VXLAN（Virtual eXtensible Local Area Network）技術是由VMware、思科、Arista、Broadcom、Citrix和紅帽共同提出的IETF草案，用以解決數(shù)據(jù)中心多租戶間通信和隔離時解決vlan不夠的問題；Vxlan草案里給出的封裝格式是MAC-IN-UDP，即將原始報文封裝在UDP報文里，其本意是在用于不同數(shù)據(jù)中心之間的VM（Virtual Machine）之間進行通信時數(shù)據(jù)報文封裝格式。但是這種技術到底是否是一種完美的解決方案哪？
先對VXLAN的技術的提出其標準里主要想解決以下幾個問題進行說明：
1）STP協(xié)議缺陷和VLAN ID數(shù)目少帶來的限制
對于國內互聯(lián)網(wǎng)的公司如BAT的數(shù)據(jù)中心，STP協(xié)議多數(shù)是不開啟的，明顯的缺陷是vxlan標準中所提及的，會導致鏈路帶寬的大量浪費，并且一旦拓撲變化到二三百臺網(wǎng)絡設備的時候，收斂性能會明顯變慢；所以大型數(shù)據(jù)中心會通過對網(wǎng)絡的合理規(guī)劃，來避免環(huán)路。
2）云計算[注]中多租戶環(huán)境下的通信和隔離
對于為了提高CPU的使用率以及服務器維護/遷移等操作便捷的云計算來說，不同租戶的云主機需要進行私網(wǎng)隔離，對于同一個租戶的多個云主機私網(wǎng)內需要二層數(shù)據(jù)隔離而可以通過三層轉發(fā)進行通信，并且當云主機在多個數(shù)據(jù)中心之間的進行熱遷移時為了保持其提供服務的不間斷需要保證遷移前后在一個vlan內，即多個數(shù)據(jù)中心組成的二層某個VLAN網(wǎng)路有多大，那么著里面的VM就能遷移有多遠，也就是所謂的大二層技術。然而一個數(shù)據(jù)中心的物理服務器規(guī)模十萬級在國內已經(jīng)出現(xiàn)，國外Google等已有百萬級規(guī)模的數(shù)據(jù)中心，此類環(huán)境下僅有12bit的VLAN數(shù)目對于云計算的租戶數(shù)目來講是遠遠不夠的；其實vlan數(shù)目不夠很早就被意識到，并提出了 Q-IN-Q之類的技術（還有靈活Q-IN-Q等），為什么這些技術不直接被拿來在云計算虛擬網(wǎng)絡環(huán)境里使用哪？因為雖然我們可以在數(shù)據(jù)中心內部控制報文的TAG情況，但是一旦報文到了公網(wǎng)，其路徑經(jīng)過的網(wǎng)絡設備是路由器還是交換機無法得知，根本無法保證讓帶各種不同TAG的報文安然通過公網(wǎng)達到對端數(shù)據(jù)中心；然后就看有了vxlan的技術被提出和應用。
3）TOR交換機的MAC地址表不充足
再討論一下云計算環(huán)境下TOR交換機MAC地址表不足的問題，在以前TOR因為走三層轉發(fā),只會學習到與其之戀直連設備及二層相連設備的MAC；而隨著大二層的出現(xiàn)，不僅要學習本數(shù)據(jù)中心二層的設備MAC地址，還有更多其他數(shù)據(jù)中心二層范圍內的地址，包括海量的虛擬機的MAC地址都有可能要被TOR學習到，這無疑大大增加了TOR的MAC表項容量的要求。我們知道對于傳統(tǒng)的商業(yè)交換芯片如Broadcom的ESW系列芯片，基本都有128K的MAC表項大小，這個容量相對于現(xiàn)代一個數(shù)據(jù)中心十萬級甚至百萬級設備的數(shù)據(jù)量真不算太大。
4）針對VXLAN技術的內容有以下幾點討論：
a）沒有說明同一個租戶下不同VNID之間如何通信；以前對于同一個vlan或不同的vlan來說兩個主機通過交換機進行通信，需要添加或刪除報文的vlan TAG；但是對于同一個同一個VNID或不同的VNID的主機進行通信，封裝VXLAN報文還需要額外提供一個從L2以太網(wǎng)到L4 UDP的頭部，始終讓人感覺非常的怪異；
