CN102843286A - 虚拟路由器的实现方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种虚拟路由器系统及虚拟路由器的实现方法。其中，该虚拟路由器系统包括：路由器与路由处理服务器；路由器包括接口模块，其中，接口模块，包括：报文处理功能模块、转发模块和一个或者多个转发表，其中，接口模块的一个或者多个物理接口或者物理接口的子接口分配给不同的虚拟路由器，物理接口或子接口与虚拟路由器一一对应；路由处理服务器，包括多个路由处理器，其中，路由处理器与虚拟路由器一一对应，每个路由处理器用于执行与其对应的虚拟路由器的路由处理功能。采用本发明可以低成本、灵活实现虚拟路由器。

Description

虚拟路由器的实现方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种虚拟路由器的实现方法、装置及系统。

背景技术

为提高资源的利用率，或者降低成本等方面的需要，虚拟化技术的使用越来越普及，例如将一台计算机虚拟成多台计算机的虚拟机技术的实现和普遍使用，以及路由器的虚拟化，其他网络设备的虚拟化，甚至网络的虚拟化，等等，也已经为业界所接受，并获得部署使用。路由器的虚拟化，根据实现方法，或者不同公司的认识，具有不同的名称，例如，有称之为虚拟路由器，或者逻辑路由器。一种分类的方法是，路由器虚拟成多个物理上相对比较独立的路由器时，称之为逻辑路由器，而共享比较多的资源，或者通过软件来实现虚拟化时，称之为虚拟路由器(Virtual Router，VR)。当然在业界也有不同的名称，指示不同情况的，甚至反过来称谓的也有，例如称前者为虚拟路由器，而后者为逻辑路由器。甚至还有通过PC(Personal Computer，个人电脑)机来仿真实现路由器功能的，也称为虚拟路由器。因此，虚拟路由器的名词的使用，还是比较混乱的。为此，则本文中，根据所解决问题的具体情况，将虚拟路由器定义为，指从用户或者网络设备管理的角度看，通过硬件，或者软件，或者软件和硬件结合的方法，将一台路由器，虚拟成多个可以独立管理的路由器，以满足不同的应用需求。而对逻辑路由器，可以认为具有类似的含义，在本文中，不再做概念上的区分。

图1是典型的路由器功能结构示意图。典型的路由器，从功能上看，应该包括接口卡(有时称LIC(Line Interface Card)，线路接口卡，或者接口模块)，交换功能板/模块(有时称SFC(Switch Fabric Card)，交换卡，或者交换模块)，路由处理器或者路由处理模块(Routing/RouteProcessor，RP)/主控(或控制)卡/主控模块，以及机架及环境系统，以及相关的功能软件等等。这些板卡，根据设备的类型，或者容量等因素的影响，可以组合在一块电路板上，组成一个中低端的集成路由器，或者分别有多个有关的板卡，组成大型的路由系统/路由器。其中，LIC中包括转发处理部件(进一步还包括转发信息表(Forwarding Information Base，FIB)，通过物理接口与外界相连接。

图2是一种虚拟路由器的实现示意图。通过对LIC，和RP，进行功能划分/分区，以及共享交换功能，实现多个虚拟路由器。如图中的虚拟路由器1和虚拟路由器2，对应的，将LIC内部的FIB进行功能划分，将其分为FIB1和FIB2，将RP进行划分，将其分为RP1和RP2。

在目前的技术实现情况下，虚拟路由器的实现，主要是在中高端路由器产品中实现，一方面成本比较高，另一方面虚拟出的虚拟设备的数量不多，因此在需要大量虚拟路由器的情况下，特别是在中低端的应用场景中，需要低成本的虚拟路由器实现方案。

