前面我们学习了 VXLAN,今天讨论跟 VXLAN 紧密相关的 L2 Population。

L2 Population 是用来提高 VXLAN 网络 Scalability 的

通常我们说某个系统的 Scalability 好,其意思是: 当系统的规模变大时,仍然能够高效地工作。

L2 Population 到底解决了怎样的 Scalability 问题?
请看下图:

这是一个包含 5 个节点的 VXLAN 网络,每个节点上运行了若干 VM。

现在假设 Host 1 上的 VM A 想与 Host 4 上的 VM G 通信。
VM A 要做的第一步是获知 VM G 的 MAC 地址。
于是 VM A 需要在整个 VXLAN 网络中广播 APR 报文:“VM G 的 MAC 地址是多少?”

如果 VXLAN 网络的节点很多,广播的成本会很大,这样 Scalability 就成问题了。
幸好 L2 Population 出现了。

L2 Population 的作用是在 VTEP 上提供 Porxy ARP 功能,使得 VTEP 能够预先获知 VXLAN 网络中如下信息:
1. VM IP -- MAC 对应关系
2. VM -- VTEP 的对应关系

当 VM A 需要与 VM G 通信时:
1. Host 1 上的 VTEP 直接响应 VM A 的 APR 请求,告之 VM G 的 MAC 地址。
2. 因为 Host 1 上的 VTEP 知道 VM G 位于 Host 4,会将封装好的 VXLAN 数据包直接发送给 Host 4 的 VTEP。

这样就解决了 MAC 地址学习和 APR 广播的问题,从而保证了 VXLAN 的 Scalability。

那么下一个关键问题是:
VTEP 是如何提前获知 IP -- MAC -- VTEP 相关信息的呢

答案是:

  1. Neutron 知道每一个 port 的状态和信息; port 保存了 IP,MAC 相关数据。

  2. instance 启动时,其 port 状态变化过程为:down -> build -> active。

  3. 每当 port 状态发生变化时,Neutron 都会通过 RPC 消息通知各节点上的 Neutron agent,使得 VTEP 能够更新 VM 和 port 的相关信息。

  4. VTEP 可以根据这些信息判断出其他 Host 上都有哪些 VM,以及它们的 MAC 地址,这样就能直接与之通信,从而避免了不必要的隧道连接和广播。

理解了工作原理,下节我们学习如何在 Neutorn 中配置 L2 Population。

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