基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)虛擬化模型

羅萱　馬塞　金耀輝

摘要：提出了一種新的基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)虛擬化模型。該模型引入了網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的邏輯概念，在同一個(gè)區(qū)域中使用某種網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，在區(qū)域與區(qū)域的邊界通過(guò)控制平面的統(tǒng)一控制實(shí)現(xiàn)不同虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符的轉(zhuǎn)換，完成跨區(qū)域交互。該模型可以同時(shí)兼容多種網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效率、可擴(kuò)展、大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)虛擬化。

關(guān)鍵詞： 網(wǎng)絡(luò)虛擬化；虛擬網(wǎng)絡(luò)；軟件定義網(wǎng)絡(luò)；區(qū)域

網(wǎng)絡(luò)虛擬化通過(guò)將邏輯網(wǎng)絡(luò)功能和物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備解耦合，使得網(wǎng)絡(luò)資源可以方便地整合與擴(kuò)展，可以大大地降低運(yùn)營(yíng)商的資本/運(yùn)營(yíng)支出[1-3]。在云計(jì)算環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)虛擬化將物理網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，在不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行隔離，以保證租戶的隱私和安全。虛擬網(wǎng)絡(luò)的隔離主要體現(xiàn)在兩方面：第一，通過(guò)有效的封裝技術(shù)區(qū)分不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)；第二，允許每個(gè)租戶在自己的虛擬網(wǎng)絡(luò)內(nèi)自由定制地址空間。

為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化，工業(yè)界提出了不少協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。虛擬局域網(wǎng)（VLAN）[4]協(xié)議是最廣泛使用的協(xié)議，操作需要較多的人工配置，最多支持4 096個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，無(wú)法滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的需求。虛擬可擴(kuò)展局域網(wǎng)（VXLAN）[5]把二層以太網(wǎng)幀封裝到數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）報(bào)文中，通過(guò)24比特的VXLAN網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽（VNI）來(lái)區(qū)分不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)。VXLAN依賴組播實(shí)現(xiàn)地址學(xué)習(xí)，需要通過(guò)VXLAN網(wǎng)關(guān)與物理設(shè)備（如防火墻/負(fù)載均衡器）相連。采用通用路由封裝的網(wǎng)絡(luò)虛擬化（NVGRE）[6]把二層以太網(wǎng)幀封裝到通用路由封裝協(xié)議（GRE）內(nèi)，通過(guò)24比特的租戶網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)（TNI）租戶網(wǎng)絡(luò)。NVGRE需要在端到端之間建立隧道，隧道的數(shù)量隨終端數(shù)量增加以平方速率上升。無(wú)狀態(tài)傳輸隧道（STT）[7]使用64比特的內(nèi)容標(biāo)識(shí)虛擬網(wǎng)絡(luò)，把數(shù)據(jù)幀先進(jìn)行分割再封裝到傳輸控制協(xié)議（TCP）報(bào)文中，利用網(wǎng)卡的硬件加速功能來(lái)提升效率。STT在TCP包頭中沒(méi)有維護(hù)TCP狀態(tài)信息，故被稱為無(wú)狀態(tài)TCP，隧道模式接近UDP模式。

這些協(xié)議各有優(yōu)缺點(diǎn)，運(yùn)營(yíng)商需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景選擇具體的技術(shù)路線。在選擇過(guò)程中，除了技術(shù)特點(diǎn)，運(yùn)營(yíng)商還面臨其他問(wèn)題：

（1）設(shè)備支持

網(wǎng)絡(luò)虛擬化標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)愈演愈烈，交換機(jī)設(shè)備廠商或者支持VXLAN，或者支持NVGRE，很少有設(shè)備同時(shí)支持兩種協(xié)議。STT則需要物理網(wǎng)卡支持TCP分段卸載（TSO）或者大段卸載（LSO）。運(yùn)營(yíng)商的硬件選擇范圍受到限制。