b）VLXAN技術將隔離區(qū)域數(shù)目從原來的12bit的VLAN ID擴展到現(xiàn)在24bit的VNI，可能猶如原先VLAN提出時看待其12bit的大小覺得已經(jīng)很多了，但是現(xiàn)在網(wǎng)絡規(guī)模越來越大，隨著業(yè)務的需求擴展比如多個行星之間的星際通信發(fā)展后，可能很快又無法滿足需求；這種擴展的方式始終是有缺陷的；
c）對原有VLAN技術的兼容
Vxlan技術如其他革命性的網(wǎng)絡技術的出現(xiàn)（OSPF代替RIP或IPV6代替IPV4），應該取代vlan，并且兼容vlan，這點VXLAN技術標準文檔里也有提及，即如何讓VXLAN里的設備與VLAN里的設備進行通信，也可以考慮將vlan作為VXLAN一個子域的PVLAN技術；但是兼容性其他方面依然是個值得考慮的問題，比如三層交換機現(xiàn)有的IP轉發(fā)時基于vlan創(chuàng)建三層接口的，可以簡單理解為DIP VLAN進行查找表項，然后更改報文的VLAN ID號轉發(fā)到另一個VLAN里轉出；當VXLAN代替VLAN后，如何芯片基于VXLAN的VNID進行三層轉發(fā)時VXLAN標準里沒有提及的內容(+微信關注網(wǎng)絡世界)，還有如QOS中vlan shapping的映射等技術也存在這個問題；而且封裝后還會有報文轉發(fā)效率、對轉發(fā)負載均衡性能等方面的影響；
d）對于vxlan技術的出現(xiàn)，現(xiàn)有網(wǎng)絡設備支持度也不夠；僅有盛科、BCM的T2等芯片，值得一提的是Openvswitch是支持的；VXLAN技術應該常規(guī)的傳統(tǒng)L3芯片類似，應提供同一個VNI范圍內的主機二層互通，不同VNI范圍內的主機通過IP地址三層轉發(fā)互通（一個租戶有兩個VNID），跨數(shù)據(jù)中心的主機流量進行二層或三層通信時需要添加含有公網(wǎng)IP地址的outer ip header來走外網(wǎng)進行通信，當然有需求可以提出在VXLAN下trunk、hybrid、access的端口屬性，但是這些都沒有做出規(guī)定；這個功能安裝基于vlan的三層轉發(fā)來講不是什么高級的特性；但是這個技術都必須在新的交換芯片上來做，而新出的芯片都是比較高級的，比如broadcom的trident系列和Marvell的lion系列，如果在上面加這些功能，暫時沒有出現(xiàn)Vxlan與某些技術比如MPLS、TRILL等技術兼容的方案，即如果用了vxlan，這些技術雖然被芯片支持，但很大可能是芯片的表項及其支持的功能就被浪費了；硬件支持工作還有相當大的。
為了解決vlan不夠的問題，類似VXLAN的技術還有微軟的NVGER和STT等，個人意見是這種技術解決問題方式是非常不徹底的，是革命性替代技術，但是兼容性不足且治標不治本。最當初利用vlan技術對網(wǎng)絡進行隔離的選擇可能是網(wǎng)絡技術發(fā)展史上最大的一個錯誤，現(xiàn)在因為在其基礎上建立的三層轉發(fā)和受其限制而引發(fā)的一系列挽救技術都顯得蹩腳，尤其在現(xiàn)在得云計算趨勢下；我們是不是應該考慮從根上解決該問題而不是每次都做補丁，因為這樣導致了技術的復雜性越來越大，報文的這種天價頭部的多次封裝又導致了傳輸效率的降低，慢慢的又會引入新的限制從而影響新技術被應用到各種領域，比如逐漸成熟的移動互聯(lián)網(wǎng)。所以讓我們回到二層，回到vlan沒有出現(xiàn)的時候所遇到的網(wǎng)絡廣播風暴和安全隔離的問題上，可能會提出更好的解決辦法，衍生更多的好技術，以避免今天網(wǎng)絡的痛苦和無奈。
作者：微博@北京-小武 
