在数据中心内部计算虚拟化与网络虚拟化的边界，出现了若干技术体系： HP/H3C/IBM 及服务器厂家的802.1Qbg，Cisco 的802.1Qbh、802.1BR、VN-Tag，其目的都是为了解决服务器内部的虚拟机与外部虚拟化网络的对接、关联和感知的问题。在深入研究这几种技术框架基础上对各自异同进行比较，以使读者能够了解到不同技术的差异。在数据中心内部计算虚拟化与网络虚拟化的边界，出现了若干技术体系：HP/H3C/IBM 及服务器厂家的802.1Qbg，Cisco 的802.1Qbh、802.1BR、VN-Tag，其目的都是为了解决服务器内部的虚拟机与外部虚拟化网络的对接、关联和感知的问题。在深入研究这几种技术框架基础上对各自异同进行比较，以使读者能够了解到不同技术的差异。
1 技术简述
1.1 802.1Qbg
802.1Qbg 在转发上除了兼容传统的vSwitch 功能的VEB 模式（Virtual Ethernet Bridging），还有另外两种独特模式，VEPA（Virtual Ethernet Port Aggregator，这种模式也称为basic VEPA 模式）和Multi-Channel。
VEB 模式就是服务器内的vSwitch 具备相对全面的网络功能，如图1 所示。VEB 模式下服务器内部同一VLAN内的VM（Virtual Machine 虚拟机）之间信息交互直接通过vSwitch，而不必经过外部网络。这种模式下服务器内的网络与外部物理网络相对独立，只是标准化连通而已。服务器内部的vSwitch 也是一个网元，这种方式极大增加了网络中的网元数量，使得虚拟化环境下网络规模很大。
表1 技术简要信息
图1 VEB 模式：网络功能进入服务器
VEPA 模式是一种简单修改了VEB 功能的模式，如图2 所示，VEPA 组件从VM 接收到数据后，首先将数据转发到上行接口，即外部网络接口上去，如此充分利用外部网络的硬件能力和高级特性。如果是服务器内部同一VLAN内的VM 间通信，数据也需要先转发出去，再从网络转发回服务器内寻找对应的目的VM。这种方式简化了服务器的vSwitch 功能，并使VEPA 与外部网络的硬件处理结合起来，使内外网络相关联，内部网络从逻辑上作为外部端口的扩展器，看起来似乎是外部网络的功能延伸到了服务器内，所有VM 对应到一个物理的网络端口。这种方式下对广播/组播的处理相对复杂，数据从网络进入服务器后，由VEPA 部件进行广播和组播的复制
图2 VEPA 模式：服务器内支持部分网络功能
Multi-Channel 是一种更加简化的结构，如图3 所示，这种架构消除了服务器内的网络特征，而以逻辑通道的形式将VM 间接连通到了外部物理网络上。最佳的方式就是一个VM 接在一个通道上，每个通道单独终结在物理交换机上，终结点作为交换机的虚拟端口（vPort）。这种模式的广播/组播处理比较集中，如果每个VM连接到一个vPort下，则到多个VM 的广播/组播需要由外部物理网络设备复制，将报文复制到各个VM 对应的vPort，然后通过各个通道进入服务器，服务器内不需要再对报文进行处理，直接基于通道送给VM。
图3 Multi-Channel 模式：网络功能只在服务器外部
802.1Qbh 作为DCB 数据中心协议族之一，由Cisco提出，目前已经终止，Cisco 另外提出了802.1BR 协议，两者在细节上有较大差异，但是原理上一致。VN-Tag 是Cisco的私有技术，曾经在IEEE 提出，经过一段时间讨论后被废除，目前仍在Cisco 自己的解决方案中使用。
Cisco 提出的这几种技术，都是从网络角度，将网络的功能、逻辑进行延伸，进入服务器并与虚拟化技术连接，在标准化技术里称为PE，Port Extender，在其私有技术实现里称为FE， Fabric Extender。在虚拟化的角度上，PE/FE 与802.1Qbg 的Multi-Channel 功能非常相似，PE/FE 作为可扩展部件是可以级联的，并且Cisco 也专门定义了这样一个网络设备形态，实际上Multi-Channel 的部件也是可以级联的，但是HP 并不强调Multi-Channel 部件的实物形态（从网络性能、密度不断增强的角度看，HP 认为网络设备无需以一个扩展器出现）；所不同的是PE/FE 将组播/广播功能进行了性能的优化，如图4 所示，PE/FE 可以在每一级上逐步进行组播/广播的复制，从而减轻网络端的复制压力，图3 的Multi-Channel 则是网络端进行组播/广播复制。