（2）技術(shù)鎖定

現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)虛擬化方案不支持多種虛擬化技術(shù)并存。運(yùn)營(yíng)商一旦選擇了某種虛擬化技術(shù)，就被鎖定了，無(wú)法為新的應(yīng)用需求針對(duì)性的選擇虛擬化技術(shù)。

（3）原有設(shè)備兼容

運(yùn)營(yíng)商早期購(gòu)買的交換機(jī)/網(wǎng)卡通常不支持VXLAN/NVGRE/STT等協(xié)議，如果沒(méi)有合適的解決方案，只能全部替換，造成巨大浪費(fèi)。

針對(duì)上述問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）[8]的多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)虛擬化模型，可以兼容多種網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效率、可擴(kuò)展、大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)虛擬化。主要設(shè)計(jì)原理是利用SDN對(duì)網(wǎng)絡(luò)物理設(shè)備可控制的優(yōu)勢(shì)，引入網(wǎng)絡(luò)區(qū)域（Zone）的邏輯概念，在同一個(gè)區(qū)域中使用某種網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，在區(qū)域與區(qū)域的邊界通過(guò)控制平面實(shí)現(xiàn)不同虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符的轉(zhuǎn)換，完成跨區(qū)域交互。

1 多區(qū)域模型

1.1 區(qū)域

區(qū)域是一個(gè)包含一定數(shù)量的服務(wù)器與交換機(jī)的物理設(shè)備集合。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)實(shí)際需求劃分為若干個(gè)區(qū)域，不同的區(qū)域通過(guò)邊界交換機(jī)互連。區(qū)域內(nèi)的交換機(jī)（包括服務(wù)器上的虛擬交換機(jī)）和邊界交換機(jī)需要能夠支持同一種網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的虛擬網(wǎng)絡(luò)隔離。多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)虛擬化模型如圖1所示。區(qū)域X采用VXLAN，區(qū)域Y采用NVGRE。每個(gè)區(qū)域擁有自己的控制平面，負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)的配置。

1.2 虛擬網(wǎng)絡(luò)片段

虛擬網(wǎng)絡(luò)可以在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，也可以跨多個(gè)區(qū)域。虛擬網(wǎng)絡(luò)在每一個(gè)區(qū)域中被稱為一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)片段，多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)片段通過(guò)域間的邊界交換機(jī)級(jí)聯(lián)成一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)。如圖1中，虛擬網(wǎng)絡(luò)A僅分布在區(qū)域X中，擁有一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)片段A1；虛擬網(wǎng)絡(luò)B分布在區(qū)域X和區(qū)域Y中，擁有兩個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)片段B1和B2。

1.3 虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽

虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽是實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)隔離的關(guān)鍵。虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的格式為{區(qū)域：標(biāo)識(shí)符，[區(qū)域：標(biāo)識(shí)符]……}，利用每一個(gè)區(qū)域內(nèi)所采用網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符唯一標(biāo)識(shí)其對(duì)應(yīng)的虛擬網(wǎng)絡(luò)片段，從而在不增加任何封裝開(kāi)銷的前提下唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)。

1.4 標(biāo)識(shí)符轉(zhuǎn)換

當(dāng)虛擬網(wǎng)絡(luò)有多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)片段時(shí)，需要在邊界交換機(jī)處對(duì)報(bào)文進(jìn)行解封裝和重新封裝，更換標(biāo)識(shí)符，使得兩個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)片段可以互通。邊界交換機(jī)為SDN交換機(jī)，需要同時(shí)支持所有相鄰區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)。邊界交換機(jī)根據(jù)SDN控制器下發(fā)的配置，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)標(biāo)識(shí)符轉(zhuǎn)換，支持虛擬網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)修改。邊界交換機(jī)標(biāo)識(shí)符轉(zhuǎn)換過(guò)程如圖2所示。

