы или маршрутизаторы. VTEPs инкапсулирует трафик VXLAN и декапсулирует этот трафик, когда он покидает туннель VXLAN. Чтобы инкапсулировать Ethernet-кадр, VTEP добавляют несколько полей, в том числе следующие поля:

  • Адрес назначения для контроля доступа к внешним носителям (MAC) (MAC-адрес конечной точки туннеля VTEP)

  • Внешний mac-адрес (MAC-адрес источника туннеля VTEP)

  • Внешний IP-адрес (IP-адрес конечного туннеля VTEP)

  • Внешний IP-адрес (IP-адрес источника туннеля VTEP)

  • Внешний заголовок UDP

  • Заголовок VXLAN, включающий в себя 24-битное поле под названием сетевой идентификатор VXLAN (VNI), который используется для уникальной идентификации VXLAN. VNI похож на VLAN ID, но наличие 24 битов позволяет создавать гораздо больше сетей VXLAN, чем VLAN.

Примечание:

Поскольку VXLAN добавляет от 50 до 54 байт дополнительной информации заголовка в первоначальный Ethernet-кадр, возможно, вам захочется увеличить MTU базовой сети. В этом случае настраивайте MTU физических интерфейсов, которые участвуют в сети VXLAN, а не MTU логического исходного интерфейса VTEP, который игнорируются.

На рис. 1 показан формат пакетов VXLAN.

Рис. 1. Формат VXLAN Packet Format пакетов VXLAN

Методы внедрения VXLAN

ОС Junos поддерживает внедрение сетей VXLAN в следующих средах:

  • VXLAN вручную: в этой среде устройство Juniper Networks выступает в качестве транзитного устройства для нисходящего устройства, выступающего в качестве VTEP, или шлюза, который обеспечивает подключение для нисходящего сервера, в котором размещаются виртуальные машины (VMs), которые общаются по сети уровня 3. В этой среде контроллеры программно-определяемых сетей (SDN) не развертываются.

    Примечание:

    Коммутаторы QFX10000 не поддерживают ручные VXLAN.

  • OVSDB-VXLAN: В этой среде контроллеры SDN используют протокол управления открытой базой данных vSwitch (OVSDB) для предоставления средств, с помощью которых контроллеры (например, контроллер VMware NSX или Juniper Networks Contrail) и устройства Juniper Networks, поддерживающие OVSDB, могут общаться.

  • EVPN-VXLAN— В этой среде Ethernet VPN (EVPN) — это технология плоскости управления, которая позволяет размещать хосты (физические серверы и виртуальные машины) в любой точке сети и оставаться подключенными к той же логической оверлейной сети уровня 2, а VXLAN создает плоскость данных для оверлейной сети уровня 2.

С помощью коммутаторов QFX5100, QFX5110, QFX5120, QFX5210, EX4300-48MP и EX4600 с VXLAN

Вы можете настроить коммутаторы для выполнения всех следующих ролей:

  • (Все коммутаторы, за исключением EX4300-48MP) В среде без контроллера SDN выступают в качестве коммутатора транзитного уровня 3 для нисходящего хоста, выступающего в качестве VTEP. В этой конфигурации вам не нужно настраивать на коммутаторе функции VXLAN. Вам нужно настроить IGMP и PIM, чтобы коммутатор формировал деревья многоадресной передачи для групп многоадресной передачи VXLAN. (См. для получения дополнительной информации нужны PIM для ручных сетей VXLAN .)

  • (Все коммутаторы, за исключением EX4300-48MP) В среде с контроллером SDN или без нее шлюз уровня 2 между виртуализированными и невиртуализированными сетями в одном центре обработки данных или между центрами обработки данных. Например, вы можете использовать коммутатор для подключения сети, которая использует VXLAN, к сети, которая использует VLAN.

  • (Коммутаторы EX4300-48MP) Выступайте в качестве шлюза уровня 2 между виртуализированными и невиртуализированными сетями в кампусной сети. Например, вы можете использовать коммутатор для подключения сети, которая использует VXLAN, к сети, которая использует VLAN.

