CN102594649B - 虚拟通道组播数据远端复制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了虚拟通道组播数据远端复制方法及系统，用于解决当组播组成员分布在几个Edge Relay上时，边缘以太网交换机需要在一条物理链路上通过多个虚拟通道传输多份相同的数据，造成带宽浪费的技术问题。本发明基于S‑Component实现虚拟通道技术的架构，在C‑Component和S‑Component之间建立用于预设虚拟通道的端口，通过预设虚拟通道发送组播数据给EVB终端，EVB终端根据组播地址与虚拟通道的映射关系，获取组播地址对应的一组目的SVID值，并从相应的虚拟通道接入端口将组播数据复制分发出去。本发明避免了在一条物理链路上通过多个虚拟通道传输多份相同的数据，解决了带宽浪费的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及边缘虚拟桥接(EVB)终端使用虚拟通道(S-channel)技术时组播数据远端复制的实现方法及系统。
背景技术
随着数据通信网络的发展，网络带宽越来越大，终端设备越来越多，为了整合终端资源，降低成本，终端虚拟机的概念被提出来。在网络的接入层，需要接入的设备越来越多，为了满足大量终端的接入需求，提出了边缘中继(EdgeRelay)的概念，边缘中继用于物理终端设备中，可以接入大量的虚拟机到网络，并完成简单的中继转发功能。VEB(Virtual Ethernet Bridge，虚拟以太桥)和VEPA(Virtual Edge Port Aggregator，虚拟边缘端口聚合器)都是Edge Relay。每个Edge Relay对连接到自己的虚拟机(VM)具备有限的转发功能。比如说，VEB可以实现在连接到其上的虚拟机间转发数据的功能，VEPA需要将数据传输到邻接交换机上转发，但可以将从交换机收到的数据转发给连接到自己的各个虚拟机。每个物理终端可以有多个Edge Relay。当有多个Edge Relay存在时，需要有逻辑通道对每个Edge Relay的数据业务进行隔离。
IEEE 802.1DCB工作组成立了两个标准项目研究数据中心应用场景下，虚拟机接入网络问题。其中，IEEE802.1Qbg标准定义了边缘虚拟桥接终端(EVBStation)与边缘以太网交换机(Edge Bridge)之间的交互技术，规范了使用虚拟化技术的终端和与其相连的交换机之间的自动发现和配置流程。IEEE802.1Qbg标准名称为边缘虚拟桥接(EVB)，定义了EVB终端和支持EVB终端的边缘以太网交换机所用的EVB技术。IEEE802.1Qbh标准名称为端口扩展器，该标准中定义了以太网交换机端口扩展模块，以及使用该模块的以太网交换机，和用于组播的远端复制技术。
图1所示为边缘以太网交换机与支持边缘虚拟桥接技术的EVB终端连接的示意图。EVB Station包含了一组虚拟机(VM)，VM通过Edge Relay与边缘以太网交换机相连。边缘以太网交换机与EVB终端间通过一条物理链路连接。在如图所示的多个Edge Relay的情况下，在连接EVB终端与边缘以太网交换机的物理链路上使用虚拟通道技术(S-Channel)为每个Edge Relay建立独立的逻辑通道。虚拟通道的终结点为CAP(S-channel Access Port，S-channel接入端口)。VM与Edge Relay之间的接口称为虚拟站接口(Virtual Station Interface)。图2所示为实现S-channel的功能组件。在EVB终端和交换机侧分别有Port MappingS-VLAN Component。在EVB终端，Port Mapping S-VLAN Component和EdgeRelay之间是内部LAN。在EVB交换机，Port Mapping S-VLAN Component和C-VLAN Component(以下简称C组件或C-Component)之间是内部LAN。在EVB终端和EVB交换机之间是外部LAN。在Port Mapping S-VLAN Component面向外部LAN的一侧，是上行接入端口(UAP)，它们面向内部LAN的一侧是S-channel接入端口(CAP)。Port Mapping S-VLAN Component为S-Component的一种，其功能组件在IEEE802.1Qbc里定义。图2中标识的UAP对应IEEE802.1Qbc中定义的RCAP(Remote Customer Access Port，远端用户接入端口)，CAP对应IEEE802.1Qbc中定义的PAP(Provider Access Port，提供商接入端口)。
