وبلاگ

شبیه سازی دقیقی از کارت شبکه E1000 است که توانایی کار در محیط های ۶۴ بیتی را دارد. البته این آداپتور با سیستم عامل های ۳۲ بیتی نیز سازگار است. همه کارت های شبکه نام برده شده در بالا، خصوصیات زیر را به طور مشترک دارند: دارای آدرس MAC مخصوص به خود هستند و فیلترهای unicast، multicast و broadcast را دارند. دقیقا دستگاه های کارت شبکه در لایه ۲ هستند که به صورت نرم افزاری پیاده سازی شده اند. لازم به تذکر است که مسائلی چون سرعت و duplex که در کارت های شبکه فیزیکی وجود دارد در مورد کارت های مجازی شبکه مطرح نیست. زیرا تمام فرایند انتقال ترافیک در داخل سیستم میزبان و بر روی حافظه RAM در حال انجام است که تقریبا بدون تاخیر انجام می شود. همچنین در چنین شرایطی، برخورد بسته ها در لایه فیزیکی[۲۰۲] و دیگر خطاهای سیگنال وجود ندارد. نحوه کار سوئیچ مجازی[۲۰۳] این دستگاه بخش کلیدی ساختار شبکه در ماشین های مجازی است. مدیر سیستم می تواند حداکثر ۲۴۸ سوئیچ در هر ESX ایجاد نماید. به طور کلی کارکردهای این سوئیچ را می توان به صورت زیر برشمرد: ابزاری برای forwarding در لایه ۲ این یک بخش کلیدی برای افزایش کارایی و کارکرد صحیح سیستم در زیر ساخت مجازی است و برای ساده سازی بیشتر، تنها وظایف لایه ۲ را انجام می دهد. در واقع یک سوئیچ مجازی، کاملا مستقل از تفاوت های دیگر اجزای مجاور خود از جمله کارت های شبکه فیزیکی و مجازی پیاده سازی شده است. کار کردن با VLANها از جمله برچسب گزاری، خواندن برچسب ها عملیات فیلترسازی بر حسب شماره VLAN اعمال امنیت در لایه ۲، checksum و اعمال segmentation offload این ساختار ماژولار در شبکه، به سیستم اجازه می دهد زمانی که سوئیچ مجازی شروع به کار می کند، سرور ESX تنها بخش هایی را که برای کار سوئیچ ضروری هستند بارگزاری کرده و اجرا نماید. این اجزا می توانند شامل راه اندازهای کارت شبکه های فیزیکی و مجازی و یا دیگر ماژول های وابسته به آنها باشند. بنابراین سیستم از نظر پیچیدگی و میزان تقاضای منابع، کمترین هزینه را برای ارائه سرویس شبکه در داخل سرور فیزیکی می پردازد. به دلیل ماهیت ماژولار بودن سیستم عامل ESX، این سیستم می تواند به طور موقتی ماژول هایی را بارگزاری و از آنها استفاده کند و در صورت عدم نیاز، آنها را از حافظه کاری حذف نماید. این ساختار مشابه شیوه کار هسته لینوکس و بسیاری دیگر از سیستم عامل های POSIX است که بر حسب نیاز ماژول هایی را بر روی هسته اضافه و یا کم می کنند. در مورد ESX این توانایی در مواقعی چون استفاده از ابزار تشخیص خطا و یا مانیتورینگ موقت بسیار مفید است. از دیگر فواید این ساختار ماژولار در معماری شبکه ESX، می توان به توانمند ساختن شرکت ها و گروه های توسعه دهنده سخت افزار و نرم افزار در افزودن بخش هایی به این سیستم برای بهبود کارایی و یا استفاده های خاص منظور اشاره کرد. به دلیل اهمیت این بخش از ساختار شبکه، سوئیچ های مجازی را در بخش بعد به طور دقیقتری بررسی و مدل خواهیم کرد. Port Group این مفهوم به معنی ایجاد یک الگوی ثابت برای ایجاد پورت های مجازی است. باید توجه داشت که چنین مفهومی در سوئیچ های فیزیکی وجود ندارد و مختص سوئیچ های مجازی است. مدیر سیستم می تواند حداکثر ۵۱۲ گروه برای پورت های مجازی بر روی یک ESX ایجاد نماید. با توجه به اینکه به کمک گروه بندی پورت ها می توان تعداد زیادی پورت کاملا مشابه ساخت، این امکان برای استفاده از سرویس هایی مانند VMotion که در آنها باید مشخصات کارت های شبکه در ماشین های مجازی مبدا و مقصد یکسان باشد بسیار مفید است. همچنین باید توجه داشت که مفهوم port group کاملا مستقل از VLAN بوده و لزوما ارتباط یک به یکی بین این گروه ها و گروه های VLAN وجود ندارد. در زیر شمایی ار نحوه قرار گیری کارت شبکه های مجازی و سوئیچ مجازی در مقابل شبکه فیزیکی را مشاهده می کنید. شکل ۴٫۲۹٫ شمای کلی از ساختار شبکه در سرور ESX ]62[ نقش VLAN ها در ساختار شبکه ESX تکنولوژی شبکه های محلی مجازی یا VLAN ابزاری برای گروه بندی سیستم های متصل به شبکه یا به عبارت بهتر گروه بندی پورت های متصل به آنها در سوئیچ است. با این ابزار می توان یک شبکه فیزیکی را به طور نرم افزاری به چندین شبکه کوچکتر تقسیم کرد بدون اینکه نیاز به قرار دادن سوئیچ های متعدد باشد. با این کار سیاست