  • (Все коммутаторы, за исключением EX4300-48MP) Действуйте в качестве шлюза уровня 2 между виртуализированными сетями в одних и тех же центрах обработки данных и позволяйте виртуальным машинам перемещаться (VMotion) между этими сетями и центрами обработки данных. Например, если вы хотите разрешить VMotion между устройствами в двух разных сетях, вы можете создать одну и ту же VLAN в обеих сетях и поместить оба устройства в эту VLAN. Коммутаторы, подключенные к этим устройствам, выступая в качестве VTEP, могут сопозвать VLAN с той же VXLAN, а трафик VXLAN затем можно маршрутизировать между двумя сетями.

  • (Коммутаторы QFX5110 и QFX5120 с EVPN-VXLAN) Действуй в качестве шлюза уровня 3 для маршрутизации трафика между различными VXLAN в одном центре обработки данных.

  • (Коммутаторы QFX5110 и QFX5120 с EVPN-VXLAN) Выступайте в качестве шлюза уровня 3 для маршрутизации трафика между различными VXLAN в разных центрах обработки данных по сети WAN или Интернет с помощью стандартных протоколов маршрутизации или туннелей виртуальной частной локальной сети (VPLS).

Примечание:

Если вы хотите, чтобы коммутатор QFX5110 или QFX5120 был шлюзом VXLAN уровня 3 в среде EVPN-VXLAN, вам необходимо настроить интегрированные интерфейсы маршрутизации и соединения (IRB) для подключения сетей VXLAN так же, как если вы хотите направить трафик между VLAN.

Поскольку дополнительные заголовки добавляют от 50 до 54 байтов, вам может потребоваться увеличить MTU на VTEP для размещения больших пакетов. Например, если коммутатор использует значение MTU по умолчанию в 1514 байтов и вы хотите переадресовать пакеты с 1500 байтами через VXLAN, вам нужно увеличить MTU, чтобы увеличить размер пакета, вызванный дополнительными заголовками.

Смена порта UDP на коммутаторах QFX5100, QFX5110, QFX5200, QFX5210 и EX4600

Начиная с версии ОС Junos 14.1X53-D25 на коммутаторах QFX5100, Выпуск ОС Junos 15.1X53-D210 на коммутаторах QFX5110 и QFX5200, ОС Junos версии 18.1R1 на коммутаторах QFX5210 и ОС Junos версии 18.2R1 на коммутаторах EX4600, вы можете настроить порт UDP, используемый в качестве порта назначения для трафика VXLAN. Чтобы настроить порт назначения VXLAN как нечто иное, чем порт UDP по умолчанию 4789, введите следующее заявление:

set protocols l2-learning destination-udp-port port-number

Настраиваемый порт будет использоваться для всех сетей VXLAN, настроенных на коммутаторе.

Примечание:

Если вы делаете это изменение на одном коммутаторе в VXLAN, вы должны сделать то же изменение на всех устройствах, которые прекращают VXLAN, настроенные на коммутаторе. Если вы этого не сделаете, трафик будет нарушен для всех сетей VXLAN, настроенных на коммутаторе. При изменении порта UDP утрачены ранее изученные удаленные VTEP и удаленные микросхемы MACs, а также нарушен трафик VXLAN до тех пор, пока коммутатор не вернется к удаленным VTEP и удаленным ЦОД.

Управление транзитным многоадресным трафиком на коммутаторах QFX5100, QFX5110, QFX5200, QFX5210 и EX4600

Когда коммутатор, действующий в качестве VTEP, получает широковещательный, неизвестный пакет одноадресной передачи или многоадресную передачу, он выполняет следующие действия в пакете:

  1. Он декапсулирует пакет и доставляет его локальным хостам.

  2. Затем он снова добавляет инкапсуляцию VXLAN и отправляет пакет другим VTEP в VXLAN.

Эти действия выполняются с помощью интерфейса loopback, используемого в качестве адреса туннеля VXLAN, и, следовательно, могут негативно повлиять на пропускную способность, доступную для VTEP. Начиная с версии ОС Junos 14.1X53-D30 для коммутаторов QFX5100, версии ОС Junos 15.1X53-D210 для коммутаторов QFX5110 и QFX5200, Выпуск ОС Junos 18.1R1 для коммутаторов QFX5210 и выпуск ОС Junos 18.2R1 для коммутаторов EX4600, если вы знаете, что в VXLAN нет многоадресных приемников, которые хотят использовать трафик для конкретной группы многоадресной передачи, вы можете снизить нагрузку на обработку интерфейса loopback, введя следующее заявление:

В этом случае трафик указанной группы не будет переадресован, а весь другой многоадресный трафик будет переадресован. Если вы не хотите переадресовать трафик с многоадресной передачей в другие VTEP в VXLAN, введите следующее заявление:

Использование маршрутизатора серии MX, коммутатора EX9200 или коммутатора QFX10000 в качестве VTEP

Вы можете настроить маршрутизатор серии MX, коммутатор EX9200 или коммутатор QFX10000, чтобы выступать в качестве VTEP и выполнять все следующие роли:

  • Выступайте в качестве шлюза уровня 2 между виртуализированными и невиртуализированными сетями в одном центре обработки данных или между центрами обработки данных. Например, вы можете использовать маршрутизатор серии MX для подключения сети, которая использует VXLAN к сети, которая использует VLAN.

  • Действуйте в качестве шлюза уровня 2 между виртуализированными сетями в одних и тех же центрах обработки данных и позволяйте виртуальным машинам перемещаться (VMotion) между этими сетями и центрами обработки данных.

  • Действуй в качестве шлюза уровня 3 для маршрутизации трафика между различными VXLAN в одном центре обработки данных.

  • Выступайте в качестве шлюза уровня 3 для маршрутизации трафика между различными VXLAN в разных центрах обработки данных по сети WAN или Интернет с помощью стандартных протоколов маршрутизации или туннелей виртуальной частной локальной сети (VPLS).

Примечание:

Если вы хотите, чтобы одно из устройств, описанных в этом разделе, было шлюзом уровня 3 VXLAN, вы должны настроить интегрированные интерфейсы маршрутизации и соединения (IRB) для подключения сетей VXLAN так же, как и для маршрутизации трафика между VLAN.

Для ручных VXLAN требуется PIM

В среде с контроллером (например, VMware NSX или контроллером Juniper Networks Contrail) вы можете инициализация сетей VXLAN на устройстве Juniper Networks. Контроллер также предоставляет плоскость управления, которую используют VTEP для рекламы своей доступности и получения информации о доступности других VTEP. Кроме того, вместо контроллера можно вручную создавать сети VXLAN на устройствах Juniper Networks. При использовании такого подхода вы также должны настроить протокольную независимую многоадресную передачу (PIM) на VTEPs, чтобы они могли создавать туннели VXLAN между собой.

Вы также должны настроить каждый VTEP в данном VXLAN, чтобы быть членом одной группы многоадресной передачи. (Если это возможно, вам следует назначить по-разному групповой адрес для каждого VXLAN, хотя это и не требуется. Несколько сетей VXLAN могут работать в одной группе с несколькимиадресами.) После этого VTEP могут перенаправить запросы ARP, которые они получают от подключенных хостов, в группу многоадресной передачи. Другие VTEP группы декапсулируют информацию VXLAN и (предполагая, что они являются членами той же сети VXLAN) передают запрос ARP своим подключенным хостам. Когда целевой хост получает запрос ARP, он отвечает mac-адресом, а VTEP переадресовывает этот ответ ARP обратно к источнику VTEP. Благодаря этому VTEP узнают IP-адреса других VTEP в VXLAN и MAC-адреса хостов, подключенных к другим VTEP.

Многоадресные группы и деревья также используются для переадресации, неизвестного одноадресного и многоадресного трафика между VTEP. Это предотвращает излишнее затопление трафика BUM за пределами сети VXLAN.

Примечание:

Многоадресный трафик, переадресованный через туннель VXLAN, отправляется только удаленным VTEP в VXLAN. То есть инкапсулирующая VTEP не копирует и отправляет копии пакетов в соответствии с деревом многоадресной передачи— он лишь переадресовывает полученные многоадресные пакеты в удаленные VTEP. Удаленные VTEP декапсулируют инкапсулированные многоадресные пакеты и переадресируют их в соответствующие интерфейсы уровня 2.

Балансировка нагрузки трафика VXLAN

Маршруты уровня 3, формирующие туннели VXLAN, используют балансировку нагрузки на пакет по умолчанию, что означает, что балансировка нагрузки реализуется при наличии путей ECMP к удаленному VTEP. Это отличается от нормального поведения маршрутизации, в котором балансировка нагрузки на пакет не используется по умолчанию. (Нормальная маршрутизация использует балансировка нагрузки на префикс по умолчанию.)

