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在 Linux 上配置 VXLAN

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介绍

VXLAN(Virtual Extensible LAN, 虚拟局域网扩展)是一种网络虚拟化技术，它试图改善大云计算部署相关的可扩展性问题。它采用类似 VLAN 的封装技术来封装基于 MAC 含括第4层的 UDP 数据包的 OSI 第2层 以太网帧，使用 4789 作为默认分配的 IANA 目的地 UDP 端口号。

VXLAN 是努力覆盖封装协议的演变，它提高了可扩展性达 1600 万个逻辑网络，并允许透过IP网络邻接第 2 层。使用 HER (Head-End Replication)的 多播 或 单播 是用来淹没 BUM (broadcast, unknown destination address, multicast) 流量。

实践

点对点的 VXLAN

假设我们有两个 Linux 主机，IP 分别为 192.168.1.100 和 192.168.1.101，然后在这两个主机之间建立一个 点对点 的 VXLAN 网络。

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$ ip link add vxlan0 type vxlan \
	id 1 \
	remote 192.168.1.101 \
	local 192.168.1.100 \
	dstport 4789 \
	dev eth0

使用上面的指令，我们在 192.168.1.100上建立了一个名叫 vxlan0的 inferface，后面是配置 VXLAN时的参数：

  • id 1: 代表的是当前 VXLAN 的 VNI，可以看做是 VXLAN 的ID
  • remote:代表的是远端主机的 IP
  • local:代表的是本地主机的IP
  • dev:代表的是 VXLAN 这个 interface 的数据要从哪个 interface 传输

执行完这个指令之后，我们可以用 ip -d link show dev vxlan0 看到 vxlan0 这个 interface 的详细信息。

接着，给刚刚创建的 vxlan0 配置 IP，并启用它。

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$ ip addr add 10.0.0.1/24 dev vxlan0
$ ip link set vxlan0 up

这个时候 vxlan0 这个 interface 就已经被启用了，IP 为 10.0.0.1。我们可以用 ip route 查看，能够发现 10.0.0.0/24 网段的 IP 都会通过 vxlan0 这个 interface 来转发。同时，vxlan0 的 fdb 表项可以通过 bridge fdb 来查看。

接着，我们在 192.168.1.101 上也做同样的配置。完成之后，一个 点对点 的 VXLAN 就配置完成了。

多播模式的 VXLAN

如果想要 VXLAN 支持多播模式，需要底层网络支持多播的功能，但是以我目前的实践来看，大部分网络环境都是支持多播的。

要组成同一个 VXLAN 网络，VTEP 就必须能感知到彼此的存在。多播组本来的功能就是把网络中的某些节点组成一个虚拟的组，所以 VXLAN 最初想到用多播来实现是十分自然的事情。

多播模式的 VXLAN 配置，其实和之前的点对点模式的配置十分的相似，只是在某些地方有些许的不同。

我们假设有三个不同的 Linux 主机，分别为 192.168.1.100 192.168.1.101 192.168.1.102，然后将它们三个加入到同一个 VXLAN 当中。

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$ ip link add vxlan0 type vxlan \
	id 1 \
	group 239.1.1.1 \
	dstport 4789 \
	dev eth0

上面的命令和之前的区别在于，点对点指定的是两端的 IP，多播指定的是多播组的IP。这里的 239.1.1.1 就是多播IP。这个时候查看 vxlan0 的 fdb 就能发现，fdb 指向的不再是对端的 IP，而是多播地址。

接着，添加 vxlan0 的 fdb 表项，目的是能让 vxlan0 的报文到达所属机器上。以 192.168.1.100为例：

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$ bridge fdb append to 00:00:00:00:00:00 dst 192.168.1.101 dev vxlan0
$ bridge fdb append to 00:00:00:00:00:00 dst 192.168.1.102 dev vxlan0

这里需要解释一下，VXLAN 实际上就是一个运行在 三层网络 上的 二层网络。而我们知道，二层网络 的通信都是通过 MAC地址 来寻址的。所以，我们需要预先添加 fdb 表项，让 vxlan0 的 ARP 报文能够到达所属机器上，从而获取 MAC地址，才能完成接下来的通信。

最后，给 vxlan0 添加 IP，并启用 vxlan0:

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$ ip addr add 10.0.0.1/24 dev vxlan0
$ ip link set vxlan0 up

再另外两台机器上做类似的配置之后，一个多播模式的 VXLAN 就配置完成了。

额外的参数

  • proxy: 开启 ARP 压缩
  • learning: 学习远端主机的 MAC地址，也就是 VXLAN 的 flood and learn
  • ageing: 学习到本地 fdb 的主机 MAC地址 的超时时间
  • maxaddress: fdb 表项的最大数目

参考

使用 Linux Bridge 搭建 VXLAN Overlay 网络

linux 上实现 vxlan 网络

How to configure linux vxlans with multiple unicast endpoints