1.5 虛擬網(wǎng)絡(luò)管理者

虛擬網(wǎng)絡(luò)管理者負(fù)責(zé)管理虛擬網(wǎng)絡(luò)與虛擬網(wǎng)絡(luò)片段之間的映射關(guān)系。虛擬網(wǎng)絡(luò)管理者通常作為云計(jì)算平臺(tái)的一部分，向用戶/應(yīng)用提供定義良好的應(yīng)用編程接口（API），用于動(dòng)態(tài)創(chuàng)建/刪除/更新虛擬網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)收到請(qǐng)求時(shí)，虛擬網(wǎng)絡(luò)管理者根據(jù)虛擬機(jī)的分布、物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约皡^(qū)域的劃分，將虛擬網(wǎng)絡(luò)嵌入到物理網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算需要多少個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)片段以及每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)片段的邊緣交換機(jī)端口，分配虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽，然后調(diào)用對(duì)應(yīng)區(qū)域的控制平面，配置交換機(jī)建立區(qū)域內(nèi)的虛擬網(wǎng)絡(luò)連接。與此同時(shí)，虛擬網(wǎng)絡(luò)管理者將虛擬網(wǎng)絡(luò)片段之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系發(fā)送給SDN控制器，由SDN控制器負(fù)責(zé)下發(fā)配置給邊界交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí)符轉(zhuǎn)換。

2 實(shí)現(xiàn)

2.1 區(qū)域劃分

除了同區(qū)域交換機(jī)必須支持相同的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，區(qū)域劃分策略還可能受到其他因素影響：

（1）虛擬網(wǎng)絡(luò)規(guī)模

VLAN最多支持4 096個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)劃分N個(gè)區(qū)域，將一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)盡量嵌入到一個(gè)區(qū)域中，理想情況下可以將支持的虛擬網(wǎng)絡(luò)數(shù)目擴(kuò)大N倍。

（2）系統(tǒng)開(kāi)銷

GRE隧道的數(shù)目隨著終端數(shù)目增加以平方速率增長(zhǎng)。通過(guò)合理控制區(qū)域中的服務(wù)器/交換機(jī)數(shù)目，可以有效控制系統(tǒng)開(kāi)銷。

2.2 虛擬網(wǎng)絡(luò)嵌入

虛擬網(wǎng)絡(luò)嵌入是非線性編程-硬（NP-hard）問(wèn)題，計(jì)算復(fù)雜度隨物理網(wǎng)絡(luò)資源規(guī)模增加而急劇增加[9]。在我們的模型中，虛擬網(wǎng)絡(luò)嵌入分為兩步：虛擬網(wǎng)絡(luò)分解為若干個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)片段，區(qū)域內(nèi)虛擬網(wǎng)絡(luò)片段的嵌入。

為了實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，我們盡量將虛擬網(wǎng)絡(luò)嵌入到一個(gè)區(qū)域內(nèi)，降低跨區(qū)域引起的標(biāo)識(shí)符轉(zhuǎn)換開(kāi)銷。在某些情況下，虛擬網(wǎng)絡(luò)會(huì)被分為多個(gè)片段：

（1）策略需要

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分與其他策略（如災(zāi)備區(qū)域劃分）結(jié)合起來(lái)時(shí)，將一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)片段，使得一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)中的虛擬機(jī)能處于不同的區(qū)域中，實(shí)現(xiàn)災(zāi)備等功能。

（2）物理資源受限

一個(gè)區(qū)域的物理資源是有限的，包括服務(wù)器和交換機(jī)。當(dāng)新增需求超過(guò)了區(qū)域內(nèi)可用資源時(shí)，可以將需求分布在多個(gè)區(qū)域中。例如，某個(gè)用戶需要150臺(tái)2核CPU的虛擬機(jī)，連接在一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)中，而每個(gè)區(qū)域可用CPU都只有200核。此時(shí)，虛擬網(wǎng)絡(luò)將被迫分為多個(gè)片段，通過(guò)多個(gè)區(qū)域的物理資源提供用戶所需要的150臺(tái)2核CPU的虛擬機(jī)。