图4 802.1Qbh/802.1BR/VN-Tag 模式：部分网络功能回复到服务器内
在虚拟化技术中，对上述所有的VEB（vSwitch）、Multi-Channel、802.1Qbh/802.1BR/VN-Tag 部件，通称为ER（Edge Relay）。
2 技术比较
2.1 报文格式差异
802.1Qbg 的VEB/VEPA。802.1Qbg 的VEB/VEPA 都是正常的802.1Q 以太网数据帧格式。
VEPA 本身只是VEB 工作模式的一个简单修改，不涉及数据层面的格式修改问题。从技术层面来看，使得已经部署了虚拟化的计算环境可以快速向网络的虚拟化感知能力演进。
802.1Qbg 的Multi-Channel。802.1Qbg 的Multi-Channel则采用了通用的QinQ 数据格式，外层Tag 所带的VLAN称为S-VLAN，用于标识虚拟机所连接的本地通道号，此Tag 只在交换机物理端口与服务器网卡之间本地有效，进入网络后会被剥离；内层Tag 所带VLAN 称为C-VLAN，用于标识VM 的业务VLAN，在VM 提供应用的网络范围内有效，是全局使用的。
Multi-Channel 虽然在服务器内部采用了一种新的数据格式，但是也是一种成熟QinQ 技术的新环境应用，对QinQ内容进行新的技术解释，以此简化服务器内的网络结构。802.1Qbh。802.1Qbh 的报文在以太网帧格式中插入了一个E-TAG，用于标记VM 连接的通道和映射到交换机的虚端口。在标准中初步定义的E-TAG 扩展字段基本内容。
802.1Qbh 以明确标出通道（Channel ID）的方式，在数据内容中显式标识数据的源端，并支持数据复制能力，这也是对性能的局部优化。此处需要补充一下，802.1Qbh的数据格式是经过了两个阶段的，以前叫M-Tag，后来才演进到E-TAG 方式，两者之间定义有所差异。
802.1BR。802.1BR 是802.1Qbh 的替代协议，但基本内容有所修改，报文在以太网帧格式中插入了一个E-TAG标记，用于标记VM 连接的通道和映射到交换机的虚端口,差异处是将802.1Qbh 中原来保留的字段进行了明确定义。
802.1BR 与802.1Qbh 本身是同一技术，只是将通道属性信息填充到了保留位，前者在通道控制上更灵活。VN-Tag。VN-Tag 是Cisco 私有技术，曾经宣称其FE/PE设备能够同时兼容802.1Qbh 和802.1BR。报文在以太网帧格式中插入了一个VN-TAG 标记，用于标记VM 连接的通道和映射到交换机的虚端口。
2.2 对比小结
从技术模型的比较可看出，802.1BR 的功能完全是网络向服务器内的扩展，针对VM 的连接、感知并没有定义内容，因此如果在此基础上叠加802.1Qbg VDP 协议，并进行一些802.1BR 的修改，从技术角度上也是可以支持一定的VM 关联感知能力；802.1Qbg 和VN-Tag 具有比较完善的网络扩展与VM 关联感知能力，所不同的是802.1Qbg定义了分工明确的协议，并且由网络部件和服务器内ER部件交互完成，标准化互通方式灵活，而VN-Tag 的VIC协议并未定义在网络设备与ER 之间，而是管理系统与ER之间，具有较大封闭性。
3 结束语
802.1Qbg 当前已经获得主流厂家的支持，如IBM、HP、H3C 基本可以提供标准化的方案；802.1BR 尚没有产品化，并且在802.1BR 的基础上实现VM 感知，还是需要使用802.1Qbg 的控制协议；VN-Tag 在Cisco 网络产品上已经实现，其服务器需要使用支持VN-Tag 的网卡来与网络配套。基于标准化技术实现上，各个厂家也会逐步在产品对接上开始互通性工作，包括在虚拟化系统、网卡、网络等的底层设备级，以及管理系统的上层接口级逐步形成完善的交互体系。
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本文标题：数据中心云接入技术比较
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