Virtuella switchar och nätverk

En virtuell switch fungerar som sin fysiska motsvarighet: den lär sig vilken MAC-adress som finns på vilken virtuell port och vidarebefordrar bara ramar dit de ska. Trafik mellan två virtuella maskiner på samma värd passerar aldrig genom en fysisk kabel och är därför extremt snabb.

När en virtuell maskin behöver nå en annan värd eller internet skickar vSwitch ut ramen genom en uplink, alltså värdens riktiga nätverkskort.

En uplink är det fysiska nätverkskortet i värden som ansluter den virtuella switchen till det riktiga nätverket. Ni kan binda flera fysiska nätverkskort till en vSwitch för högre bandbredd och redundans, en teknik som kallas NIC teaming eller länkaggregering.

Om kabeln till en uplink slutar fungera håller de andra de virtuella maskinerna uppkopplade. Utan en uplink blir en vSwitch isolerad och de virtuella maskinerna kan bara kommunicera med varandra.

Virtuella switchar stöder VLAN (Virtual Local Area Networks), precis som hårdvarubaserade switchar. Ni kan placera virtuella maskiner i separata VLAN så att exempelvis webbservrar och databasservrar isoleras även när de körs på samma värd.

vSwitch märker ramar med VLAN-ID:n och skickar dem över en trunk-uplink till det fysiska nätverket, så att segmenteringen förblir konsekvent från den virtuella världen till den fysiska.

Hypervisorer erbjuder flera anslutningslägen för vSwitch:

• Externt: bundet till ett fysiskt nätverkskort, så att virtuella maskiner når det lokala nätverket och internet.
• Internt: virtuella maskiner kan kommunicera med varandra och med värden, men inte med det externa nätverket.
• Privat: virtuella maskiner kan endast kommunicera med varandra och är helt isolerade, även från värden.

Genom att välja rätt läge styr ni exakt hur långt trafiken från en virtuell maskin kan färdas.

Många hypervisorer för persondatorer erbjuder läget NAT (Network Address Translation). De virtuella maskinerna finns i ett privat virtuellt nätverk och delar värdens enda IP-adress för att nå internet, på samma sätt som enheter i hemmet delar en offentlig adress.

NAT är praktiskt i labbmiljöer eftersom virtuella maskiner får internetåtkomst utan att behöva en egen adress på det riktiga lokala nätverket, men inkommande anslutningar kräver portvidarebefordran.

I stora datacenter sträcker sig en distribuerad virtuell switch över många fysiska värdar och hanteras som en logisk switch. VMware vDS och liknande verktyg låter administratörer konfigurera nätverkspolicyer en gång och tillämpa dem överallt.

Det håller inställningarna konsekventa när en virtuell maskin migreras live mellan värdar, eftersom nätverkskonfigurationen automatiskt följer den virtuella maskinen i stället för att konfigureras per värd.

SDN (Software-Defined Networking) separerar kontrollplanet (beslut om vart trafiken ska gå) från dataplanet (den faktiska vidarebefordringen). En central styrenhet programmerar nätverket med programvara, vilket gör det flexibelt och automatiserat.

Virtuella switchar passar naturligt för SDN: hela nätverket kan definieras, ändras och skalas i kod i stället för genom att kablar kopplas om, vilket är nödvändigt i molnskala.

Modern felsökning slutar ofta inne i en värd. En virtuell maskin utan anslutning kan ha sitt vNIC anslutet till fel vSwitch eller fel VLAN, eller till en uplink som ligger nere. Om ni förstår det virtuella lagret sparar ni timmar på att leta efter fysiska kablar som faktiskt fungerar.

Samma begrepp (switchar, VLAN och MAC-adresser) gäller, men de är implementerade i programvara i hypervisorn.

Ett vNIC i en virtuell maskin ansluts till en vSwitch-port. vSwitch vidarebefordrar lokal trafik direkt och skickar extern trafik via en uplink till det fysiska lokala nätverket, eventuellt märkt med ett VLAN. Genom att välja lägena externt, internt, privat eller NAT styr ni räckvidden, medan distribuerade switchar och SDN skalar denna design över hela datacenter.

En virtuell switch vidarebefordrar ramar mellan virtuella maskiner med hjälp av deras virtuella nätverkskort och ansluter till det fysiska nätverket genom en uplink. vSwitch stöder VLAN och erbjuder lägena externt, internt, privat och NAT för att styra räckvidden. Distribuerade switchar och SDN skalar denna design över datacenter, så nätverksfelsökning omfattar nu även insidan av värden.