區(qū)域內(nèi)虛擬網(wǎng)絡(luò)片段的嵌入可以使用任意已有的嵌入算法。

2.3 區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)虛擬化

區(qū)域控制平面有很多現(xiàn)成的解決方案，可以集成到我們的模型中，只需要其能提供API供虛擬網(wǎng)絡(luò)管理者調(diào)用，配置虛擬網(wǎng)絡(luò)連接。

下面將介紹如何用SDN實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)虛擬化。

我們將區(qū)域內(nèi)的交換機(jī)分為兩種：邊緣交換機(jī)和中間交換機(jī)。所有與虛機(jī)直接相連的交換機(jī)（即虛擬交換機(jī)）都是邊緣交換機(jī)，其他交換機(jī)則是中間交換機(jī)。邊緣交換機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝/解封裝，支持開(kāi)放流協(xié)議（OpenFlow）[10-11]，可以通過(guò)OpenFlow控制器進(jìn)行管理。中間交換機(jī)只要能夠支持隧道的建立，可以不用支持OpenFlow。為了更好地控制虛擬網(wǎng)絡(luò)之間的安全隔離以及防止廣播包的洪泛，所有邊緣交換機(jī)上添加一條最低優(yōu)先級(jí)的流表，默認(rèn)丟棄所有的數(shù)據(jù)包。當(dāng)有虛擬網(wǎng)連接需要建立時(shí)，通過(guò)添加更高級(jí)別的流表來(lái)允許此虛擬網(wǎng)的數(shù)據(jù)包通過(guò)。

控制平面主要包括3個(gè)模塊：

（1）拓?fù)涔芾砟K

控制器使用鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議（LLDP）[12]實(shí)現(xiàn)物理拓?fù)渥詣?dòng)發(fā)現(xiàn)。對(duì)于支持OpenFlow協(xié)議的交換機(jī)，通過(guò)發(fā)送帶LLDP數(shù)據(jù)包的Packet-out消息，觸發(fā)相鄰OpenFlow交換機(jī)發(fā)送Packet-in消息，從而獲知兩臺(tái)交換機(jī)之間的連接情況。對(duì)于不支持OpenFlow協(xié)議的交換機(jī)，控制器通過(guò)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議從交換機(jī)的管理信息庫(kù)讀取相鄰鏈路信息。

（2）路徑計(jì)算模塊

根據(jù)輸入的虛機(jī)位置，調(diào)用路由算法尋找網(wǎng)絡(luò)路徑。模塊與路由算法解耦和，可以根據(jù)需求動(dòng)態(tài)調(diào)用不同的路由算法。

（3）虛擬網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模塊

此模塊負(fù)責(zé)維護(hù)虛擬網(wǎng)絡(luò)片段與區(qū)域內(nèi)物理網(wǎng)絡(luò)之間的映射關(guān)系。當(dāng)虛擬網(wǎng)絡(luò)片段中有虛機(jī)加入/離開(kāi)/遷移時(shí)，虛擬網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模塊調(diào)用路徑計(jì)算模塊計(jì)算新的路徑，下發(fā)配置給交換機(jī)，更新虛擬網(wǎng)絡(luò)片段。

對(duì)于虛擬網(wǎng)絡(luò)片段VN-X，當(dāng)虛機(jī)VM-X被創(chuàng)建后，OpenFlow控制器在虛機(jī)VM-X所在的邊緣交換機(jī)上創(chuàng)建一個(gè)端口P-X，并將端口P-X連接到虛機(jī)VM-X。如果虛機(jī)VM-X是虛擬網(wǎng)絡(luò)片段VN-X在此邊緣交換機(jī)上的第一臺(tái)虛機(jī)，從此邊緣交換機(jī)建立到其他擁有屬于虛擬網(wǎng)絡(luò)片段VN-X虛機(jī)的邊緣交換機(jī)的隧道。

