CN102739814B - 一种建立动态主机配置协议窥探绑定表的方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种建立动态主机配置协议窥探绑定表的方法及系统，应用于采用动态主机配置协议(DHCP)方式获取IP地址的虚拟机进行跨交换机迁移的过程中，所述方法包括：在获知原虚拟机的工作进程被挂起后且目标虚拟机进行正常的业务处理之前，原虚拟机所迁入的主机作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程；在该交互过程中，该主机所属交换机在收到DHCP服务器回复的携带有为该目标虚拟机分配的IP地址的DHCP协议报文后，建立该目标虚拟机的DHCP窥探绑定表。采用本发明后，原虚拟机所迁入的主机会主动发起DHCP协议的交互过程，而该主机所属交换机就会自然的形成关于该目标虚拟机的DHCP Snooping绑定表。

Description

一种建立动态主机配置协议窥探绑定表的方法及系统

技术领域

本发明涉及数据通信技术，尤其涉及一种建立动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP)窥探(Snooping)绑定表的方法及系统。

背景技术

随着云计算的发展以及服务器虚拟化技术的成熟，数据中心部署的虚拟化服务器数据越来越多。虚拟机解决了业务对于硬件的依赖，使得在同一个服务器同时运行多个VM(Virtual Machine，虚拟机)时，不同的VM间可以相互隔离，从而使得VM的迁移不再困难。另外云计算的业务部署、迁移、移动性等需求也激发了大量的VM迁移需求。

如图1所示，VM1在主机A中启动，主机A中还包括VM2及Hypervisor(内部VM监视/控制单元)及vSwitch(内部VM交换单元)，外部还设有NIC(Network Interface，网络接口卡)由于配置的是采用DHCP方式获取IP(Internet Protocol，网际互联协议地址)地址，则迁移流程包括：

1、VM1发出DHCP REQUEST(DHCP请求)；

2、交换机A转发DHCP请求到DHCP服务器；

3、DHCP服务器回应ACK(确认消息)；

4、交换机A收到ACK消息(或者DHCP v6的REPLY信息)，建立DHCP Snooping(窥探)绑定表A，DHCP Snooping绑定表是依赖DHCP协议建立起的一种报文过滤机制，其中包含下述各参数的值：MAC(MediaAccess Control，媒体接入控制地址)、IP、VID(Vlan ID，虚拟局域网标识)及Port(端口)，以如表1所示值为例，需要说明的是，表1中的各数值仅作为示例。

表1DHCP Snooping绑定表

5、交换机A转发ACK消息到VM1；

6、VM1从主机A迁移到主机B。

上述的DHCP协议的交互过程是一个DHCP客户端与DHCP服务器间的一个举例，详细的交互过程参考图2～图7，这种流程是仅考虑DHCP客户端、服务器的交互，没有考虑中间有DHCP中继的情况。

如图2所示，DHCPv4客户端在已知DHCPv4服务器地址的情况下，请求IPv4地址的流程包括以下步骤：

步骤201、DHCPv4客户端向DHCPv4服务器发送DHCP REQUEST；

步骤202、DHCPv4服务器收到上述DHCP REQUEST后，向DHCPv4客户端回复DHCP ACK。

如图3所示，在DHCPv4客户端与DHCPv4服务器支持快速IPv4地址申请的情况下，请求IPv4地址的流程包括以下步骤：

步骤301、DHCPv4客户端向DHCPv4服务器发送DHCP DISCOVER(DHCP发现消息)；

步骤302、DHCPv4服务器收到DHCP DISCOVER后，从那些还没有租出的地址范围内选择一个IPv4地址，通过DHCP ACK分配给DHCPv4客户端。

如图4所示，DHCP的完整交互流程包括以下步骤：

步骤401、DHCPv4客户端向DHCPv4服务器发送DHCP DISCOVER；

步骤402、DHCPv4服务器收到DHCP DISCOVER后，从那些还没有租出的地址范围内选择一个IPv4地址，通过DHCP OFFER分配给DHCPv4客户端；

