本文介绍Linux下的bonding 贝博体育技术,而多节点可以通过网络聚合起来

超融合概念,是指在同一套单元设备(x86服务器)中不仅仅具备计算、网络、存储和服务器虚拟化等资源和技术,而且还包括缓存加速、重复数据删除、在线数据压缩、备份软件、快照技术等元素,而多节点可以通过网络聚合起来,实现模块化的无缝横向扩展(scale-out),形成统一的资源池。

面对服务器虚拟化的热潮,显然数据中心网络的技术不会停滞不前,为了满足服务器虚拟化的顺利部署,数据中心网络也迎来了新的变革,涌现出一批新兴的网络技术,以满足服务器虚拟化的需求。

摘要

服务器虚拟化技术在提升物理服务器CPU利用率、降低数据中心能耗、方便数据中心管理等方面有诸多优势,虚拟机就是虚拟化技术的具体应用形式。虚拟化技术是运行在内存中的一个操作系统实例,它与服务器的物理网卡没有直接的联系,对外的数据交互是通过Hypervisor模拟出来的网络接口实现的。服务器的虚拟化有这么多的好处,却给连接服务器的网络带来了难题。举个最简单的例子,原来的服务器是一个网卡一个IP地址,通过一条链路连接到网络中,而现在通过虚拟化可以虚拟出很多个IP地址,而这些IP地址实际物理上还是通过一条链路连接到网络中,在同时工作时流量会全部挤在这一条链路上,多个虚拟化应用和网络端口之间形成了多对一的关系,这样就很难在单个端口上下发管理策略,增加了网络管理的复杂度。

负载均衡技术的使用能够在不对网络中各种设备进行重大改造的条件下提高各种服务的质量,是解决当前网络业务迅猛增加和升级硬件设施之间矛盾的一个有效措施,本文简单描述了关于负载均衡方面的研究现状,重点介绍了现今Linux
bonding技术及其基于bonding技术的几种负载均衡的算法,并对此进行了简要的分析与研究,提出了其不足之处,针对这些不足提出了一种多网卡情况下基于传输协议的发送方面的算法,并对此进行了简单的实现,最后对此进行了测试,测试结果表明该方法的可用性。

虚拟桥接网络技术兴起

1 引言

当服务器部署了虚拟化后,网络端口和服务器之间的对应关系由一对一变成了多对一,网络技术首先要解决这个多对一的对应问题。显然已经有人想到了解决的办法,那就是VEB技术。VEB,用于连接虚拟机到接入网络设备的网络服务,VEB既可以通过软件在
VMM中实现,也可以通过硬件支持SR-IOV特性的网卡完成。

现今几乎各行各业内部都建立了自己的服务器,由于服务器的特殊地位,它的可靠性、可用性及其I/O速度就显得非常的重要,保持服务器的高可用性和安全性是企业级IT环境的重要指标,其中最重要的一点是服务器网络连接的高可用性,为实现这些要求,现在服务器大都采用多网卡配置,系统大都采用现在非常流行的Linux作为服务器工作的环境。现在带宽已经不是服务质量提高的瓶颈了,相对的网络设备和服务器的处理能力就渐渐成为新的瓶颈。为提高服务器的网络连接的可用性和可靠性,目前Sun公司的Trunking技术、3Com公司的DynamicAccess技术、Cisco公司的Etherchannel技术等等都在研究将服务器的多个网卡接口绑定在一起的链路聚集技术,
链路聚集技术将多个链路虚拟成一个逻辑链路进而提供了一种廉价、有效的方法扩展网络设备和服务器的带宽,提高网络的灵活性与可用性。

软件VEB指的是Hypervisor内部的虚拟交换机,目前主要指的就是Vmware的VSWITCH。VSWITCH从物理网卡上接收以太网报文,根据VMM下发的虚拟机MAC与VSWITCH逻辑端口对应关系表来转发报文。软件VEB节省了接入层网络设备,对现有网络标准兼容性好,但在运行的过程中会耗费CPU资源,也缺乏网络控制策略的实施能力,因此在实际应用中更偏向于使用硬件VEB技术。基于硬件实现的VEB技术是将软件VEB的实现移植到服务器物理网卡上,通过网卡硬件改善VSWITCH占用CPU资源而影响虚拟机性能的问题。到后来HP又提出将虚拟交换机的实现移植到硬件交换机上,实现虚拟机之间的硬件换。

本文介绍Linux下的bonding 技术,Linux
2.4.x的内核中采用了这种技术,利用bonding技术可以将多块网卡接口通过绑定虚拟成为一块网卡,在用户看来这个聚合起来的设备好像是一个单独的以太网接口设备,通俗点讲就是多块网卡具有相同的IP地址而并行连接聚合成一个逻辑链路工作。现在在关于Linux
bonding
技术中,有几种算法来实现负载均衡的要求,此文针对这些算法,在此进行简单分析与研究,讨论其不足,并提出另外一种在此基础上改进的一种基于传输协议的负载均衡实现方法。讨论如何实现多个网络接口的分在均衡及其故障接管。

采用这种方法,通常只需要对网卡驱动、VMM桥模块和外部交换机的软件做很小的改动,从而实现低成本方案目标,对当前网卡、交换机、现有的以太网报文格式和标准影响最小,这种方式已经得到了绝大多数网络厂商和服务器厂商的认可。不过这种方式需要在网络中引入新的支持VEPA的交换机设备,增加了投入成本。目前来看,针对服务器虚拟化应用最佳的方案就是部署支持VEPA的硬件交换机。

2 负载均衡技术和高可用技术研究介绍

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