Kubernetes中Pod之間使用虛擬二層網絡連接引起的調研
傳統的三層網絡
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在傳統的大型數據中心，網絡通常是三層結構。這個模型包含了以下三層：
- Access Layer（接入層）：有時也稱為Edge Layer。接入交換機通常位於機架頂部，所以它們也被稱為ToR（Top of Rack）交換機，它們物理連接服務器。
- Aggregation Layer（匯聚層）：有時候也稱為Distribution Layer。匯聚交換機連接Access交換機，同時提供其他的服務，例如防火牆，SSL offload，入侵檢測，網絡分析等。
- Core Layer（核心層）：核心交換機為進出數據中心的包提供高速的轉發，為多個匯聚層提供連接性，核心交換機為通常為整個網絡提供一個彈性的L3路由網絡。
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三層網絡框架示意圖如下：
其中：匯聚交換機以上的為L2網絡，以上是L3網絡。每組匯聚交換機管理一個POD（Point Of Delivery），每個POD內都是獨立的VLAN網絡。服務器在POD內遷移不必修改IP地址和默認網關，因為一個POD對應一個L2廣播域。
比如：同一機櫃的連接的交換機叫接入交換機，連接多個接入交換機的叫匯聚交換機，它們處於同一個vlan網絡。（在計算機網絡中，一個二層網絡可以被划分為多個不同的廣播域，一個廣播域對應了一個特定的用戶組，默認情況下這些不同的廣播域是相互隔離的。不同的廣播域之間想要通信，需要通過一個或多個路由器。這樣的一個廣播域就稱為VLAN，報文中使用12位來表示VLAN,因此VLAN只能分配4096個）
核心交換機是解決不同數據中心之間的聯通
南北流向和東西流向
- 南北向流量：數據中心之外的客戶端到數據中心服務器之間的流量，或者數據中心服務器訪問互聯網的流量。
- 東西向流量：數據中心內的服務器之間的流量。
- 東西向流量分為L2和L3流量：
- L2流量：
(1)東西向的L2流量，如果源和目的主機都在同一個接入層交換機下，那么可以達到全速，因為接入交換機就能完成轉發。
(2)如果需要跨機架，但仍然是在一個匯聚層POD內，則需要通過匯聚層交換機進行轉發，帶寬取決於匯聚層交換機的轉發速率，端口帶寬和同時有多少個接入層交換機共享匯聚層交換機。匯聚層和接入層之間一般使用STP（后面會提到），這使得一個匯聚層POD只能有一個匯聚層交換機在工作。為了滿足跨機架的L2轉發，匯聚層交換機的性能，例如帶寬，轉發速率必然要大於接入層交換機。
(3)如果L2流量需要跨匯聚層POD（大二層架構），那必須經過核心交換機。同樣的問題仍然存在，對核心交換機的要求會更高。
- L3流量：
東西向的L3流量，不論是不是在一個接入層交換機下，都需要走到具有L3功能的核心交換機才能完成轉發。如下圖所示：
STP
為什么要用STP
廣播風暴：
前提：node1找node3,但node3網絡有問題
過程：
- node1->Access Lay1;
- Access Lay1->Aggregation Lay1; Access Lay1->Aggregation Lay2;
- Aggregation Lay1->Access Lay2(node3網絡有問題，Access Lay2會將node3對應的mac刪除);Aggregation Lay2->Access Lay2 ;
- Access Lay2 ->Aggregation Lay1;
- Aggregation Lay1->Access Lay1;
- 掉轉到第二步
STP:
匯聚交換機和接入交換機之間通常使用STP（Spanning Tree Protocol）。STP使得對於一個VLAN網絡只有一個匯聚層交換機可用，其他的匯聚層交換機在出現故障時才被使用（三層框架中的虛線）。也就是說匯聚層是一個active-passive的HA模式。這樣在匯聚層，做不到水平擴展，因為就算加入多個匯聚層交換機，仍然只有一個在工作。
大二層網絡
隨着雲計算的發展，計算資源被池化，為了使得計算資源可以任意分配，需要一個大二層的網絡架構。即整個數據中心網絡都是一個L2廣播域，這樣，服務器可以在任意地點創建，遷移，而不需要對IP地址或者默認網關做修改。大二層網絡架構，L2/L3分界在核心交換機，核心交換機以下，也就是整個數據中心，是L2網絡（當然，可以包含多個VLAN，VLAN之間通過核心交換機做路由進行連通）。大二層的網絡架構如下圖所示：
不存在STP問題的原因：
服務器->接入層->匯聚層->核心層->匯聚層->接入層