步骤403、若DHCPv4客户端收到网络上多台DHCPv4服务器的响应，只会挑选其中一个DHCP OFFER而已(通常选择最先抵达的那个)，并且会向网络发送一个DHCP REQUEST广播封包，告诉所有DHCPv4服务器它将指定接受哪一台服务器提供的IPv4地址；

步骤404、当DHCPv4服务器接收到DHCPv4客户端发出的DHCPREQUEST之后，会向DHCPv4客户端发出一个DHCP ACK响应，以确认IP租约的正式生效。

如图5所示，DHCPv6客户端在已知DHCPv6服务器地址的情况下，请求IPv6地址的流程包括以下步骤：

步骤501、DHCPv6客户端向DHCPv6服务器发送DHCP REQUEST；

步骤502、DHCPv6服务器收到上述DHCP REQUEST后，向DHCPv6客户端回复DHCP REPLY。

如图6所示，在DHCPv6客户端与DHCPv6服务器支持快速IPv6地址申请的情况下，请求IPv6地址的流程包括以下步骤：

步骤601、DHCPv6客户端向DHCPv6服务器发送DHCP SOLCIT(DHCP征集消息)；

步骤602、DHCPv6服务器收到DHCP SOLCIT后，通过DHCP REPLY将选择的IPv6地址分配给DHCPv6客户端。

如图7所示，DHCP的完整交互流程包括以下步骤：

步骤701、DHCPv6客户端向DHCPv6服务器发送DHCP SOLICIT；

步骤702、所有收到DHCP SOLICIT的DHCPv6服务器都会回复一个DHCP ADVERTISE(DHCP通告消息)，此消息用服务器标识符(serveridentifier)选项标识此DHCPv6服务器，用客户端标识符(client identifier)选项标识上述DHCPv6客户端；

步骤703、若DHCPv6客户端收到网络上多台DHCPv6服务器的响应，只会挑选其中一个DHCPv6服务器，并发送DHCP REQUEST申请地址和本网络配置参数；

步骤704、当DHCPv6服务器接收到DHCPv6客户端发出的DHCPREQUEST之后，会向DHCP客户端发出一个DHCP REPLY以提供地址和请求的配置信息。

VM迁移的一般步骤如图8所示。当然，这些步骤并不是必然出现的，且有些步骤之间的先后顺序也不一定完全等同于本图，不同厂家的迁移实现方式也会有些差别。下面具体解释一下各步骤：

步骤1：迁移准备阶段。包括：主机A上的原VM启动，正常工作，需要迁移，指定将要迁移去的目标主机为主机B，主机B需要预估资源情况，判断是否可以支持此次迁移；

步骤2：在主机B上预留资源，并进行相应的初始化工作；

步骤3：进行一次整体拷贝，将主机A上与原VM相关的数据拷贝到主机B上。在拷贝完成后，主机B上即生成了一个与原VM相同的目标VM；

步骤4：如果必要，会进行定时的差异数据拷贝，将差异数据从主机A拷贝到主机B；

步骤5：挂起原VM的工作进程，相应的业务不再处理；

步骤6：主机B上的目标VM发送ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)广播报文，将网络上的流量重定向过来。如果支持VDP(VSIDiscovery and configuration Protocol，虚拟站点发现与配置协议)协议，与交换机B进行VDP协商，挂接网络资源；

步骤7：原VM与目标VM进行最后的数据同步；

步骤8：主机A释放原VM的资源占用；

步骤9：启动目标VM，进行正常的业务处理。

根据上述流程可以看出，VM1从主机A迁移到归属于另一交换机的主机B后，由于没有进行DHCP的交互过程，因此交换机B上无法形成类似于DHCP Snooping A的绑定表，导致经过交换机B与VM1交互的业务流量会被交换机B丢弃，进而引起业务失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种建立DHCP Snooping绑定表的方法及系统，以解决VM在发生跨交换机迁移时相关网络设备上流量不通的问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种建立动态主机配置协议窥探绑定表的方法，应用于采用动态主机配置协议(DHCP)方式获取IP地址的虚拟机进行跨交换机迁移的过程中，包括：