针对相关技术中虚拟路由器的实现，主要是在中高端路由器产品中实现，一方面成本比较高，另一方面虚拟出的虚拟设备的数量不多，因此在需要大量虚拟路由器的情况下，特别是在中低端的应用场景中，需要低成本的虚拟路由器实现方案的问题，尚未提出解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种虚拟路由器的方法、装置及系统，以至少解决上述相关技术中虚拟路由器的实现，主要是在中高端路由器产品中实现，一方面成本比较高，另一方面虚拟出的虚拟设备的数量不多，因此在需要大量虚拟路由器的情况下，特别是在中低端的应用场景中，需要低成本的虚拟路由器实现方案的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种虚拟路由器系统，包括：路由器与路由处理服务器；所述路由器包括接口模块，其中，所述接口模块，包括：报文处理功能模块、转发模块和一个或者多个转发表，其中，所述接口模块的一个或者多个物理接口或者所述物理接口的子接口分配给不同的虚拟路由器，所述物理接口或子接口与所述虚拟路由器一一对应；所述路由处理服务器，包括多个路由处理器，其中，所述路由处理器与所述虚拟路由器一一对应，每个所述路由处理器用于执行与其对应的所述虚拟路由器的路由处理功能。

优选地，所述路由处理服务器包括下列之一：个人电脑PC机集群、PC服务器集群、刀片服务器或刀片服务器集群、专用计算机系统。

优选地，所述路由处理服务器通过以下方式之一进行扩展：在所述PC机集群增加PC、在所述PC服务器集群中增加PC服务器、在所述刀片服务器增加扩展模块、在所述专用计算机系统中增加扩展模块。

优选地，所述路由器还包括：路由处理模块或主控模块；所述路由处理服务器和所述路由处理模块协同，通过创建并运行与多个所述路由处理器一一对应的多个路由处理实例，实现多个所述路由处理器。

优选地，不同的所述虚拟路由器具有不同的虚拟路由器标识，其中，所述虚拟路由器标识为预设的路由器标识(RouterID)或网络标识(NetID)。

优选地，所述路由器与所述路由处理服务器通过以太网交换机或者网络进行连接。

优选地，所述路由器通过以下方式之一连接所述路由处理服务器：所述路由器用于用户业务连接的物理接口；通过更换所述路由器的路由处理模块或主控模块后提供的接口，其中，更换后的所述路由处理模块或主控模块用于将路由器的协议和控制信息转发给所述路由处理服务器；所述路由器通过其路由处理模块的扩展接口。

优选地，所述路由处理服务器还用于收集或接收虚拟路由器的配置和管理信息，并根据所述配置和管理信息配置和管理所述虚拟路由器。

优选地，所述路由处理服务器以一块或者多块扩展板的形式插入所述路由器中，或者直接在所述路由器的路由处理器模块上实现。

优选地，不同的所述路由处理器通过使用所述路由处理服务器中的不同的虚拟机上运行不同的路由处理器映像执行其路由处理功能。

优选地，所述路由器和所述路由处理服务器之间通过标准化的接口连接。

根据本发明的另一个方面，提供了一种虚拟路由器的实现方法，应用于上述虚拟路由器系统，该方法包括：路由器从其接口模块的物理端口接收报文；根据所述物理接口或者子接口对应的虚拟路由器的配置信息，在所述报文中添加所述虚拟路由器的虚拟路由器标识信息；所述接口模块执行报文处理功能，根据所述报文的类型，转发添加有所述虚拟路由器标识信息的所述报文。

优选地，所述报文为协议报文；所述接口模块的报文处理模块将添加有所述虚拟路由器标识信息的所述报文发送到路由处理服务器中与所述虚拟路由器标识信息对应的路由处理器，所述路由处理器生成或更新与所述报文对应的路由表表项。

优选地，所述报文为数据报文；所述接口模块执行报文处理功能，根据所述报文的类型，转发添加有所述虚拟路由器标识信息的所述报文，包括：根据所述报文的目的地址，在所述接口模块的转发模块的所述虚拟路由器所对应的转发信息表FIB中进行表项查找；查找到与所述报文对应的表项后，根据所述对应表项中的接口信息，将所述报文交由所述路由器的交换模块进行转发调度并实现转发；在所述报文到达出接口模块，该接口模块执行报文处理功能，删除所述报文的所述虚拟路由器标识信息，对删除所述虚拟路由器标识信息的报文进行处理和封装，并通过对应的所述物理接口或者子接口转发出去。

