是什么,天下数据详解原理

vpc是什么,天下数据详解vpc原理

VPC的全称是虚拟私有云，中文翻译过来就是虚拟私有云。但在某些情况下，它也被翻译成私有网络或专有网络。其实这里很混乱。VPC指的是云还是网络？答案是，VPC既是云和网络模型，但它应该从服务和技术的角度来看。

一、虚拟私有云

首先，从服务的角度来看，VPC指的是一种云，与其字面意思相符。对于基础设施服务(IaaS)，云指的是资源池。你可能听说过公共云、私有云、混合云。然而，VPC不属于这三朵云彩中的任何一朵。这是一个运行在公有云上的资源集合，为某个用户隔离一些公有云资源，交给这个用户私有使用。VPC是一种云，由公有云管理，运行在公共资源上，但保证每个用户之间的资源是隔离的，用户在使用时不受其他用户的影响，感觉像是在使用自己的私有云。

从这个意义上说，VPC不是一个网络。我们可以将VPC与其字面上相似的概念进行比较:VPN(虚拟专用网络)。VPN实际上将用户网络与公共网络资源隔离开来。比如IPsecVPN可以在互联网上搭建一个连接用户私网的隧道，MPLSVPN可以直接将运营商PE设备上的隔离VRF划分给不同的用户。从提供服务的角度来看，如果VPC仅指网络，那么它与VPN的概念是重复的。因此，从公有云提供的服务来看，VPC应该理解为提供给用户的孤立资源的集合。

VPC最早是由AWS在2009年提出的，但是VPC的一些组件在它被提出之前就已经存在了。VPC只是从私有云的角度重新包装了这些元素。在VPC之后，云主机只能使用VPC内部的相应元素。从这个角度来看，VPC更像是一个公共云服务提供商，以包的形式提供服务。

用户可以在公共云上创建一个或多个VPC，每个部门一个。为需要连接的部门创建VPC连接。

同时，用户还可以通过VPN将其内部数据中心与公有云上的VPC连接起来，形成混合云。

无论使用何种情况，VPC都允许用户设计如何以更直观的形象将自己的数据存储在公共云中。

二。VPC硬件租赁模式

VPC硬件租赁也是公有云提供的一种服务模式。VPC的硬件租赁模式有两种，一种是共享的，一种是专用的。共享意味着VPC中的虚拟机运行在共享的硬件资源上，不同VPC中的虚拟机被VPC隔离。独占是指VPC的虚拟机运行在独占的硬件资源上，不同VPC中的虚拟机是物理隔离的，而VPC有助于实现网络上的隔离。专属模式相当于用户直接从公共云服务提供商那里租用物理主机。独占模式适合对数据安全比较敏感的用户，但是这些物理主机是由公共云服务提供商管理的。

无论共享模式还是独占模式，VPC都运行在公有云资源上，由公有云服务提供商管理。

三。专有网络

从技术角度来看，VPC是一个专属于用户的第二层网络。

1.经典网络VSVPC

AWS的网络产品，在VPC之前叫EC2-Classic。去年的热文《阿里云的经典网络问题》谈到了这两种网络模式:经典和VPC。两者的核心区别在于，经典网络提供的是多个用户共享的网络，而VPC提供的是用户专属的网络。

这里的网络指的是二层网络，经典的网络模型本身就有很多问题，其中最大的就是安全性。除非添加特定的防火墙规则进行拦截，否则默认情况下，第二层网络中的所有设备都可以通信。这就像大家挤在一个房间里，很难保证彼此的隐私。稍有不慎，云主机就可能遭到同网其他用户的恶意攻击。VPC可以为每个用户提供专用且独立的第2层网络。这相当于给了每个用户一个房间，用户的隐私可以更容易得到保障。即使有恶意攻击，一般也要去找网关或者VPN设备。在这些集中式设备上，网络流量更加可控。

因为每个用户都有自己的第2层网络，所以VPC模式下可用的第2层网络数量远远高于经典模式。虽然每个家族都没有公布自己的实施细节，但VXLAN和VLAN之间的关系有点类似。VX可以有1600万个二层网络，而VXLAN只有4000多个二层网络。公有云和私有云的区别在于用户数量庞大。如果采用VLAN，每个用户两层网络，最多只能带4000多个用户。很多公有云的用户仍然只有1-2台云主机，必然无法满足公有云的需求。因此，在早期的经典网络模式下，许多用户不得不挤在一个网络中。而如果采用VXLAN等技术，可以保证一个地区1600万用户中的每一个都被分配到一个二层网络。

