二層MAC學習及BUM報文轉發

https://support.huawei.com/enterprise/zh/doc/EDOC1100023543?section=j018

 

在VXLAN網絡中，同子網虛擬機的互通是通過查找MAC表進行轉發。如下圖所示，VM1給VM2發送報文時，經過VTEP1轉發，VTEP1上需要學習到VM2的MAC地址。

最初的VXLAN標准並沒有定義控制平面，VTEP之間無法傳遞學習到的主機MAC地址。但是VXLAN有着與傳統以太網非常相似的MAC學習機制，當VTEP接收到VXLAN報文后，會記錄源VTEP的IP、虛擬機MAC和VNI到本地MAC表中，這樣當VTEP接收到目的MAC為此虛擬機的MAC時，就可以進行VXLAN封裝並轉發。

圖7-5 MAC學習示意圖

以VTEP2學習到VM1的MAC過程為例：

1. VM1發送目的地址為VM2的報文。
2. VTEP1接收到報文后，進行VXLAN封裝，並將其轉發至VTEP2。同時，VTEP1可以學習到VM1的MAC地址、VNI、入接口。
3. VTEP2接收到報文后，對報文進行解封裝。同時，VTEP2可以學習到VM1的MAC地址、VNI、入接口（為VTEP1）。

經過上述流程，VTEP1和VTEP2可以學習到VM1的MAC地址。VTEP1和VTEP2學習到VM2的MAC地址過程與之類似。

BUM報文轉發

前面描述的報文轉發過程都是已知單播報文轉發，如果VTEP收到一個未知地址的BUM報文（廣播、組播、未知單播）如何處理呢。與傳統以太網BUM報文轉發類似，VTEP會通過泛洪的方式轉發流量。

圖7-6 BUM報文轉發示意圖

以上圖中VM1想向VM2發送報文為例，因為VM1不知道VM2的MAC地址，所以會發送ARP廣播報文請求VM2的MAC地址。

1. VM1發送ARP廣播請求，請求VM2的MAC地址。
2. VTEP1收到ARP請求后，因為是廣播報文，VTEP1會在該VNI內查找所有的隧道列表，依據獲取的隧道列表進行報文封裝后，向所有隧道發送報文，從而將報文轉發至同子網的VTEP2和VTEP3。
3. VTEP2和VTEP3接收到報文后，進行解封裝，得到VM1發送的原始ARP報文，然后轉發至VM2和VM3。
4. VM2和VM3接收到ARP請求后，比較報文中的目的IP地址是否為本機的IP地址。VM3發現目的IP不是本機IP，故將報文丟棄；VM2發現目的IP是本機IP，則對ARP請求做出應答。

   由於此時VM2上已經學習到了VM1的MAC地址，所以ARP應答報文為已知單播報文，轉發流程與前文描述的一致，此處不在贅述。

5. VM1收到VM2的ARP應答后，就可以學習到VM2的MAC地址。后續的轉發流程同已知單播轉發流程一致。

   VXLAN網關部署

   與不同VLAN需要通過三層網關互通一樣，VXLAN中不同VNI的互通也需要有三層網關。

   在典型的“Spine-Leaf”VXLAN組網結構下，根據三層網關的部署位置不同，VXLAN三層網關可以分為集中式網關和分布式網關。

   集中式網關部署

   集中式網關是指將三層網關集中部署在Spine設備上，如下圖所示，所有跨子網的流量都經過三層網關進行轉發，實現流量的集中管理。

   圖7-7 集中式網關組網示意圖
   

   集中式網關部署方式可以對跨子網流量進行集中管理，網關的部署和管理比較簡單，但是因為同Leaf下跨子網流量也需要經過Spine轉發，所以流量轉發路徑不是最優。同時，所有通過三層轉發的終端租戶的表項都需要在Spine上生成。但是，Spine的表項規格有限，當終端租戶的數量越來越多時，容易成為網絡瓶頸。

   分布式網關部署

   VXLAN分布式網關是將Leaf節點作為VXLAN隧道端點VTEP，每個Leaf節點都可作為VXLAN三層網關，Spine節點不感知VXLAN隧道，只作為VXLAN報文的轉發節點。

   圖7-8 分布式網關組網示意圖
   

   在Leaf上部署VXLAN三層網關，即可實現同Leaf下跨子網通信。此時，流量只需要在Leaf節點進行轉發，不再需要經過Spine節點，從而節約了大量的帶寬資源。同時，Leaf節點只需要學習自身連接虛擬機的ARP表項，而不必像集中三層網關一樣，需要學習所有虛擬機的ARP表項，解決了集中式三層網關帶來的ARP表項瓶頸問題，網絡規模擴展能力強。

   對於分布式網關場景，因為需要在三層網關間傳遞主機路由才能保證虛擬機間互通，所以需要有控制平面來進行路由的傳遞。下一章節就是描述EVPN作為控制平面技術在VXLAN網絡里的應用。