vSwitch

vSwitch（Virtual Switch）指虛擬交換機或虛擬網路交換機，工作在二層數據網路，通過軟體方式實現物理交換機的二層（和部分三層）網路功能。與傳統物理交換機相比，虛擬交換機具備的優點：1.配置靈活、擴展性強。一台普通的伺服器可以配置幾十台甚至上百台虛擬交換機，且連線埠數目可以靈活選擇，例如VMware的ESX主機，一台伺服器可以仿真出248台虛擬交換機，且每台交換機預設虛擬連線埠可達56個。2.成本低、性能高。通過虛擬交換往往可以獲得昂貴的物理交換機才能達到的性能，例如微軟的Hyper-V虛擬化平台，虛擬機與虛擬交換機之間的在線上速度輕易可達10 Gbps。

基本介紹

• 軟體名稱：虛擬交換機
• 軟體平台：Linux
• 軟體語言：C
• 軟體授權：GPL

架構和功能

vSwitch廣泛套用在基於IaaS（Infrastructure as a Service，基礎架構即服務）的Internet服務中。通過運行在虛擬化平台上的虛擬交換機，為本台物理機上的VM（Virtual Machine，虛擬機）提供二層網路接入和部分三層網路功能。VM（虛擬機）通過vSwitch來連線網路，vSwitch則通過物理主機上的物理網卡作為上行鏈路與外界網路進行連線，如vSwitch示意圖所示：

vSwitch示意圖

跟物理主機一樣，每個VM有自己的虛擬網卡（virtual NIC），每個虛擬網卡有自己的MAC地址和IP位址。ABCDE是vSwitch上的虛擬連線埠vPort（virtual Port），該虛擬交換機連線虛擬網卡和物理網卡，將虛擬機上的數據報文從物理網卡轉發出去，並從物理網卡上接收報文轉發給對應的虛擬網卡。根據需要，vSwitch還可以支持安全控制、VLAN、網路監控、連線埠鏡像、QoS、自動化網管等功能。

每個vSwitch與物理交換機一樣，包含一定數量的連線埠，相同特性的虛擬連線埠vPort集合就是VLAN（或稱連線埠組），不同VLAN內的報文在傳輸時是相互隔離的，各VLAN內的用戶不能和其它VLAN內的用戶直接通信。如果不同VLAN要進行通信，則需要通過路由器、三層交換機等三層設備。

主要套用

目前業界套用比較廣泛的vSwitch，開源的有Open vSwitch，商用的有VMware的VSS（vSphere Standard vSwitch，vSphere標準虛擬交換機）和VDS（vSphere Distributed vSwitch，vSphere分散式虛擬交換機）、Cisco的Nexus 1000V、微軟的Hyper-V虛擬交換機等。

Open vSwitch示意圖

vSwitch的典型套用是Open vSwitch（參見中文百科Open vSwitch詞條），如圖所示。Open vSwitch採用開源模式，並充分考慮了在不同虛擬化平台之間的移植性，使用與平台無關的C語言開發，遵循Apache 2.0許可，無論是自研還是商用都可以滿足基本需求。Open vSwitch目標：做一個具有產品級質量的多層虛擬交換機。通過可程式擴展，可以實現大規模網路的自動化（配置、管理、維護）。它支持現有標準管理接口和協定（如NetFlow、sFlow、IPFIX、RSPAN、CLI、LACP、802.1ag等）。Open vSwitch解決了訪問策略、網路隔離、流量監控、數據包分析、QoS配置、流量最佳化等。

安全（Security）：Open vSwitch通過在Host上虛擬出一個軟體交換機，相當於在物理交換機上級聯了一台交換機，所有VM通過級聯交換機接入，能夠像配置物理交換機一樣把同一台Host上的眾多VM分配到不同VLAN中去，實現隔離和流量過濾。

QoS：在共享同一個物理網卡的眾多VM中，我們期望給每台VM配置不同的速度和頻寬，以保證核心業務VM的網路性能。通過在Open vSwitch連線埠上給各個VM配置QoS，可以實現物理交換機的traffic queuing（流量排隊）和traffic shaping（流量整形）功能。

監控（Monitoring）：（1）流量監控：Open vSwitch通過Netflow、sFlow技術對數據包採樣，記錄關鍵域，發往Analyzer處理，進而實現包括網路監控、套用軟體監控、用戶監控、網路規劃、安全分析、審計結算、以及網路流量資料庫分析和挖掘在內的各項操作。（2）數據包分析：當對某一連線埠的數據包感興趣時，通過配置把該連線埠的數據包複製轉發到指定連線埠，通過抓包工具進行分析。Open vSwitch支持SPAN、RSPAN和GRE-tunneled mirrors。

自動控制（Automated Control）：使用OpenFlow協定等，擴展虛擬化網路管理功能。