在获知原虚拟机的工作进程被挂起后且目标虚拟机进行正常的业务处理之前，所述原虚拟机所迁入的主机作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程；

在所述DHCP协议的交互过程中，所述主机所属的交换机在收到DHCP服务器回复的携带有为所述目标虚拟机分配的IP地址的DHCP协议报文后，建立所述目标虚拟机的DHCP窥探绑定表。

进一步地，

所述在获知原虚拟机的工作进程被挂起后且目标虚拟机进行正常的业务处理之前，所述原虚拟机所迁入的主机作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，具体包括：

在所述原虚拟机的流量被重定向到所述目标虚拟机之后，所述主机发起DHCP协议的交互过程。

进一步地，

所述在获知原虚拟机的工作进程被挂起后且目标虚拟机进行正常的业务处理之前，所述原虚拟机所迁入的主机作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，具体包括：

在获知所述原虚拟机释放资源之前，所述主机发起DHCP协议的交互过程。

进一步地，

所述主机作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，是指：

所述主机内的目标虚拟机主动发起DHCP协议的交互过程。

进一步地，

所述主机作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，是指：

所述主机上的内部虚拟机监视/控制单元结合所述主机的DHCP协议配置主动发起所述DHCP协议的交互过程；

或者，所述主机上的内部虚拟机监视/控制单元结合所述主机的DHCP协议配置触发所述目标虚拟机发起所述DHCP协议的交互过程。

相应地，本发明还提供了一种建立动态主机配置协议窥探绑定表的系统，应用于采用动态主机配置协议(DHCP)方式获取IP地址的虚拟机进行跨交换机迁移的过程中，包括：

原虚拟机所迁入的主机用于在获知所述原虚拟机的工作进程被挂起后且目标虚拟机进行正常的业务处理之前，作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程；

所述主机所属的交换机用于在所述DHCP协议的交互过程中，在收到DHCP服务器回复的携带有为所述目标虚拟机分配的IP地址的DHCP协议报文后，建立所述目标虚拟机的DHCP窥探绑定表。

进一步地，

所述原虚拟机所迁入的主机用于在获知原虚拟机的工作进程被挂起后且目标虚拟机进行正常的业务处理之前，作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，具体包括：

所述主机用于在所述原虚拟机的流量被重定向到所述目标虚拟机之后，发起DHCP协议的交互过程。

进一步地，

所述原虚拟机所迁入的主机用于在获知原虚拟机的工作进程被挂起后且目标虚拟机进行正常的业务处理之前，作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，具体包括：

所述主机用于在获知所述原虚拟机释放资源之前，发起DHCP协议的交互过程。

进一步地，

所述主机用于作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，是指：

所述主机内的目标虚拟机用于主动发起DHCP协议的交互过程。

进一步地，

所述主机用于作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，是指：

所述主机上的内部虚拟机监视/控制单元用于结合所述主机的DHCP协议配置主动发起所述DHCP协议的交互过程；

或者，所述主机上的内部虚拟机监视/控制单元用于结合所述主机的DHCP协议配置触发所述目标虚拟机发起所述DHCP协议的交互过程。

采用本发明后，VM所迁入的主机会主动发起DHCP协议的交互过程，而该主机所属的交换机就会自然的形成关于该主机上的VM的DHCPSnooping绑定表，从而解决了迁移后流量不通的问题。

