VXLAN (Virtual eXtention LAN) Gateway (중앙화 & 분산화)

● VXLAN (Virtual eXtention LAN) Gateway 소개

 

HOST들이 다른 VLAN에 소속되는 것 처럼 VXLAN에서도 HOST들은 서로 다른 VNI에 소속될 수 있습니다. 그리고 VXLAN에 있는 HOST와 Non-VXLAN Network는 직접적으로 통신을 할 수 없습니다. 상호간에 통신을 하기 위해 VXLAN Gateway 기능이 필요로 합니다. 

 

• Layer 2 Gateway
  - 같은 VXLAN에 위치하고 있는 HOST사이 통신을 하기 위한 Gateway 입니다.  Layer 2 Gateway 장비에서 캡슐화와 캡슐화 해제 기능을 수행 합니다.
  
  
• Layer 3 Gateway
  - 서로 다른 VXLAN에 위치한 장비끼리의 통신 하거나 외부 네트워크와 통신하기 위한 Gateway 입니다. 해당 기능은 서로 다른 VLAN에 위치할 경우 통신을 할 수 없지만 라우팅을 통해서 통신하는 경우와 유사 합니다. Layer 3 Gateway 기능을 하는 장비는 VXLAN Router라고 하며 VXLAN 사이 통신을 수행 할 때 VNI를 변환하여 통신이 가능하도록 합니다. 

Layer 2 Gateway와 Layer 3 Gateway의 위치에 따라 Centrailed VXLAN Gateway와 Distributed VXLAN Gateway 방식으로 나뉘어 집니다. 

• Centrailed VXLAN Gateway
  - Centrailed VXLAN Gateway Network에서 Layer 3 Gateway의 기능은 오직 하나의 장비에서 수행하고 모든 트래픽이 Layer 3 Gateway를 통해 전달 됩니다. 중앙 집중적인 트래픽 관리를 수행 합니다.
  

장점	- Inter-Subnet 트래픽의 중앙화 관리가 가능하고, Gateway 배치와 관리가 단순함
단점	- 전송 경로가 최적화된 경로로 이동하지 않습니다. 동일한 Layer 2 Gateway를 사용하는 Inter-Subnet Layer 3 트래픽 역시 Layer 3 Gateway를 통해 통신을 수행 해야 합니다. (그림에서 파란색 점선 트래픽) - ARP 병목 현상이 발생 합니다. ARP Table을 저장할 수 있는 용량에는 한계가 있어 Layer 3 Gateway에서 모든 ARP 정보를 저장할 수 없어 확장성에 문제가 발생합니다.

 

• Distributed VXLAN Gateway (가장 널리 사용되는 방식, Anycast Gateway 방식)
  -  Centrailed VXLAN Gateway의 문제점을 극복하기 위한 방식 입니다. Spine-Leaf Network 구조에서 leaf 노드는 VTEP의 기능을 하고 VXLAN Tunnel을 맺어 Layer 3 Gateway 역할을 수행 합니다. (Layer 2 Gateway 역할도 수행 합니다) Spine Node는 VXLAN Tunnel의 존재를 알지 못하며 leaf node 사이 패킷 포워딩만 수행 합니다. 
  
  아래 그림에서 Server#1과 Server#2는 서로 다른 서브넷에 위치하고 있지만 동일한 Leaf Node에 연결 되어 있습니다. 서로 다른 Subnet에 위치하고 있는 장비들이 통신할 때 같은 Leaf Node에 연결되어 있다면 Spine Node를 거치지 않고 Leaf Node에서 트래픽을 처리하여 통신이 가능 합니다.

Distributed VXLAN Gateway Networking 구조의 특징

Spine Node	- 고속으로 IP 패킷을 포워딩 하는 역할을 수행 합니다.
Leaf Node	- Layer 2 Gateway 역할을 수행 하고 물리적인 서버나 VM과 같은 tenant에게 VXLAN 서비스를 제공 합니다. - Layer 3 Gateway 역할을 수행 하고 VXLAN 캡슐화와 캡슐화 해제를 수행합니다. Inter-Subnet 및 외부 네트워크와 통신을 지원 합니다.
유연한 배치	Leaf Node가 Layer 2 & Layer 3 Gateway 역할을 수행 하기 때문에 장비 배치에 유연성이 보장 됩니다.
네트워크 확장성	Leaf Node가 ARP를 학습하기 때문에 ARP 테이블로 인해 확장성의 문제가 발생하지 않습니다.

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참고 URL

https://support.huawei.com/enterprise/en/doc/EDOC1100086966