在本发明中，在本发明实施例中，利用外接的路由处理服务器实现虚拟路由器，因此对路由器的功能要求并不需要很高，即路由器为非中高端路由器产品也能够实现虚拟路由器的功能，从而实现低成本的虚拟路由器；另外，由于利用外接的路由处理服务器实现虚拟路由器，在需要大量虚拟路由器的情况下，可以通过根据实际需求选择外接若干个路由处理服务器或者选择功能较强大的路由处理服务器来实现虚拟路由器，解决相关技术中虚拟路由器数量不多的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的典型的路由器功能结构示意图；

图2是根据相关技术的虚拟路由器的实现示意图；

图3是根据本发明实施例的虚拟路由器系统的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的虚拟路由器的实现方法的流程图；

图5是根据本发明实施例的通过路由处理服务器扩展实现虚拟路由器的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的扩展路由处理单元的虚拟路由器实现方案的设备结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。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组合。

相关技术中提到，虚拟路由器的实现，主要是在中高端路由器产品中实现，一方面成本比较高，另一方面虚拟出的虚拟设备的数量不多，因此在需要大量虚拟路由器的情况下，特别是在中低端的应用场景中，需要低成本的虚拟路由器实现方案。本发明实施例就提供一种虚拟路由器的实现方法，可以满足低成本环境的应用需求。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种虚拟路由器系统，如图3所示，该系统包括：路由器1与路由处理服务器2；路由器1包括：接口模块10，其中，接口模块10，包括：报文处理功能模块100、转发模块104以及一个或者多个转发表102，其中，接口模块10的一个或者多个物理接口或者物理接口的子接口(也称为逻辑接口)分配给不同的虚拟路由器，物理接口或子接口与虚拟路由器一一对应；路由处理服务器2，包括多个路由处理器20，其中，路由处理器20与虚拟路由器一一对应，每个路由处理器20用于执行与其对应的虚拟路由器的路由处理功能。

其中，接口模块10中的转发表102也与虚拟路由器一一对应。

在本发明实施例的一个优选实施方式中，路由处理服务器2包括但不限于以下之一：个人电脑PC机集群、PC服务器集群、刀片服务器或刀片服务器集群、专用计算机系统。

在本发明实施例的另一个优选实施方式中，与上述实施方式对应，路由处理服务器2可以通过以下方式之一进行扩展：在PC机集群增加PC、在PC服务器集群中增加PC服务器、在刀片服务器增加扩展模块、在专用计算机系统中增加扩展模块。

在本发明实施例的一个优选实施方式中，路由器1还包括：路由处理模块12；路由处理服务器2和路由处理模块12协同，通过创建并运行与多个路由处理器10一一对应的多个路由处理实例执行虚拟路由器的路由处理功能。

在本发明实施例的一个优选实施方式中，不同的虚拟路由器具有不同的虚拟路由器标识，虚拟路由器标识可以有多种，例如，随机标识，或者路由器标识，或者网络标识，或者服务器标识等。优选的，该虚拟路由器标识为预设的路由器标识(RouterID)或网络标识(NetID)。各个虚拟路由器标识可以由路由器管理者定义。

在本发明实施例的一个优选实施方式中，路由器1与路由处理服务器2之间可以通过以太网交换机或者网络进行连接。

在本发明实施例的另一个优选实施方式中，路由器1还可以包括：路由处理模块12或主控模块14；路由器1通过以下方式之一连接路由处理服务器2：路由器1用于用户业务连接的物理接口；通过更换路由器1的路由处理模块12或主控模块14后提供的接口，其中，更换后的路由处理模块或主控模块用于将路由器的协议和控制信息转发给路由处理服务器2；路由器1通过其路由处理模块12的扩展接口。

在本发明实施例的一个优选实施方式中，路由处理服务器2可以以一块或者多块扩展板的形式插入路由器1中，或者直接在路由器1的路由处理器模块12上实现。在这种情况下，路由处理服务器2还可以支持管理功能，为每个虚拟路由器提供路由器管理功能。