附图说明

图1为现有技术中VM迁移的应用场景示意图；

图2为现有技术中DHCPv4客户端在已知DHCPv4服务器地址的情况下，请求IPv4地址的流程图；

图3为现有技术中在DHCPv4客户端与DHCPv4服务器支持快速IPv4地址申请的情况下，请求IPv4地址的流程图；

图4为现有技术中DHCPv4的完整交互流程图；

图5为现有技术中DHCPv6客户端在已知DHCPv6服务器地址的情况下，请求IPv6地址的流程图；

图6为现有技术中在DHCPv6客户端与DHCPv6服务器支持快速IPv6地址申请的情况下，请求IPv6地址的流程图；

图7为现有技术中DHCPv6的完整交互流程图；

图8为现有技术中VM迁移的一般流程图；

图9为本发明实施例中建立DHCP Snooping绑定表的方法流程图；

图10为本发明应用示例中VM跨交换机迁移的流程图。

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，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

一种建立DHCP Snooping绑定表的方法，应用于采用DHCP协议方式获取IP地址的VM进行跨交换机迁移的过程中，如图9所示，包括：

在获知原VM的工作进程被挂起后且目标VM进行正常的业务处理之前，该原VM所迁入的主机作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程；

在DHCP协议的交互过程中，上述主机所属的交换机在收到DHCP服务器回复的携带有为上述目标VM分配的IP地址的DHCP协议报文后，建立该目标VM的DHCP Snooping绑定表。

需要说明的是，DHCP协议的交互过程可以是目标VM主动发起的，也可以是目标VM结合主机内部的Hypervisor触发的。

较优地，原VM所迁入的主机可以在原VM的流量被重定向到目标VM之后且获知原VM释放资源之前，发起DHCP协议的交互过程。

在本发明的一实施例中，原VM所迁入的主机作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，可以是指：目标VM主动发起DHCP协议的交互过程；

在本发明的另一实施例中，原VM所迁入的主机作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，可以是指：原VM所迁入的主机的Hypervisor结合本主机的DHCP协议配置主动发起DHCP协议的交互过程；或者，该Hypervisor结合本主机的DHCP协议配置触发上述目标VM发起DHCP协议的交互过程。

相应地，在本发明的另一实施例中，建立动态主机配置协议窥探绑定表的系统，应用于采用动态主机配置协议(DHCP)方式获取IP地址的虚拟机进行跨交换机迁移的过程中，包括：

原虚拟机所迁入的主机用于在获知所述原虚拟机的工作进程被挂起后且目标虚拟机进行正常的业务处理之前，作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程；

所述主机所属的交换机用于在所述DHCP协议的交互过程中，在收到DHCP服务器回复的携带有为所述目标虚拟机分配的IP地址的DHCP协议报文后，建立所述目标虚拟机的DHCP窥探绑定表。

较优地，

所述原虚拟机所迁入的主机用于在获知原虚拟机的工作进程被挂起后且目标虚拟机进行正常的业务处理之前，作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，具体包括：

所述主机用于在所述原虚拟机的流量被重定向到所述目标虚拟机之后，发起DHCP协议的交互过程。

较优地，

所述原虚拟机所迁入的主机用于在获知原虚拟机的工作进程被挂起后且目标虚拟机进行正常的业务处理之前，作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，具体包括：

所述主机用于在获知所述原虚拟机释放资源之前，发起DHCP协议的交互过程。

较优地，

所述主机用于作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，是指：

所述主机内的目标虚拟机用于主动发起DHCP协议的交互过程。

较优地，

所述主机用于作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，是指：

所述主机上的内部虚拟机监视/控制单元用于结合所述主机的DHCP协议配置主动发起所述DHCP协议的交互过程；

或者，所述主机上的内部虚拟机监视/控制单元用于结合所述主机的DHCP协议配置触发所述目标虚拟机发起所述DHCP协议的交互过程。

下面用一个应用示例对本发明进行进一步说明。

如图10所示，VM跨交换机迁移的流程包括：

步骤1～6如上文图1所对应的步骤1～6，在此不再进行赘述；

7、主机B上的VM1发出DHCP REQUEST(DHCP请求)；

8、交换机B转发DHCP请求到DHCP服务器；

9、DHCP服务器回应DHCP ACK(或者DHCP v6的REPLY信息)，其中携带有为VM1分配的IP地址；

10、交换机B收到DHCP ACK消息(或者DHCP v6的REPLY信息)后，建立如表2所示的DHCP Snooping绑定表B，其中Fei_2/1只是举例，不同的厂商标识方式可能不同；