然后，控制器在邊緣交換機(jī)上配置3條流表：

（1）給從端口P發(fā)出的報(bào)文加上對(duì)應(yīng)的虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符I，并發(fā)送到對(duì)應(yīng)的隧道中，使得虛機(jī)V發(fā)出的報(bào)文能夠進(jìn)入虛擬網(wǎng)絡(luò)。

（2）將擁有相同虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符I的廣播包去除標(biāo)識(shí)符并發(fā)到端口P，使得虛機(jī)V能收到所屬虛擬網(wǎng)絡(luò)的廣播包。

（3）將擁有相同虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符I且目的媒體訪問(wèn)控制（MAC）地址為虛機(jī)V的MAC地址的單播包去除標(biāo)識(shí)符并發(fā)到端口P，確保虛機(jī)V只收到應(yīng)該收到的報(bào)文。

2.4 邊界交換機(jī)

邊界交換機(jī)需要支持OpenFlow協(xié)議和相鄰區(qū)域所采用的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)。當(dāng)虛擬網(wǎng)絡(luò)VN-X僅在一個(gè)區(qū)域內(nèi)時(shí)，邊界交換機(jī)上無(wú)需做相應(yīng)配置。如果虛擬網(wǎng)絡(luò)VN-X分布在邊界交換機(jī)相鄰的M個(gè)區(qū)域時(shí)，OpenFlow控制器從邊界交換機(jī)建立到這M個(gè)區(qū)域中所有擁有屬于虛擬網(wǎng)絡(luò)VN-X的虛機(jī)的邊緣交換機(jī)的隧道，然后在邊界交換機(jī)上配置流表：

（1）對(duì)于廣播包，逐一更換相應(yīng)的標(biāo)識(shí)符，從接收到的隧道轉(zhuǎn)發(fā)給所有其他虛擬網(wǎng)絡(luò)VN-X的隧道。

（2）對(duì)于單播包，根據(jù)MAC地址，更換相應(yīng)的標(biāo)識(shí)符，轉(zhuǎn)發(fā)到連接到目的虛機(jī)所在邊緣交換機(jī)的隧道。

3 演示

我們搭建了一個(gè)演示環(huán)境，用于證明多種網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)可以共存在多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)虛擬化模型中。演示環(huán)境如圖3所示。Floodlight[13]是一款基于Java開(kāi)發(fā)的開(kāi)源OpenFlow控制器，支持OpenFlow協(xié)議v1.0版本。我們?cè)贔loodlight基礎(chǔ)上做了擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)SDN控制器。OpenStack[14]是開(kāi)源云計(jì)算平臺(tái)的領(lǐng)導(dǎo)者，其中的Neutron項(xiàng)目負(fù)責(zé)提供虛擬網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)。Neutron采用可擴(kuò)展的Plugin架構(gòu)，支持使用不同的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)。Floodligth為Neutron實(shí)現(xiàn)了一個(gè)Plugin架構(gòu)[15]，我們?cè)谶@個(gè)Plugin基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了虛擬網(wǎng)絡(luò)管理者。虛擬網(wǎng)絡(luò)管理者在啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)載入一個(gè)配置文件。配置文件中記錄了區(qū)域劃分信息、每一個(gè)區(qū)域支持的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)以及可用的標(biāo)識(shí)符區(qū)間。在演示環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)被劃分為3個(gè)區(qū)域，其中區(qū)域1和區(qū)域2采用VLAN，區(qū)域3采用GRE。虛擬網(wǎng)絡(luò)嵌入使用OpenStack默認(rèn)的調(diào)度算法。