在本发明实施例的一个优选实施方式中，路由处理服务器2还可以用于收集或接收虚拟路由器的配置和管理信息，并根据该配置和管理信息配置和管理虚拟路由器。

在本发明实施例的另一个优选实施方式中，不同的路由处理器20通过使用路由处理服务器2中的不同的虚拟机上运行不同的路由处理器映像执行其路由处理功能，其中，所述路由处理映像是指所述路由处理模块的功能或其裁剪。例如，路由处理服务器2运行路由处理服务软件，实现多个路由处理实例，从而支持虚拟路由器的实现。

在本发明实施例的一个优选实施方式中，路由器1和路由处理服务器2之间可以通过标准化的接口连接，从而使得不同厂商或类型的路由器1可以通过相同的路由处理服务器2实施虚拟路由器的功能。例如，可以采取标准的连接协议、认证和信息安全方法、交换信息格式和内容等。

在本发明实施例中，路由器通过外接路由处理服务器来扩展路由处理能力，实现多个虚拟路由器，配置路由器的接口或者子接口进不同的虚拟路由器，其中，不同的虚拟路由器利用不同的虚拟路由器标识进行区分。即，在本发明实施例中，利用外接的路由处理服务器实现虚拟路由器，因此对路由器的功能要求并不需要很高，即路由器为非中高端路由器产品也能够实现虚拟路由器的功能，从而实现低成本的虚拟路由器；另外，由于利用外接的路由处理服务器实现虚拟路由器，在需要大量虚拟路由器的情况下，可以通过根据实际需求选择外接若干个路由处理服务器或者选择功能较强大的路由处理服务器来实现虚拟路由器，解决相关技术中虚拟路由器数量不多的问题。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种虚拟路由器的实现方法，该方法可以应用于上述的虚拟路由器系统，图4是根据本发明实施例的虚拟路由器实现方法的流程图，如图4所示，该方法主要包括以下步骤：

步骤S402，路由器1从其接口模块10的物理端口接收报文；

步骤S404，根据物理接口或者子接口对应的虚拟路由器的配置信息，在该报文中添加该虚拟路由器的虚拟路由器标识信息；

步骤S406，接口模块10执行报文处理功能，根据该报文的类型，转发添加有虚拟路由器标识信息的上述报文。

例如，如果报文为协议报文；则接口模块10的报文处理模块104将添加有虚拟路由器标识信息的上述报文发送到路由处理服务器2中与该虚拟路由器标识信息对应的路由处理器20，路由处理器20生成或更新与该报文对应的路由表表项。

或者，如果上述报文为数据报文，则根据该报文的目的地址，在接口模块10的转发模块102的所述虚拟路由器标识信息所对应的FIB中进行表项查找；查找到与该报文对应的表项后，根据该对应表项中的接口信息，将该报文交由路由器1的交换模块进行转发调度并实现转发；在该报文到达出接口模块，该接口模块10执行报文处理功能，删除该报文的所述虚拟路由器标识信息，对删除所述虚拟路由器标识信息的报文进行处理和封装，并通过对应的所述物理接口或者子接口转发出去。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

虚拟路由器的实现，即一台路由器可以虚拟成多少台虚拟路由器的关键的限制因素是路由及有关转发等有关处理的资源的限制。例如，路由处理器的存贮空间的大小，限制了，可以划分出，或者支持多少个RIB(Routing Information Base，路由信息表或路由表)；以及处理的性能的要求，也是一个限制因素，例如虚拟出的路由器比较多，不能及时处理协议报文；对转发表，由于不同的虚拟路由器，需要进行区分，也有可能影响转发的性能，从而不能支持大量的虚拟路由器实现。

为此，可以通过扩展有关的处理能力和/相关的资源，来支持虚拟路由器的实现，例如在可扩展的路由器实现架构之下，通过新增加路由协议卡，来增加有关的资源，实现虚拟/逻辑路由器。这是现有技术，特别是在高端路由器的实现中。对中低端的路由器，一般情况下，其可以扩展的功能，相对比较有限，因此，要实现虚拟路由器的功能，几乎需要完全重新设计路由器的架构。

