虚拟网络路由交换机制

刘杰　周保群

摘要：本文将基于vxlan和ospf，探讨了一种改进型的，适用于虚拟网络的ospf路由交换方式。

[关键词]网络虚拟化vxlan路由交换协议ospf 链路开销计算 链路开销聚合

1云网络环境概述与本文研究的云网络拓扑

传统的网络多设计为提供南北向的网络流量服务，采用层级聚合的形式，注重网络内的节点对外进行服务。而云网络结构中，更加注重为东西向的网络流量提供服务，以满足数据中心客户的数据分析需求和支撑应用的微服务化架构。在云计算环境中，由于计算节点已经虚拟化，为了给虚拟化的计算节点提供更加简便的网络模型，和满足虛拟计算节点随时迁移调度的需求，行业内出现了多种将网络进行虚拟化接入的协议方案，其中vxlan是其中应用最为广泛的一种网络虚拟化的协议。vxlan通过组播构建了一个虚拟的二层广播域，并结合arp进行单播虚拟通道的自动构建，从而构建了一个符合几乎符合当前以太网所有特性的虚拟网络环境。

在云环境中，多个虛拟网络产生通信需求时，虚拟网络之间会再构建一个虛拟路由通道，并由此产生如图1所示典型的虚拟网络通信拓扑结构。

在虚拟计算节点随机分布的情况下，该虚拟网络拓扑对应的典型的物理拓扑，可设为如图2。

2传统ospf环境下的选路情况

为了研究路由交换协议在上述虚拟网络环境中的表现，将ospf引入到各个虚拟网络中的路由互联节点，并进行理论模拟，最终ospf得到的路径图如图3。

通过ospf算法，在所述G=（V，E）带权有向图中，把图中顶点集合V分成两组，第一组为已求出最短路径的顶点集合（用S表示，初始时S中只有一个源点，以后每求得一条最短路径，就将加入到集合S中，直到全部顶点都加入到S中，算法就结束了），第二组为其余未确定最短路径的顶点集合（用∪表示），按最短路径长度的递增次序依次把第二组的顶点加入S中。在加入的过程中，总保持从源点v到S中各顶点的最短路径长度不大于从源点v到U中任何顶点的最短路径长度。此外，每个顶点对应一个距离，s中的顶点的距离就是从v到此顶点的最短路径长度，U中的顶点的距离，是从v到此顶点只包括S中的顶点为中间顶点的当前最短路径长度，得到的选路情况如表1（使用字母P代表物理节点）。

3引入vx|an链路开销聚合后的ospf选路情况

通过对2中表格的分析，本文尝试了一种将vxlan的虚拟通道路径长度引为到ospf协议中的cost值的方法，通过这种方法，最终ospf的获取到的路径图如图4。

通过ospf算法，选路情况如表2。

本文通过将虚拟网络路径引入为OSPF路由协议的cost值的方法，来提升路由交换协议在虛拟网络环境下的适应性，通过对第二节和第三节中的选路数据分析，可以得出在随机VM调度的典型物理网络中，引入虚拟网络通道路径的ospf协议能更优的寻找出网络的最优路径。

参考文献

[1]Sun Y， Liu Q， Song X， et al.MatrixDCN： A New Network Fabric forData Centers[J]. 2012.

[2]柴登峰，張登荣。前N条最短路径问题的算法及应用[J].浙江大学学报（工学版），2002，36（05）：531-534.