EVB终端上每个Edge Relay占用一个S-channel，当EVB终端上有多个EdgeRelay时，需要在EVB终端和EVB Bridge间使用虚拟通道S-channel技术。EVB终端使用虚拟通道发现与配置协议(S-channel discovery and configurationprotocol，CDCP)向EVB Bridge发起S-channel分配请求。在请求信息中携带所需S-channel的数量。EVB Bridge根据资源为其分配S-channel，并在应答消息中携带各S-channel的虚拟通道标识(SVID)。其中，SVID为1是保留给默认S-channel。所有un-S-tag(无S-tag)的数据帧均认为是默认S-channel，所有分配的其它S-channel不允许分配SVID值为1。
在使用虚拟通道技术时考虑组播的情况，如果一个组播组成员分布在不同的Edge Relay上，那么组播数据将发送到各Edge Relay使用的多个S-channel上。当EVB Bridge上的C-Component收到需转发到该组播组的数据时，查询转发表，会将该数据从与目的Edge Relay使用的S-channel相对应的端口发送给与其相连的S-Component(S组件)。EVB Bridge上的S-Component根据接收的端口为其添加S-tag，携带SVID值，并从终端交换机接入端口(SBAP)转发出去。终端侧的S-Component根据接收到的数据帧的S-tag的值将其发送到相应的CAP，从而将数据转发到相应的Edge Relay。
如图3所示，这样的转发方式会在EVB Bridge和EVB终端的一条物理连接上传输多份组播数据。组播组成员分布在几个Edge Relay，就要复制几份相同的数据，造成了带宽的浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种虚拟通道组播数据远端复制方法及系统，用于解决当组播组成员分布在几个Edge Relay上时，边缘以太网交换机需要在一条物理链路上通过多个虚拟通道传输多份相同的数据，造成带宽浪费的技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种虚拟通道组播数据远端复制方法，该方法包括：
边缘以太网交换机上的S组件(S-Component)通过预设的一条虚拟通道将所述组播数据转发给边缘虚拟桥接终端(EVB终端)；
EVB终端的S-Component收到通过所述预设的一条虚拟通道传送的组播数据时，根据组播地址与虚拟通道的映射关系，获取组播地址对应的一组目的虚拟通道标识(SVID)，并从与所述获取的一组目的虚拟通道标识对应的虚拟通道接入端口(CAP)将组播数据复制分发出去。
进一步地，所述预设的一条虚拟通道指边缘以太网交换机上的S-Component与EVB终端的S-Component之间的默认虚拟通道。
进一步地，在传输组播数据之前，所述方法还包括：
边缘以太网交换机与EVB终端进行交互，配置组播地址到虚拟通道的映射表信息，并在EVB终端的S-Component上保存组播地址到SVID的映射表。
进一步地，在所述边缘以太网交换机上的C组件(C-Component)发送组播数据之前，还包括：
当所述边缘以太网交换机上的C-Component判断到所述组播数据需要转发到多个虚拟通道上时，所述边缘以太网交换机上的C-Component将所述组播数据从与所述预设的一条虚拟通道对应的端口发送给与其相连的S-Component。
基于本发明提出的方法，本发明还提出一种虚拟通道组播数据远端复制系统，包括边缘以太网交换机和EVB终端，
所述边缘以太网交换机包含：
判断模块，位于边缘以太网交换机上的C-Component，用于判断组播数据是否需要转发到多个虚拟通道上；
第一传输模块，位于边缘以太网交换机的C-Component和S-Component之间，用于根据判断模块的判断结果将需要转发到多个虚拟通道上的组播数据通过与预设的一条虚拟通道对应的端口发送给第二传输模块；
第二传输模块，位于边缘以太网交换机的S-Component，用于通过所述预设的一条虚拟通道将组播数据转发给EVB终端；
所述EVB终端包含：
复制送达模块，位于EVB终端的S-Component，用于通过所述预设的一条虚拟通道接收组播数据，根据组播地址与虚拟通道的映射关系，获取组播地址对应的一组目的虚拟通道标识，并从与所述获取的一组目的虚拟通道标识对应的虚拟通道接入端口将组播数据复制分发出去。
进一步地，所述系统还包括：
第一交互配置模块，位于边缘以太网交换机，用于实现与第二交互配置模块的交互，配置组播地址到虚拟通道的映射表信息；
第二交互配置模块，位于EVB终端，用于实现与第一交互配置模块的交互，并在EVB终端的S-Component上保存组播地址到SVID的映射表。
进一步地，所述预设的一条虚拟通道指边缘以太网交换机上的S-Component与EVB终端的S-Component之间的默认虚拟通道。
本发明还提出另一种虚拟通道组播数据远端复制方法，该方法包括：
边缘以太网交换机与EVB终端使用E-Component实现虚拟通道，在数据帧上添加E-tag信元以携带虚拟通道标识信息，所述虚拟通道的标识分为指示单播通道的标识，和指示用于组播远端复制的一组单播通道的标识，所述边缘以太网交换机通过指示远端复制的一组单播通道的标识，及其对应的单播通道组将组播数据发送给EVB终端。