本发明实施例针对上述情况提供了解决方案，即通过外接路由处理服务器实现虚拟路由器。同时，也将进一步介绍，如何通过外接路由处理服务器方案来实现虚拟路由器。

实施例一

本实施例以路由器通过网络或以太网交换机连接路由处理服务器，实现虚拟路由器为例进行说明。

本实施方案，在不完全改变现有路由器系统架构的情况下，通过可扩展的、外接的路由处理服务器，以及通过编程现有路由器的控制软件和有关的功能，即通过软件升级的方法，来支持虚拟路由器的实现。

图5为通过路由处理服务器扩展实现虚拟路由器的结构示意图，通过RP扩展网络连接外界的路由服务处理器RP扩展，实现虚拟路由器。

其中，路由处理服务器的硬件部分可以通过PC机集群或者PC服务器集群来实现。路由处理服务器也可以通过刀片服务器来实现，或者可以是专门设计的电信级计算设备系统，例如基于ATCA(Advanced Telecommunications Computing Architecture，高级电信计算架构)设计的系统，包括备份的电源系统、风扇和管理系统，以及备份的处理模块和其他关键处理模块，如处理模块的连接和交换系统等，从而获得高可靠性。进一步，可以对路由处理服务器系统本身进行备份，以实现高可用性。优选地，根据需要可以在有关的硬件系统中，特别是在PC机或者PC服务器中，可以插入扩展卡，例如实时时钟扩展卡，来支持有关实时处理的有关功能，例如大量时钟信号的提供等，从而保证虚拟路由器功能的实现。

路由处理服务器和路由器的路由处理模块协同，根据不同的实现需求，拥有多个虚拟路由器的路由处理器功能，以及拥有一个主控系统程序，协调多个虚拟的路由处理器的功能。具体的路由处理器的实现，可以是通过路由处理服务器中的虚拟机来实现，每一个虚拟机运行一个路由器处理器映像，从而实现与独立的路由处理器相同的功能；或者可以是基于软件的进程实现，通过多个路由处理器映像共享处理等资源，以提高资源的处理效率。具体的，不同的路由处理器映像分别拥有一个路由表，运行的路由协议、有关的各种管理协议栈的功能以及各种相关的参数配置或管理。在主控程序的协同下，多个路由处理器映像共享资源，实现虚拟路由器所需要的路由处理器功能。

在本实施例的优选实施方式中，路由处理服务器具有可扩展性，例如，可以通过在PC或者PC服务器集群中，增加新的PC机或者PC服务器，或者通过在刀片服务器，或者ATCA系统中增加处理卡，而实现扩展。

为实现虚拟路由器功能，路由器通过网络或以太网交换机连接路由处理服务器，例如，在广域(指路由器和路由处理服务器不同址)部署的情况下，通过高可靠、安全的网络，或者专有网络。

连接路由处理服务器和路由器的以太网交换机，可以是千兆以太网交换机，更进一步，根据需要(主要是大量信息需要进行传递的需要)也可以使用万兆以太网交换机。而在广域部署的情况下，可以通过公用或者专用网络的高可靠的隧道来实现连接。根据可靠性要求，可以通过两台互为备份的交换机，实现连接。

另外，路由处理服务器通过网络连接现有路由器时，一般通过现有路由器的接口或管理接口，或者扩展的网络接口连接，使得路由处理服务器可以和现有路由器连接的路由处理服务器一样，连接到路由器的各有关接口卡和交换卡等，以实现虚拟路由器。具体的连接实现，可以有多种方案。基本的思路是，通过利用现有的路由处理服务器和路由器系统中的其他模块的连接来实现路由处理服务器的扩展和控制。例如，第一种方案：路由处理服务器可以通过路由器系统的普通用户业务接口实现连接，但是，该接口卡的业务流量需要被连接到现有路由处理服务器中实现扩展。第二种可能的扩展方案：在现有的路由处理服务器上增加扩展接口，连接扩展的路由处理服务器。或者，第三种方案：可以将现有路由器中的路由处理服务器模块或者主控卡，替换成一种新的扩展卡，其基本的功能，是将有关路由器的协议和控制信息转发给路由处理服务器，实现和原有各模块的通信功能，而将有关路由处理功能，完全交由路由处理服务器进行处理。