表2DHCP Snooping绑定表

11、交换机B转发DHCP ACK消息到主机B上的VM1；

从本流程可以看出，迁移到主机B的VM会主动发起DHCP过程，而交换机B就会自然的形成关于主机B上的VM1的DHCP Snooping绑定表，从而解决迁移后流量不通问题。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。根据本发明的发明内容，还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种建立动态主机配置协议窥探绑定表的方法，应用于采用动态主机配置协议(DHCP)方式获取IP地址的虚拟机进行跨交换机迁移的过程中，包括：

在获知原虚拟机的工作进程被挂起后且目标虚拟机进行正常的业务处理之前，所述原虚拟机所迁入的主机作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，其中，所述主机作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，是指：

所述主机上的内部虚拟机监视/控制单元结合所述主机的DHCP协议配置主动发起所述DHCP协议的交互过程；或者，所述主机上的内部虚拟机监视/控制单元结合所述主机的DHCP协议配置触发所述目标虚拟机发起所述DHCP协议的交互过程；

在所述DHCP协议的交互过程中，所述主机所属的交换机在收到DHCP服务器回复的携带有为所述目标虚拟机分配的IP地址的DHCP协议报文后，建立所述目标虚拟机的DHCP窥探绑定表。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述在获知原虚拟机的工作进程被挂起后且目标虚拟机进行正常的业务处理之前，所述原虚拟机所迁入的主机作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，具体包括：

在所述原虚拟机的流量被重定向到所述目标虚拟机之后，所述主机发起DHCP协议的交互过程。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述在获知原虚拟机的工作进程被挂起后且目标虚拟机进行正常的业务处理之前，所述原虚拟机所迁入的主机作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，具体包括：

在获知所述原虚拟机释放资源之前，所述主机发起DHCP协议的交互过程。

4.一种建立动态主机配置协议窥探绑定表的系统，应用于采用动态主机配置协议(DHCP)方式获取IP地址的虚拟机进行跨交换机迁移的过程中，包括：

原虚拟机所迁入的主机用于在获知所述原虚拟机的工作进程被挂起后且目标虚拟机进行正常的业务处理之前，作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，其中，所述主机用于作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，是指：

所述主机上的内部虚拟机监视/控制单元用于结合所述主机的DHCP协议配置主动发起所述DHCP协议的交互过程；或者，所述主机上的内部虚拟机监视/控制单元用于结合所述主机的DHCP协议配置触发所述目标虚拟机发起所述DHCP协议的交互过程；

所述主机所属的交换机用于在所述DHCP协议的交互过程中，在收到DHCP服务器回复的携带有为所述目标虚拟机分配的IP地址的DHCP协议报文后，建立所述目标虚拟机的DHCP窥探绑定表。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：

所述原虚拟机所迁入的主机用于在获知原虚拟机的工作进程被挂起后且目标虚拟机进行正常的业务处理之前，作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，具体包括：

所述主机用于在所述原虚拟机的流量被重定向到所述目标虚拟机之后，发起DHCP协议的交互过程。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：

所述原虚拟机所迁入的主机用于在获知原虚拟机的工作进程被挂起后且目标虚拟机进行正常的业务处理之前，作为DHCP客户端发起DHCP协议的交互过程，具体包括：

所述主机用于在获知所述原虚拟机释放资源之前，发起DHCP协议的交互过程。