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KVM 网络虚拟化基础

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网络是虚拟化中非常重要的资源,网络虚拟化是虚拟化技术中最复杂的部分。

架构图

为了让大家对虚拟化网络的复杂程度有一个直观的认识,请看下图:

这是 OpenStack 官网上给出的计算节点(可以理解为 KVM 的宿主机)虚拟网络的逻辑图,上面的网络设备很多,层次也很复杂。
我第一次看到这张图,也着实被下了一跳。

不过大家也不要怕,万丈高楼从地起,虚拟网络再复杂,也是由一些基础的组件构成的。只要我们将这些基础组件的概念和它们之间的逻辑关系搞清楚了,就能深刻理解虚拟网络的架构,那么云环境下的虚拟化网络也就不在话下了。

下面我们来学习网络虚拟化中最重要的两个东西:Linux Bridge 和 VLAN

Linux Bridge 基本概念

假设宿主机有 1 块与外网连接的物理网卡 eth0,上面跑了 1 个虚机 VM1,现在有个问题是:如何让 VM1 能够访问外网?

至少有两种方案:

  • 将物理网卡eth0直接分配给VM1,但随之带来的问题很多:
    • 宿主机就没有网卡,无法访问了;
    • 新的虚机,比如 VM2 也没有网卡。

下面看推荐的方案

  • 给 VM1 分配一个虚拟网卡 vnet0,通过 Linux Bridge br0 将 eth0 和 vnet0 连接起来,如下图所示

Linux Bridge 是 Linux 上用来做 TCP/IP 二层协议交换的设备,其功能大家可以简单的理解为是一个二层交换机或者 Hub。多个网络设备可以连接到同一个 Linux Bridge,当某个设备收到数据包时,Linux Bridge 会将数据转发给其他设备。

在上面这个例子中,当有数据到达 eth0 时,br0 会将数据转发给 vnet0,这样 VM1 就能接收到来自外网的数据;
反过来,VM1 发送数据给 vnet0,br0 也会将数据转发到 eth0,从而实现了 VM1 与外网的通信。

现在我们增加一个虚机 VM2,如下图所示

VM2 的虚拟网卡 vnet1 也连接到了 br0 上。现在 VM1 和 VM2 之间可以通信,同时 VM1 和 VM2 也都可以与外网通信。

完毕。

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