本发明还提出另一种虚拟通道组播数据远端复制系统，包括边缘以太网交换机和EVB终端，
所述边缘以太网交换机与所述EVB终端使用E-Component实现虚拟通道，在数据帧上添加E-tag信元以携带虚拟通道标识信息，所述虚拟通道的标识分为指示单播通道的标识，和指示用于组播远端复制的一组单播通道的标识，所述边缘以太网交换机通过指示远端复制的一组单播通道的标识，及其对应的单播通道组将组播数据发送给EVB终端。
为了避免带宽浪费，应能提供一种方法，使EVB Bridge和EVB终端间传输组播数据时只发送一份数据。
附图说明
图1为Edge Bridge与EVB Station连接的示意图；
图2为S-channel功能模块图；
图3为无组播远端复制的示意图；
图4为本发明使用S-Component实现组播远端复制的示意图；
图5为本发明使用S-Component实现组播远端复制的系统结构示意图；
图6为本发明使用E-Component实现虚拟通道的示意图；
图7为本发明使用E-Component实现组播远端复制的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。
实施例一
该实施例所采用的实现虚拟通道组播数据远端复制的方法中，保留了目前IEEE802.1Qbg标准中使用S-Component实现虚拟通道技术的架构，仍然用SVID来标识不同Edge Relay使用的虚拟通道S-channel，用S-tag来携带SVID信息，为表述方便，以下将Port Mapping S-Component简称为S-Component。
步骤100、在EVB Bridge和EVB终端侧的S-Component间交互组播地址到S-channel的映射表信息，在EVB终端的S-Component上保存组播地址到SVID的映射表；
组播地址到S-channel的映射表记录了组播地址对应的数据输出的一组目的S-channel的SVID值。若已知一个组播地址，通过查找该表可获取该组播数据应发往的一组目的S-Channel的SVID。S-Component可以根据这组SVID将数据转发到相应的S-Channel接入端口(CAP)。
步骤102、如图4所示，当使用虚拟通道技术时，EVB Bridge上的C-Component和S-Component之间实例化一对用于预设的一条虚拟通道的端口；
步骤104、EVB Bridge上的C-Component发现数据需要转发到多个S-Channel时，只将该数据从所述用于预设的一条虚拟通道的端口发送给EVBBridge的S-Component，EVB Bridge上的S-Component收到通过所述用于预设虚拟通道的端口发来的数据后，用预设的虚拟通道将组播数据转发给EVB终端；
在本发明一优选实施例中，所述预设的一条虚拟通道指EVB Bridge上的S-Component和EVB终端上的S-Component之间的默认虚拟通道，即该S-channel无S-tag或不携带SVID信息。
该步骤中，EVB Bridge根据资源为CDCP请求中所需的S-channel分配SVID，假设分别处于Edge Relay1、3上的6个VM属于某个组播组。当发送组播数据给它们时，EVB Bridge上的C-Component对数据进行转发处理时，发现该数据需要转发到多个S-channel上，为避免浪费带宽，C-Component将该数据从默认S-channel的端口上发送给与其相连的S-Component。EVB Bridge上的S-Component收到从默认S-Channel端口发来的数据后，将其从默认S-channel发送出去。
步骤106、终端侧的S-Component接收到从所述预设的一条虚拟通道发来的组播数据后，提取组播地址，根据组播地址查找组播地址到S-channel的映射表，得到该数据帧对应的一组SVID，并将该数据帧从与得到的一组SVID对应的多个CAP端口发送出去。
本实施例中，终端侧的S-Component将数据发送到连接Edge Relay1和3的端口。Edge Relay1和3再根据自己保存的地址表将数据分发到各个VM。
图5为该实施例的使用S-Component实现组播远端复制的系统结构示意图，该系统基于IEEE802.1Qbg标准中使用S-Component实现虚拟通道技术的架构实现，该系统包括：边缘以太网交换机510和EVB终端520；边缘以太网交换机510进一步包括：判断模块511、第一传输模块512、第二传输模块513、第一交互配置模块514；
判断模块511位于边缘以太网交换机上的C-Component中，用于判断组播数据是否需要转发到多个虚拟通道上；
第一传输模块512位于边缘以太网交换机的C-Component和S-Component之间，用于根据判断模块511的判断结果将需要转发到多个虚拟通道上的组播数据通过与预设的一条虚拟通道对应的端口发送给第二传输模块513；
