云计算中的网络虚拟化

先决条件 –云计算中的虚拟化技术及其类型

网络虚拟化是一种将物理网络进行逻辑分组的过程，使得这些物理网络能够作为单个或多个独立的网络来运行，这些独立的网络就被称为虚拟网络。
 

网络虚拟化的工具：

1. 物理交换机操作系统 - 
   在这里，操作系统必须具备网络虚拟化的功能。
2. 虚拟机管理程序 -
   它利用了第三方软件或内置的网络功能，从而实现了网络虚拟化的效果。

操作系统的基本功能就是向应用程序或正在运行的进程提供一组简单的指令。由操作系统生成的系统调用，通过libc库来执行，这些调用相当于在应用程序与网络之间的接口处提供的服务接口。

Hypervisor用于创建虚拟交换机，并配置其上的虚拟网络。第三方软件被安装在Hypervisor上，从而取代了Hypervisor原有的网络功能。通过Hypervisor，我们可以让多个虚拟机在单一的计算机硬件上高效地运行。

网络虚拟化的功能：

• 它使得在虚拟网络中能够对这些节点进行有效的分组处理。
• 它使得虚拟网络能够共享网络资源。
• 它允许虚拟网络中的节点之间进行通信，而无需对帧进行路由处理。
• 它限制了管理流量。
• 它确保了虚拟网络之间的通信能够按照正确的路由路径进行。

虚拟数据中心的网络虚拟化：

物理网络

• 物理组件：网络适配器、交换机、桥接器、中继器、路由器以及集线器。
• 它能够实现运行着管理程序的物理服务器之间的连接，同时还能实现物理服务器与存储系统之间的连接，以及物理服务器与客户端之间的连接。

      2. 虚拟机网络

• 由虚拟交换机组成。
• 提供与管理程序内核的连接。
• 与物理网络相连。
• 位于物理服务器的内部。
   

网络虚拟化的优势：

提升了可管理性——

• 节点的分组和重新分组过程变得更加简单了。
• 可以通过集中式管理工作站使用管理软件来配置虚拟机。

降低资本支出。

• 为不同的节点组设置独立的物理网络的需求得到了减少。

提高了利用率——

• 多个虚拟机被启用，以便它们能够共享同一个物理网络。这样，就可以更有效地利用网络资源了。

提升性能——

• 网络广播功能受到限制，但虚拟机性能得到了提升。

增强安全性——

• 敏感数据会被从一个虚拟机隔离到另一个虚拟机中。
• 在虚拟机之间，访问其他虚拟机的节点是被限制的。

网络虚拟化的缺点：

• 它需要在抽象层面来管理IT事务。
• 它需要与云集成后的混合环境中的物理设备共同运行。
• 复杂性增加了。
• 前期成本。
• 可能存在一定的学习难度。

网络虚拟化的例子：

虚拟局域网（VLAN） -

• 通过VLAN技术，可以提升繁忙网络中的性能与传输速度。
• VLAN能够简化对网络的任何添加或更改操作。

网络覆盖层 –

• 一种用于在第三层网络之上叠加虚拟化的第二层网络的框架，是由名为VXLAN的封装协议所提供的。
• Generic Network Virtualization Encapsulation Protocol（GENEVE）提供了一种新的封装方式，它能够实现隧道两端点之间的控制平面独立性。

网络虚拟化平台：VMware NSX

• VMware NSX Data Center能够传输网络和安全相关的组件，比如交换功能、防火墙以及路由功能等。这些组件都是通过软件来定义和管理的。
• 它实现了虚拟机（VM）的运营模式，从而为网络提供了相应的支持。

网络虚拟化的应用：

• 在网络虚拟化的应用中，可以模拟现实中的硬件和系统软件，从而更好地进行应用程序的测试。
• 这有助于我们将多个物理网络整合为单一的网络，或者将单个物理网络分解为多个用于分析的独立网络。
• 在应用性能工程领域，网络虚拟化技术可以模拟应用程序、服务、依赖关系以及最终用户之间的连接情况，从而方便进行软件测试。
• 这有助于我们更快地部署应用程序，从而推动产品的上市速度。
• 网络虚拟化有助于软件测试团队在网络环境中获得实际测试结果，同时还能应对各种拥塞问题。