Поле портов источника в заголовке UDP используется для балансировки нагрузки ECMP на трафик VXLAN в сети уровня 3. Это поле устанавливается на хэш внутренних полей пакетов, что приводит к переменной, которую ECMP может использовать для различия между туннелями (потоками).

Ни одно другое поле, которое обычно использует ECMP на основе потоков, не подходит для использования с помощью сетей VXLAN. Все туннели между теми же двумя VTEP имеют одинаковые внешние IP-адреса и пункт назначения, а порт назначения UDP предназначен для порта 4789 по определению. Таким образом, ни одно из этих областей не обеспечивает достаточный способ для ECMP дифференцировать потоки.

Включение коммутаторов QFX5120 в туннельный трафик на интерфейсах с метками и интерфейсами IRB на уровне ядра 3

Примечание:

Этот раздел применяется только к коммутаторам QFX5120 под управлением ОС Junos версий 18.4R1, 18.4R2, 18.4R2-S1 до 18.4R2-S3, 19.1R1, 19.1R2, 19.2Rx и 19.3Rx.

Когда коммутатор QFX5120 пытается туннелировать трафик на интерфейсах уровня 3 с метками ядра или интерфейсах IRB, коммутатор отбрасывает пакеты. Чтобы избежать этой проблемы, можно настроить простой двухкратный межсетевой экран на основе фильтров на уровне 3 с тегами или интерфейс IRB.

Примечание:

Коммутаторы QFX5120 поддерживают максимум 256 двухкратных межсетевых экранов на основе фильтров.

Например:

Срок 1 совпадает и принимает трафик, предназначенный для коммутатора QFX5210, который определяется IP-адресом источника VTEP (192.168.0.1/24), присвоенным интерфейсу loopback коммутатора. На 1-й срок обратите внимание, что при указании действия вы можете считать трафик вместо того, чтобы принимать его.

Термин 2 соответствует и переадресовывает весь другой трафик данных в экземпляр маршрутизации (маршрут 1), который представляет собой настроенный интерфейс et-0/0/3.

В этом примере обратите внимание, что интерфейс et-0/0/3 ссылается на маршрутизацию экземпляра route1. В результате вы должны включить команду set firewall family inet filter vxlan100 term 2 then routing-instance route1 . Без этой команды фильтр межсетевого экрана будет работать неправильно.

Использование маршрутизации и маршрутизации с помощью VXLAN

Коммутаторы QFX5100 и QFX5110 можно использовать ping для traceroute устранения неполадок потока трафика через туннель VXLAN, включая overlay параметр и различные варианты. Вы используете эти варианты, чтобы заставить ping пакеты или traceroute пакеты следовать по тому же пути, что и пакеты данных через туннель VXLAN. Другими словами, вы делаете пакеты базовой сети (ping и) проходите тот же маршрут, что и tracerouteоверлейные пакеты (трафик данных). Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с оверлейной сетью ping и оверлейной сетью трассировки маршрутизации .

Поддерживаемые стандарты VXLAN

РКК и интернет-проекты, которые определяют стандарты для VXLAN:

  • RFC 7348, Виртуальная локальная сеть с eXtensible (VXLAN): платформа для оверлейной виртуализированной сети уровня 2 над сетями уровня 3

  • Интернет-проект проекта ietf-nvo3-vxlan-gpe, универсальное расширение протокола для VXLAN

Таблица истории выпуска
Выпуска
Описание
14,1X53-D30
Начиная с версии ОС Junos 14.1X53-D30 для коммутаторов QFX5100, версии ОС Junos 15.1X53-D210 для коммутаторов QFX5110 и QFX5200, Выпуск ОС Junos 18.1R1 для коммутаторов QFX5210 и выпуск ОС Junos 18.2R1 для коммутаторов EX4600, если вы знаете, что в VXLAN нет многоадресных приемников, которые хотят использовать трафик для конкретной группы многоадресной передачи, вы можете снизить нагрузку на обработку интерфейса loopback
14,1X53-D25
Начиная с версии ОС Junos 14.1X53-D25 на коммутаторах QFX5100, Выпуск ОС Junos 15.1X53-D210 на коммутаторах QFX5110 и QFX5200, ОС Junos версии 18.1R1 на коммутаторах QFX5210 и ОС Junos версии 18.2R1 на коммутаторах EX4600, вы можете настроить порт UDP, используемый в качестве порта назначения для трафика VXLAN.