第二传输模块513位于边缘以太网交换机的S-Component，用于通过所述预设的一条虚拟通道将组播数据转发给EVB终端；
第一交互配置模块514位于边缘以太网交换机，用于实现与第二交互配置模块521的交互，配置组播地址到虚拟通道的映射表信息；
所述EVB终端包含：复制送达模块520、第二交互配置模块521
复制送达模块520位于EVB终端的S-Component，用于通过所述预设的一条虚拟通道接收组播数据，根据组播地址与虚拟通道的映射关系，获取组播地址对应的一组目的虚拟通道标识，并从与所述获取的一组目的虚拟通道标识对应的虚拟通道接入端口将组播数据复制分发出去。
第二交互配置模块521位于EVB终端，用于实现与第一交互配置模块的交互，并在EVB终端的S-Component上保存组播地址到SVID的映射表。
本发明一优选实施例中，所述预设的一条虚拟通道指边缘以太网交换机上的S-Component与EVB终端的S-Component之间的默认虚拟通道。
由于该系统实施例是为实现前述的方法实施例，故该系统中的模块都是为了实现前述方法的各步骤而设，但本发明并不限于下述的实施例，任何可实现上述方法的装置和模块都应包含于本发明的保护范围。并且在下面的描述中，与前述方法相同的内容在此省略，以节约篇幅。
实施例二
如图6所示，由于终端设备数量的增长，交换机的接入端口数量也会有增加，为此，IEEE802.1Qbh标准定义了E-VLAN Component(简称E-Component或E组件)，用于扩展物理端口。其中定义了E-Channel作为扩展端口的通道，每个端口都有自己的通道。每个E-Channel都有相应的通道标识，称为ECID(E-Channel ID)。若ECID的值在0到4095之间，则ECID指示单个的通道，如果ECID的值大于4096，则其值表示一个组播组ID，对应一组通道。
该实施例中使用E-Component代替S-Component来实现虚拟通道技术。
在该实施例中，EVB Station和EVB Bridge之间分别使用E-Component来实现虚拟通道。如图6所示，在EVB终端和边缘以太网交换机侧都分别有一个E-Component。在EVB终端侧，E-Component和Edge Relay之间通过内部LAN连接。在边缘以太网交换机侧，E-Component和C-Component之间通过内部LAN连接。在EVB终端和EVB交换机之间是外部LAN，它们之间通过一条物理链路连接。
当EVB终端有多个Edge Relay时，EVB终端和边缘以太网交换机间的虚拟通道用E-Channel ID(简称为ECID，即扩展通道标识)来标识，在数据帧上添加E-tag信元，用于携带ECID信息，ECID用于区别不同的E-Channel。若ECID的值在0到4095之间，则ECID指示单个的虚拟通道，如果ECID的值大于4096，则其值表示一个组播组ID。在E-Component上的端口，都有属于某个E-Channel的成员集(member/untag set)的属性。对于ECID大于4096的E-Channel，在配置端口的成员集属性时，E-Component与C-Component连接的端口上只有一个端口属于该E-Channel的member set。对于收到的数据帧，E-Component的端口会根据数据帧里携带的ECID来转发处理。
步骤200、C-Component根据地址表转发数据给与其连接的E-Component端口，并确定数据的ECID。ECID的值在M_UNITDATA.request原语中的vlan_identifier参数中携带。E-Component上的端口根据ECID值和自己的member set属性处理接收到的数据。
当C-Component转发组播数据时，如图7所示，C-Component确定了ECID值，并将组播数据发送到多个与E-Component连接的端口。E-Component与C-Component上只有一个端口属于该ECID标识的E-Channel。只有属于该E-Channel member set的端口会接收该数据，其它端口收到该数据后，发现自己并不属于这个E-Channel member set，会将该数据丢弃。所以，虽然有多份组播数据通过C-Component和E-Component之间的内部LAN发送了出去，但只有一份数据被E-Component上属于该ECID标识的E-Channel的端口接收。
步骤202、E-Component在数据帧中添加E-tag信元后，将组播数据通过与物理链路连接的端口发送出去，E-tag中携带组播组的ECID。
步骤204、在EVB终端侧的E-Component根据E-tag里的ECID值将数据发送到该ECID标识的E-Channel的所有member set端口上。