های دقیقی در مورد نحوه دسترسی این شبکه ها به یکدیگر و جریان ترافیک بین آنها قابل اعمال است. همچنین با محدود کردن دامنه broadcast به درون هر VLAN به جای کل شبکه، حجم زیادی از ترافیک زائد در شبکه حذف خواهد شد. شیوه کار در شبکه هایی که با VLAN از یکدیگر جدا شده اند به این صورت است که سوئیچ با دریافت هر بسته از پورت، شبکه مجازی که پورت مذکور در آن قرار گرفته را چک می کند. سپس شماره VLAN مذکور را در سرایند لایه ۲ بسته ثبت می نماید. در انتها نیز سوئیچ پس از مشخص کردن پورت مقصد بسته به کمک جدول forward، شماره VLAN بسته را چک می کند. در صورتی که پورت مقصد در همان VLAN باشد به بسته اجازه انتقال داده می شود و در غیر اینصورت بسته حذف می گردد. این عملیات برچسب گزاری و بررسی برچسب ها در مبدا و مقصد توسط پروتکل های متعددی قابل انجام است که دو نمونه از پرکاربرد ترین آنها IEEE 802.1Q و ISL است. پروتکل اول توسط سازمان IEEE و پروتکل دوم توسط شرکت Cisco ایجاد شده اند. برای اینکه امکان پشتیبانی از VLAN در شبکه مجازی وجود داشته باشد، لازم است بخشی در این ساختار مانند کارت شبکه مجازی، سوئیچ مجازی و یا کارت شبکه فیزیکی سرور این وظیفه را بر عهده گیرد. در اینجا سه وضعیت پیکربندی برای استفاده از امکان VLAN در ساختار شبکه ESX وجود دارد که در ادامه به تشریح آن می پردازیم. برچسب گزاری سوئیچ مجازی[۲۰۴] (حالت VST) در این حالت که متداول ترین حالت تنظیم VLAN در سیستم مجازی می باشد، مدیر سیستم به ازای هر VLAN یک port group بر روی سوئیچ مجازی تعریف کرده و VLAN را به آن نسبت می دهد. سپس به جای اینکه کارت های شبکه مجازی متعلق به هر ماشین مجازی را مستقیما به سوئیچ متصل کند، آنها را به port group مذکور نسبت می دهد. این port group که در واقع الگویی برای تعریف پورت های سوئیچ مجازی است با قرار گرفتن در یک VLAN مشخص، عمل برچسب گزاری بر روی بسته های خروجی و خواندن برچسب بسته های ورودی را انجام می دهد. در این حالت port group از انتقال بسته های یک VLAN به دیگر VLANها جلوگیری می کند. بنابراین مساله ایزوله بودن VLAN مذکور نیز تامین می گردد. باید توجه داشت که برای استفاده از این حالت در ESX باید پورت سوئیچ فیزیکی که کارت شبکه فیزیکی سرور به آن متصل شده در وضعیت trunk قرار گیرد. قرار دادن یک پورت در وضعیت trunk باعث می شود تا پورت مذکور بتواند بسته های مربوط به تمام VLAN ها را از خود عبور دهد. برچسب گزاری ماشین مجازی[۲۰۵] (VGT) با توجه به اینکه رسیدگی به سرایند مربوط به VLAN در ساختار شبکه به معنی برچسب گزاری و خواند آنها بر روی بسته های ورودی و خروجی است، مدیر سیستم می تواند با نصب یک راه انداز ۸۰۲٫۱Q VLAN trunking بر روی سیستم عامل ماشین مجازی، این کار را به کارت شبکه مجازی آن واگزار کند. در این حالت بسته های حاوی برچسب VLAN بین پشته شبکه ماشین مجازی و کارت شبکه فیزیکی سرور تبادل خواهند شد و در این میان سوئیچ مجازی تنها وظیفه forward بسته ها را برعهده خواهد داشت. برای استفاده از این حالت مانند حالت قبل لازم است پورت متناظر در سوئیچ فیزیکی در حالت trunk قرار داشته باشد. برچسب گزاری سوئیچ خارجی[۲۰۶] (EST) در این حالت وظیفه برچسب گزاری و خواندن آنها به سوئیچ فیزیکی که یکی از پورت های آن به کارت شبکه فیزیکی سرور متصل است واگزار می شود. این دقیقا مانند شرایطی است که یک سرور عادی به شبکه فیزیکی متصل می شود و سوئیچ بر اساس شماره VLAN که سرور در آن قرار دارد به بسته ها اجازه عبور می دهد. در این حالت پورت سوئیچ فیزیکی در وضعیت access و نه trunk قرار می گیرد. ارائه مدل فرمال برای ساختار شبکه در ESX در این بخش به بررسی رفتار سیستم شبکه در معماری ESX بر روی مدل فرمال تهیه شده از این سیستم می پردازیم. یک نمونه از مدل پتری تهیه شده از این سیستم در شکل ۴٫۳۰ نشان داده شده است. شکل ۴٫۳۰٫ مدل پتری تهیه شده از ساختار شبکه در ESX در ادامه شرح گزارهای مدل که وضعیت سیستم را تغییر می دهند آمده است. T0: ارائه درخواست سرویس شبکه توسط سیستم عامل میهمان T1: فراخوانی راه انداز کارت شبکه مجازی در ماشین مجازی T2: فراخوانی سرویس vSwitch برای پردازش بسته و اعمال قوانین port group T3: اعمال قوانین SPAN و port mirroring T4: اعلام تمام شدن فرایند SPAN