在上述第二种方案，即利用现有路由处理服务器进行扩展连接的情况下，现有路由处理服务器的功能需要进行扩展，支持和路由处理服务器的协同，使得虚拟路由器的数量得到扩展。第一种方案与第二种方案的情况类似，不同之处在于路由处理服务器是通过路由器的普通接口，或者子接口实现连接的，在接口和路由处理服务器之间建立专用的通道后，具体的处理与第一种方案相同。而对第三种方案，新替换的扩展卡，将接口卡来的协议处理报文等，转发给路由处理服务器，由路由处理服务器来实现处理。

进一步，对具有拥有上述备份路由处理服务器的路由器系统的主备路由处理服务器都可以进行替换，且可以分别连接到路由处理服务器，以提高系统的可靠性。

由于路由器和路由处理服务器之间，可能存在复杂的连接关系，一种简单的实现方案为在路由器和路由处理服务器之间进行固定的网络连接设置，这样可以简化连接的复杂性。

在本发明实施例的优选实施方式中，路由处理服务器还可以提供针对具体的虚拟路由器的配置和管理等功能。例如，可以模拟出独立的路由器的功能实体，让虚拟路由器的拥有者对其所获得路由器进行协议安装和配置、接口的配置、以及有关功能的启用和性能监测等。具体的实现中，可以进一步扩展路由处理服务器功能，包括扩展的管理功能。在常规的路由器设计中，这部分功能通常是包括在主控板中，或者路由处理服务器中也包括路由器的管理功能，即包括路由处理和管理功能中。例如，可以通过配置管理文件，将有关的用户对路由器的配置、进行收集，统一发送给对应的虚拟路由器进行处理，或者支持交互式的配置管理功能，用户直接对虚拟的路由器进行配置。

进一步地，路由处理服务器也可以在现有路由器的路由处理模块中升级软件实现。

根据网络部署的不同需要或者具体的应用需求，虚拟路由器的接口可以是物理的接口，也可以是逻辑的接口(可以称为逻辑接口或子接口)。由于实现成本以及具体的网络部署方案上的便捷性考虑，一个物理接口划分为多个逻辑接口或者子接口，便于共享。因此，在路由器特别是虚拟路由器(或者称为逻辑路由器)的配置上，可以根据网络的拓扑情况以及具体的业务流量的规划，对物理接口进行逻辑划分，分成不同的逻辑接口，以便分配给不同的虚拟路由器，而完成不同的网络配置。并将有关的逻辑接口和具体的虚拟路由器进行关联。为了区分不同的虚拟路由器，可以通过RouterID/NetID来进行区分。RouterID/NetID可以是运营商或者路由器的管理者或者拥有者根据一组规则设定的，例如，可以包括运营商名称以及客户的名称或者其简写，以及附加上其他的属性，例如，位置信息、功能信息、编号信息等。典型的取值，可以是一个32位的数值。具体的位数，不做强制性限制，根据不同的需求也可以是16位，或者48位或者64位等取值。

在支持虚拟路由器的情况下，在有关接口配置完成并进行执行后，接口上收到报文的处理流程和普通的路由器的处理流程有了一些不同，需要对逻辑接口的报文打上RouterID/NetID标识。这里需要进一步区分两种报文，一种是路由协议报文以及有关的管理协议报文，需要并进一步根据RouterID/NetID，将有关报文发送到对应的路由处理服务器RP进行处理；另外一种是数据报文，直接根据转发表进行转发。

