1.9.1 網絡設備虛擬化

1.網卡虛擬化

網卡虛擬化（NIC Virtualization）包括軟件網卡虛擬化和硬件網卡虛擬化。

1）軟件網卡虛擬化主要通過軟件控制各個虛擬機共享同一塊物理網卡實現。軟件虛擬出來的網卡可以有單獨的MAC 地址、IP 地址。所有虛擬機的虛擬網卡通過虛擬交換機以及物理網卡連接至物理交換機。虛擬交換機負責將虛擬機上的數據報文從物理網口轉發出去。根據需要，虛擬交換機還可以支持安全控制等功能。

2）硬件網卡虛擬化主要用到的技術是單根I/O 虛擬化（Single Root I/O Virtualization, SR-IOV）。所有針對虛擬化服務器的技術都通過軟件模擬虛擬化網卡的一個端口，以滿足虛擬機的I/O 需求，因此在虛擬化環境中，軟件性能很容易成為I/O 性能的瓶頸。SR-IOV是一項不需要軟件模擬就可以共享I/O 設備、I/O 端口的物理功能的技術。SR-IOV 創造了一系列I/O 設備物理端口的虛擬功能（Virtual Function, VF），每個VF都被直接分配到一個虛擬機上。SR-IOV 將PCI 功能分配到多個虛擬接口以便在虛擬化環境中共享一個PCI設備的資源。SR-IOV 能夠讓網絡傳輸繞過軟件模擬層，直接分配到虛擬機，這樣就降低了軟件模擬層中的I/O開銷。

2.硬件設備虛擬化

硬件設備虛擬化主要有兩個方向：在傳統的基于x86架構機器上安裝特定操作系統，實現路由器的功能，以及傳統網絡設備硬件虛擬化。

通常，網絡設備的操作系統軟件會根據不同的硬件進行定制化開發，以便設備能以最高的速度工作，比如思科公司的IOS 操作系統，在不同的硬件平臺上需使用不同的軟件版本。近年來，為了提供低成本的網絡解決方案，一些公司提出了網絡操作系統和硬件分離的思路。

典型的網絡操作系統是Mikrotik 公司開發的RouterOS。這類網絡操作系統通常基于Linux 內核開發，可以安裝在標準的x86架構的機器上，使得計算機可以虛擬成路由器使用，并適當地擴展一些防火墻、VPN 的功能。此類設備因其低廉的價格以及不受硬件平臺約束等特性，占據了不少低端路由器市場。

傳統網絡設備硬件（路由器和交換機）的路由功能是根據路由表轉發數據報文。在很多時候，一張路由表已經不能滿足需求，因此一些路由器可以利用虛擬路由轉發（Virtual Routing and Forwarding, VRF）技術，將轉發信息庫（Forwarding Information Base, FIB）虛擬化成多個路由轉發表。

此外，為增加大型設備的端口利用率，減少設備投入，還可以將一臺物理設備虛擬化成多臺虛擬設備，每臺虛擬設備僅維護自身的路由轉發表。比如思科的N7K 系列交換機可以虛擬化成多臺VDC。所有VDC共享物理機箱的計算資源，但各自獨立工作，互不影響。此外，為了便于維護、管理和控制，將多臺物理設備虛擬化成一臺虛擬設備的技術也有一定的市場，比如H3C公司的IRF技術。