基于DPU的云原生裸金属网络解决方案

1. 方案背景和挑战

裸金属服务器是云上资源的重要部分，其网络需要与云上的虚拟机和容器互在同一个VPC下，并且能够像容器和虚拟机一样使用云的网络功能和能力。

传统的裸金属服务器使用开源的 OpenStack Ironic 组件，配合 OpenStack Neutron 网络实现。

传统方案1：在Neutron使用VLAN网络时，每个VPC网络会分配一个唯一的VLAN标签。通过在裸金属服务器的网卡上配置相应交换机端口的VLAN标签，使其与目标网络的VLAN标签匹配，就可以将裸金属服务器的网络切换到对应的VPC中。

尽管VLAN网络在流量管理和网络隔离方面具有较高效率，但也存在一些缺点：

• 可扩展性有限，仅支持4096个VLAN，不能应用在大规模和复杂环境中；
• 管理复杂，需要一致性配置和手动维护；
• 广播域限制，可能导致网络拥塞。

为了解决传统方案1的扩展性和管理灵活性问题，业界逐渐开始采用传统方案2：利用SDN交换机进行VXLAN/Geneve处理。裸金属服务器通过VLAN接入SDN交换机，后者负责对数据包进行封装，然后将流量引入对应的VPC网络，实现裸机与虚拟机互通。如下图所示：

这种方案相比传统方案1，提升了网络的可扩展性，通过Overlay网络提高了网络可扩展性、灵活性和安全性。但是，这种方案仍面临很多问题与挑战：

1. 网络架构割裂问题：该方案未能实现虚拟网络与裸机网络架构的统一管理，导致两者的配置和管理流程存在差异，增加了运维团队的学习成本和操作复杂度。这种割裂不仅减缓了网络变更的响应速度，还可能引发配置错误，影响网络的稳定性和一致性。
2. 成本与维护负担：依赖SDN交换机进行网络封装处理，虽然带来了技术上的进步，但同时也引入了额外的硬件采购与维护成本。这些交换机的部署与升级都需要专业的技术支持，且设备本身的价格不菲，长期来看对预算造成压力。此外，特定品牌和型号的SDN交换机可能限制了技术选型的自由度，影响网络架构的扩展性和兼容性，不利于技术迭代和未来升级。
3. 灵活性与扩展性