因为VPC是一个用户特定的网络，用户可以任意定义VPC云主机的IP地址。二楼是隔离的，IP地址可以随心所欲的玩。在经典的网络模式下，大家挤在一个两层网络里，首先要保证IP地址不重叠，这对用户和服务提供商来说都不是一件高兴的事情。

2.VPC的网络覆盖

根据AWS公布的数据，VPC的数据封装类似于VXLAN等网络覆盖技术。从下图可以看出，在橙色VPC中，从10.0.0.2到10.0.3发送的网络数据最终被封装成一条主机间的通信报文。

原始的第2层帧由VPC标签封装，然后封装在另一个IP报文中。这可以说和VXLAN的封装方法一模一样。但是，需要澄清的是，AWS在2010年开始应用VPC，而VXLAN标准在2014年才最终确定。AWSVPC可能与VXLAN不同，但根据VXLAN更容易理解VPC叠加。

VPC使用网络覆盖后，可以在L3上建立L2。VPC的这种虚拟机可以任意分布在数据中心。其实云主机肯定不是随机分布的，会有一些针对主机的调度优化算法，但至少，网络不会成为限制云主机部署的因素。例如，如果使用VLAN，虚拟机必须部署在支持相应VLAN的设备上，即使该设备接近饱和，而其他设备设置为空。如下图，由于左边的机架不支持对应的网络，对应的云主机只能往右边的机架里塞，直到装满为止。同时，左侧机架的负载小于50%。

Overlay让VPC不再受限于网络硬件，VPC的云主机可以部署在整个机房。

四。VPC和SDN

AWS在2017年提出，VPC是建立在软件(代码)之上的，VPC是SDN。如前所述，VPC是一个两层网络，是构建在L3上的L2覆盖网络。在这里，VPC是SDN，这实际上意味着VPC是由SDN控制的。AWS的VPC依赖于一个名为地图服务的组件。当虚拟机想要相互通信时，首先将请求发送到映射服务，然后它会找到目标虚拟机对应的信息(例如，目标虚拟机所在主机的IP地址)。制图服务将相应的信息封装成覆盖数据(类似于VXLAN数据)，然后传输。

如果是三层通信，传统上它被发送到网关，网关将它转发到目标虚拟机。至于AWS的VPC，MappingService也将完成三层通信的信息搜索和数据封装。连路由器都省了。

这里的映射服务具有与SDN控制器相同的功能。SDN控制器掌握了所有网络信息。当需要二层和三层通信时，SDN控制器会根据网络数据包下发OpenFlow流表，让虚拟机之间直接通信。

如果映射服务是SDN控制器，那么更具体地说，它也是分布式SDN控制器，因为每个主机都有映射服务的缓存。通过这种分配，可以实现高速运算处理。

1.VPC相关网络资源

虽然VPC指的是专有网络，但是支撑网络的资源很多，而这些网络资源都是被VPC瓜分的。也就是说，VPC中定义的网络资源只能被VPC中的虚拟机使用。这一点前面在讲服务的时候提到过。这些资源可归纳如下:

安全，子网，网络ACL，路由表，路由器，这些都是老生常谈。以VPC为单位划分这些资源可以更好地突出私有制的感觉。但实际上这些资源大部分都是虚拟的，如果每个用户都有一份，公有云运营商的成本并不会增加。

需要注意的是，虽然VPC是两层网络，但AWS仍然通过路由器连接VPC下的两个子网。

2.VPC边缘设备

前面谈到服务时提到，VPC从服务的角度来看是一个虚拟私有云，代表了公有云运营商提供给用户的孤立资源的集合。相当于一个漂浮在公有云上的孤岛。真正让VPC强大的是它的各种连接技术。AWS提供了一个边缘设备(BlackfootEdgeDevice)，通过该设备，VPC可以:

连接到其他VPC

连接到互联网

与用户的私有云建立VPN连接。

与AWS的其他服务建立连接。

这是公共云服务提供商在建设VPC网络时的真正竞争力。有了这样的边缘设备，VPC不再是一个孤岛，而是连接其他土地的桥梁。这里的边缘设备可以视为VNF，AWS要求用户手动配置VPC境内的路由，以引流到该边缘设备。

五.总结

对于用户和公共云服务提供商来说，VPC都是更好的选择。对于用户来说，VPC的IP地址一开始可以任意定义。其次，VPC就像一个容器，装载了所有云主机，同时又与其他VPC隔离。第三，用户还可以通过各种连接服务(VPN、NAT等)将VPC与现有网络连接起来。).这样，用户不仅可以确保网络隔离，还可以按需提供网络连接。对于公有云服务商来说，VPC其实就是SDN在公有云的应用。软件可控，Overlay提高了服务商的硬件利用率，减少了对硬件厂商的依赖。在此基础上，公有云服务提供商也可以提供更好的网络服务。

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