本实施例中为与Edge Relay1和Edge Relay3连接的E-Component端口上。Edge Relay1和3再根据自己保存的地址表将数据分发到各个VM。
本发明还提出一种实现本实施例所述方法的系统，该系统包括边缘以太网交换机和EVB终端，所述边缘以太网交换机与所述EVB终端使用E-Component实现虚拟通道，在数据帧上添加E-tag信元以携带虚拟通道标识信息，所述虚拟通道的标识分为指示单播通道的标识，和指示用于组播远端复制的一组单播通道的标识，所述边缘以太网交换机通过指示远端复制的一组单播通道的标识，及其对应的单播通道组将组播数据发送给EVB终端。由于该系统实施例是为实现前述的方法实施例，故该系统中的模块都是为了实现前述方法的各步骤而设，但本发明并不限于下述的实施例，任何可实现上述方法的装置和模块都应包含于本发明的保护范围。并且在下面的描述中，与前述方法相同的内容在此省略，以节约篇幅。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种虚拟通道组播数据远端复制方法，其特征在于，该方法包括：
边缘以太网交换机上的S组件通过预设的一条虚拟通道将所述组播数据转发给边缘虚拟桥接EVB终端；
EVB终端的S组件收到通过所述预设的一条虚拟通道传送的组播数据时，根据组播地址与虚拟通道的映射关系，获取组播地址对应的一组目的虚拟通道标识SVID，并从与所述获取的一组目的虚拟通道标识对应的虚拟通道接入端口CAP将组播数据复制分发出去。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述预设的一条虚拟通道指边缘以太网交换机上的S组件与EVB终端的S组件之间的默认虚拟通道。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在传输组播数据之前，所述方法还包括：
边缘以太网交换机与EVB终端进行交互，配置组播地址到虚拟通道的映射表信息，并在EVB终端的S组件上保存组播地址到SVID的映射表。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述边缘以太网交换机上的C组件发送组播数据之前，还包括：
当所述边缘以太网交换机上的C组件判断到所述组播数据需要转发到多个虚拟通道上时，所述边缘以太网交换机上的C组件将所述组播数据从与所述预设的一条虚拟通道对应的端口发送给与其相连的S组件。
5.一种虚拟通道组播数据远端复制系统，包括边缘以太网交换机和EVB终端，其特征在于，
所述边缘以太网交换机包含：
判断模块，位于边缘以太网交换机上的C组件，用于判断组播数据是否需要转发到多个虚拟通道上；
第一传输模块，位于边缘以太网交换机的C组件和S组件之间，用于根据判断模块的判断结果将需要转发到多个虚拟通道上的组播数据通过与预设的一条虚拟通道对应的端口发送给第二传输模块；
第二传输模块，位于边缘以太网交换机的S组件，用于通过所述预设的一条虚拟通道将组播数据转发给EVB终端；
所述EVB终端包含：
复制送达模块，位于EVB终端的S组件，用于通过所述预设的一条虚拟通道接收组播数据，根据组播地址与虚拟通道的映射关系，获取组播地址对应的一组目的虚拟通道标识，并从与所述获取的一组目的虚拟通道标识对应的虚拟通道接入端口将组播数据复制分发出去。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
第一交互配置模块，位于边缘以太网交换机，用于实现与第二交互配置模块的交互，配置组播地址到虚拟通道的映射表信息；
第二交互配置模块，位于EVB终端，用于实现与第一交互配置模块的交互，并在EVB终端的S组件上保存组播地址到SVID的映射表。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述预设的一条虚拟通道指边缘以太网交换机上的S组件与EVB终端的S组件之间的默认虚拟通道。
8.一种虚拟通道组播数据远端复制方法，其特征在于，该方法包括：
边缘以太网交换机与EVB终端使用E组件实现虚拟通道，在数据帧上添加E-tag信元以携带虚拟通道标识信息，所述虚拟通道的标识分为指示单播通道的标识，和指示用于组播远端复制的一组单播通道的标识，所述边缘以太网交换机通过指示远端复制的一组单播通道的标识，及其对应的单播通道组将组播数据发送给EVB终端。
9.一种虚拟通道组播数据远端复制系统，包括边缘以太网交换机和EVB终端，其特征在于，
所述边缘以太网交换机与所述EVB终端使用E组件实现虚拟通道，在数据帧上添加E-tag信元以携带虚拟通道标识信息，所述虚拟通道的标识分为指示单播通道的标识，和指示用于组播远端复制的一组单播通道的标识，所述边缘以太网交换机通过指示远端复制的一组单播通道的标识，及其对应的单播通道组将组播数据发送给EVB终端。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20160928 Termination date: 20210107 |