例如，对协议报文进行处理时，路由处理服务器生成/更新有关路由表表项，或者其他有关的操作，例如路由维护操作等。

对有关的数据报文进，需要发送到转发处理部件，根据FIB(转发信息表，或转发表)，来进行处理。其中，转发处理部件，一般位于接口卡上。在实现虚拟路由器的情况下，转发处理部件可以作进一步的区分，或者划分成多个不同的虚拟路由器的转发处理部分，并形成对应的FIB，即在接口卡中，持多个FIB的实现。其中，在从接口或者子接口接收报文时，根据配置可以确定该报文所属的一个虚拟路由器，则在报文中增加一个对应的虚拟路由器的RouterID/NetID字段，将报文对应到相关的虚拟路由器。虚拟路由器根据报文的目的地址，进行表项查找。找到一个合适的表项后，根据有关的接口进行转发。在报文到达出接口/子接口后，根据NetID字段，将有关报文对应到相关的虚拟路由器。虚拟路由器根据FIB，获得报文的出接口或者子接口，并去掉NetID字段，恢复出原报文(相对于虚拟路由器实现前的报文)，并进行有关的的常规处理，例如TTL(生命周期)字段的处理等，并进一步根据需要进行必要的封装(主要包括IP报文到层2的封装，以及可以的隧道区分等)后，将报文从对应的接口或子接口发送出去。

对虚拟路由器的(不同接口之间的)交换的实现，在本发明实施例的一个优选实施方式中，充分利用现有的交换网络(或者交换机制)来实现交换。并且，在路由器的设计中，交换网络和接口的容量之间是匹配的，即无阻塞交换的概念。因此，在虚拟路由器的实现的情况下，可以利用该特性，充分利用交换网络的无阻塞特性，最大限度地利用好现有路由器系统的性能和功能。即，在不同的虚拟路由器之间，来共享交换网络。

在本实施例中，在实现虚拟路由器的情况下，交换网络不是根据一个FIB来进行交换和转发，而是需要满足存在多个FIB的情况下，来实现交换和转发。从原理上说，每一个虚拟路由器都需要根据其自己的虚拟接口进行交换和转发，而交换网络需要满足这些多个不同交换和转发的需求。由于虚拟路由器的转发接口或者子接口可以对应到相应的物理端口，因此，不同的虚拟路由器实现仍然可以使用原有的交换网络，改进之处在于，考虑虚拟路由器的子接口也即可以通过报文中附加的NetID字段来区分不同的虚拟路由器，从而实现共享交换。

具体的，在虚拟路由器的接口信息中，需要附加上其对应的物理端口的信息(这个信息由前述接口配置获得)，虚拟路由器接口之间的交换实际上是通过将有关虚拟接口对应到具体的物理端口来实现。具体的根据虚拟路由器的转发表进行交换和转发时，实际上是将有关报文在附加上NetID区分字段后，对应到具体的物理端口上去。而有关物理端口之间的交换，根据实现交换的机制，在现有技术的基础上可以获得保证。即在典型的路由器的配置情况下，可以保证虚拟路由器的交换功能的实现。第一种情况是：在交换机制是Crossbar交换的情况下，可以通过一个交换调度算法在不同的端口之间进行调度，实现交换。在报文到达目的端口后，进一步根据该报文所附加的NetID字段，将其对应到所属的虚拟路由器，由虚拟路由器根据其FIB实现有关的处理和转发。进一步，在Crossbar的情况下，对于大型设备，可能采取多级网络设计，可以使用同样的机制来实现交换。

另外一种情况是：在中低端的实现中，由于没有独立的交换网络结构，可能是通过软件进程进行处理，实现交换。但是报文的调度，也有类似的处理过程，即通过软件进程实现不同端口之间的交换，因此，类似第一种情况下的虚拟路由器的交换方案同样可以适用。进一步，在出接口，首先根据NetID，将有关的报文送到相关的虚拟路由器，不同的虚拟路由器根据各自的转发表，来进行进一步的处理，主要包括：对报文的TTL(生命周期)进行处理以及进行必要的封装等，并将报文转发到出接口或者子接口上去。

进一步，根据前述的路由器和路由处理服务器之间的连接方案，可以进一步标准化路由器和路由处理服务器之间的接口，以进一步简化虚拟路由器的实现，减低路由器拥有者的总体成本，并提高总体的社会成本效益。具体的，可以达到设计一套路由处理服务器的功能，而支持不同路由器厂家设备的虚拟路由器实现，而不需要各个路由器厂家，自己独立设计路由处理服务器系统和功能。