3.1 區(qū)域內(nèi)連接與隔離

我們使用OpenStack控制節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建兩個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)A和B，使用相同的地址空間。區(qū)域2內(nèi)創(chuàng)建了4臺(tái)虛機(jī)，其中虛機(jī)2和虛機(jī)3屬于虛擬網(wǎng)絡(luò)A，分別分配地址10.0.0.3和10.0.0.4；虛機(jī)4和虛機(jī)5屬于虛擬網(wǎng)絡(luò)B，分別分配地址10.0.0.2和10.0.0.3?？刂破髟趨^(qū)域2內(nèi)創(chuàng)建了2個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)片段A2和B1，分別分配標(biāo)識(shí)符VLAN ID 10和VLAN ID 20。

我們使用Ping命令測(cè)試虛機(jī)之間的可達(dá)性，并使用Tcpdump工具進(jìn)行抓包。測(cè)試結(jié)果顯示，虛擬2和虛機(jī)3之間能夠相互訪問(wèn)，但不能訪問(wèn)虛機(jī)4和虛機(jī)5，也偵聽(tīng)不到虛機(jī)4和虛機(jī)5發(fā)出的廣播包；反之亦然。這說(shuō)明虛擬網(wǎng)絡(luò)A和B擁有獨(dú)立的地址空間，并且相互隔離。

3.2 跨不同網(wǎng)絡(luò)虛機(jī)化技術(shù)區(qū)域的

虛擬網(wǎng)絡(luò)

區(qū)域2和區(qū)域3使用了不同的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)。在3.1節(jié)基礎(chǔ)上，我們使用OpenStack控制節(jié)點(diǎn)在區(qū)域3內(nèi)創(chuàng)建虛機(jī)6，并加入虛擬網(wǎng)絡(luò)B?？刂破鲿?huì)在區(qū)域3內(nèi)創(chuàng)建虛擬網(wǎng)絡(luò)片段B2，分配標(biāo)識(shí)符GRE key 100；然后配置邊界交換機(jī)B，對(duì)區(qū)域2的標(biāo)識(shí)符VLAN ID 20和區(qū)域3的標(biāo)識(shí)符GRE key 100進(jìn)行轉(zhuǎn)換。測(cè)試結(jié)果顯示虛機(jī)6能與虛機(jī)4和虛機(jī)5相互訪問(wèn)，不能訪問(wèn)虛機(jī)2和虛機(jī)3。這表明虛擬網(wǎng)絡(luò)可以跨不同網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)。

3.3 跨相同網(wǎng)絡(luò)虛機(jī)化技術(shù)區(qū)域的

虛擬網(wǎng)絡(luò)

區(qū)域1和區(qū)域2使用了相同的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)。在3.1節(jié)基礎(chǔ)上，我們使用OpenStack控制節(jié)點(diǎn)在區(qū)域1內(nèi)創(chuàng)建虛機(jī)1，并加入虛擬網(wǎng)絡(luò)A?？刂破鲿?huì)在區(qū)域1內(nèi)創(chuàng)建虛擬網(wǎng)絡(luò)片段A1，分配標(biāo)識(shí)符VLAN ID 20；然后配置邊界交換機(jī)A，對(duì)區(qū)域1的標(biāo)識(shí)符VLAN ID 20和區(qū)域2的標(biāo)識(shí)符VLAN ID 10進(jìn)行轉(zhuǎn)換。測(cè)試結(jié)果顯示虛機(jī)1能與虛機(jī)2和虛機(jī)3相互訪問(wèn)；雖然虛機(jī)4和虛機(jī)5在區(qū)域2內(nèi)使用的標(biāo)識(shí)符也是VLAN ID 20，但不能與虛機(jī)1互相訪問(wèn)。這表明虛擬網(wǎng)絡(luò)可以跨相同網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)，不同區(qū)域內(nèi)的虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符空間獨(dú)立。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種新型的多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)虛擬化模型，將物理網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)區(qū)域，可以同時(shí)兼容多種網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平滑升級(jí)。我們基于開(kāi)源軟件搭建了一個(gè)原型系統(tǒng)，驗(yàn)證了模型的可行性。

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