2.3.2　VMware网络定时器

要了解服务器虚拟化，首先要懂得虚拟机管理程序的网络基础，它属于图2-2中所示的“互连端点A”部分。本章选择VMware ESX服务器作为I型虚拟机管理程序平台的代表，ESX服务器主机通过一个软件虚拟交换机，连接到本地VM以及网络（光纤模块）中。

ESX服务器网络组件

VMware虚拟化环境中的网络接口卡（Network Interface Card,NIC），是一个比物理硬件单元含义更广的术语。确切地说，vmnic是指主机服务器硬件中的物理网络适配器，而vNIC代表虚拟NIC，它是由VMware的硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer,HAL）提供给VM的虚拟硬件设备。Vmnic用于通往物理DC光纤模块的上行链路中，在用户OS看来，vNIC和物理NIC一样。VMware能够模仿几种常见的NIC（vlance和Intel e1000），因而用户OS可以对这些vNIC使用标准的设备驱动。图2-5展示了ESX主机的各类接口，在物理主机（ESX服务器）上有4个vmnic以及4个VM，每个VM都单独配置了一个vNIC,vmnic及vNIC均通过虚拟交换机进行连接。

图　2-5　ESX服务器接口

主机上运行的VMware ESX带有一个虚拟管理端口vswif，也称为服务控制接口，ESX服务器使用该接口与VMware vCenter服务器进行通信，管理与VMware vSphere客户直接交互的主机，也可以使用安全外壳（Secure Shell,SSH）登录到主机的命令行接口（Command-Line Interface,CLI）。VMware ESXi主机因为没有服务控制OS，所以不会使用vswif接口。

说明：服务控制OS是一个更新的Red Hat企业linux OS版本，默认安装并运行在每个ESX服务器上。

每个主机都拥有一个或多个虚拟端口，称为虚拟机器核心NIC（Virtual Machine Kernel NIC,vmknic），VMware ESX分别使用这些端口为Internet SCSI（iSCSI）、网络文件系统（network file system,NFS）访问、VMware VMotion提供服务。Vmknics还可以用于VMware ESXi系统中，与VMware vCenter服务器进行通信。

说明：与传统（完备）ESX相比，ESXi属于“瘦”虚拟机管理程序，因为它没有服务控制功能。由于ESXi相对轻便，安装和启动都比ESX要快得多，因此，可以将ESXi嵌入到物理服务器的flash芯片，或者主板等中间。

VMware提供了两种类型的软件虚拟交换机：vNetwork标准交换机（vNetwork Standard Switch,vSS，也称为vSwitch）以及VMware vNetwork分布式交换机（vNetwork Distributed Switch,vDS）。每个主机都会单独配备一个vSS。另一方面，vDS在一组物理主机之间提供了一致的虚拟交换机，这将有助于减少网络维护工作，同时借助网络VMware VMotion就能够实现VM在任意主机间的迁移，而不会对网络协议带来影响或对基本连通性产生破坏。

每一个vNIC都通过端口组连接到标准的vSS或者vDS，每个端口组都属于某个特定的vSS或者vDS，系统也将定义一个VLAN或一组VLAN供vNIC使用。此外，端口组能够指明其他网络属性，比如速率限制以及端口安全等。在随后创建VM的阶段中，编辑VM属性时，可以将VM分配给端口组。

Cisco Nexus 1000也属于vDS，本章将把它作为分布式虚拟交换机平台的样例，更多有关Nexus 1000的详细内容，请参考2.3.3节的相关内容。

vNIC MAC地址及VM迁移

ESX3.x版本的VM能够支持4个vNIC,ESX4.x版本的VM最多能够支持10个nNIC。大多数情况下，vNIC介质访问控制（Media Access Control,MAC）地址由ESX服务器自动生成，不过，管理员也可以静态地定义MAC地址以方便基于DHCP的服务器寻址环境，与静态指定的MAC地址关联的固定IP地址通常都会分配给同一VM。

如果VM之间产生了MAC冲突，ESX服务器主机能够检测到冲突并解决冲突。00：50：56：00：00：00到00：50：56：3F：FF：FF的地址范围是留给静态分配的VM MAC地址，管理员为VM分配的静态MAC地址不能超过该范围。

每个VM都拥有一个带有.vmx后缀的VM参数文件，包含了自动生成的MAC地址信息。文件中还包含了地址生成算法以及定位信息，所以如果移走该文件，VM的MAC地址也可能会发生变化。

使用Vmotion功能特性，ESX服务器可以在ESX服务器集群中将VM从一个物理的ESX服务器迁移到另一个服务器之上。VMotion迁移不会对MAC地址产生影响，如果一个VM使用VMotion从一个ESX服务器迁移到其他服务器上，该VM的MAC地址不会发生改变，因为VMware虚拟机器文件系统（Virtual Machine File System,VMFS）的卷位于SAN上，无论是源ESX主机还是目标ESX主机都能访问到这一信息。

vNetwork标准交换机的局限

VMware将vSS视为虚拟机管理程序的一部分，ESX3.5（作为vSwitch）、ESX4.0以及vSphere 4（作为vSS）都支持该功能。VM通过vNIC连接到vSS，如果两个VM分别带有一个vNIC并连接到同一个vSS，相互之间希望通信，vSS将直接承担起一个L2交换功能，不需要将网络传输流转发到物理或外部DC光纤模块完成。因为嵌入式vSS的主要优势就在于其简单，所以每个虚拟机管理程序都带有一个或更多的vSS的独立实例。不过，vSS的局限性则超过了它的优势：

·配置缺乏可扩展性：因为每个嵌入式vSS都代表了配置（对每个ESX服务器都具备局部重要性）中一个独立点，所以当在DC中需要部署多个ESX服务器时，将遇到配置可扩展问题。

·贫乏的操作可控性：大多数情况下，网络管理员访问不到vSS，因此尽管vSS也是网络的一部分，但并不如其他DC基础设施一样易于管理，因而在由vSS（也同样被看成不受控的网络设备）创建的非受控网络上对VM进行维护和安全管理也逐渐成为服务器（或VM）管理员所面临的挑战，特别是当系统中VM数目不断增加时更是如此。vSS会在DC基础设施关键部位——服务器集群中引起严重的操作不一致性。

说明：当物理服务器散乱伴随着VM产生时，同样也会带来另一种散乱——VM散乱。因此简化VM配置的管理以及维护对服务器虚拟化非常重要。

分布式虚拟交换机

嵌入式vSS的局限性可采用分布式虚拟交换机（Distributed Virtual Switch,DVS）来克服，DVS能够同时支持多达64个ESX主机交换，而不需要像vSS一样对每个主机进行单独配置。DVS从根本上将嵌入式虚拟交换机的控制及数据平面分离，它支持由集中管理系统（控制平面）对多个、相互独立的vSS（数据平面）进行管理，有效地使服务器管理员从主机级别网络配置中抽身而出，转到ESX集群级别的网络连通性管理上。

VMware上实现的DVS也称为vNetwork分布式交换机（VNetwork Distributed Switch,vDS），可以通过VMware vCenter服务器完成vDS配置。Cisco使用Nexus 1000V系列交换机对DVS上的框架进行调整，ESX/i 4.0以及vSphere 4及以上版本均支持DVS。

总而言之，我们更推荐使用Nexus 1000V系列DVS，因为与vDS相比，前者功能更丰富，健壮性也更好。Nexus 1000V交换机是本章探讨DVS平台的样例，更多有关Nexus 1000V系列交换机的详细内容，请参考2.3.3节的相关内容。