其中，可以标准化路由器和路由处理服务器器之间的接口协议功能，从而实现安全的、可靠的、和标准化的连接。在现有技术可以通过多种方法实现安全性，例如，对路由器和路由处理服务器之间进行互相认证，并可以进一步加密传输协议等来保证。如前所述，路由器和路由处理服务器之间，主要传递的是路由协议报文，这个内容在不同的路由器之间，不会有什么不同(当然需求区分来自不同的路由器)，而不同之处在于原来的这个连接是在路由器内部实现，可能附加了一些与管理，或者厂家特有的有关信息。为解决这个问题，一种可能的解决方案是，路由处理服务器可以在对应于不同的路由器时，配置一些厂家特有的信息和处理方法，以满足不同路由器的不同实现习惯，增加适应性。相应的，路由处理服务器需要提供有关的配置工具，支持该功能的实现。总之，所述标准化的接口连接，包括：连接协议、认证和信息安全方法、交换信息格式和内容。

实施案例二

本实施例中，路由处理服务器通过扩展路由器的路由处理模块(也可以称为路由处理单元)来实现虚拟路由器。

图6为扩展路由处理单元的虚拟路由器实现方案的设备结构示意图。

如图6所示，和实施案例一相比，本实施例为一个专用系统，采用独立的设备设计形态来实现虚拟路由器。在该实施例中，通过在路由器中引入一个或者多个路由扩展处理板(典型情况下，是一个路由处理扩展板，这样既可以实现功能的扩展，同时保证设备的结构比较紧凑，且具有成本优势。当然，并不排除多个扩展板的使用)。其中包括：处理器、以及有关的存贮器、和/或者硬盘单元，从而实现对有关路由处理能力的扩展。新增加的路由处理扩展板(实现虚拟路由处理扩展RP)和原有的路由处理服务器RP，一起支持多个虚拟路由器的实现，并充当多个不同的虚拟路由器的路由处理服务器。优选地，通过控制并协同路由扩展板的工作可以对路由处理服务器的功能进行扩展。如图6所示，新增加的路由扩展处理单元可以通过原有路由处理服务器的系统控制总线和系统的各有关部件连接。

在本发明实施例的一个优选实施方式中，一种实现方案是；路由处理服务器和扩展路由处理板虚拟出多个路由处理服务器实现实例，多个实现实例共享路由处理和路由扩展模块。根据底层的系统设计，通过线程/进程配合有关的硬件资源，来实现虚拟路由器功能。具体的，每个虚拟的路由器拥有一个路由映象，不同的路由映象可以分时使用路由处理资源。其中，路由映象中至少包括：路由信息表、路由协议的种类和状态、管理信息。

其他方面的内容，包括：有关接口的划分，以及配置，和有关转发的实现，和实现案例一相同，简单描述如下，即根据子接口或者接口，进行虚拟路由器的划分，线卡中支持多个转发表，每个转发表对应不同的虚拟路由器，从接口或者子接口接收的报文，需要增加NetID字段进行不同的虚拟路由器的区分和隔离，在经过FIB处理后，通过交换网络，根据NetID分别到达出接口的虚拟路由器。虚拟路由器根据FIB，获得报文的出接口或者子接口，并去掉NetID字段，恢复出原报文(相对于虚拟路由器实现前的报文)，并进行有关的的常规处理，例如TTL(生命周期)字段的处理等，并进一步根据需要进行必要的封装(主要包括IP报文到层2的封装，以及可以的隧道区分等)后，将报文从对应的接口或子接口发送出去。。

综上所述，采用本发明实施例提供的虚拟路由器的实现方案，可以实现虚拟路由器的功能，并可以满足低成本的实现要求。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

在本发明实施例中，路由器通过外接路由处理服务器来扩展路由处理能力，实现多个虚拟路由器，配置路由器的接口或者子接口进不同的虚拟路由器，其中，不同的虚拟路由器利用不同的虚拟路由器标识进行区分。即，在本发明实施例中，利用外接的路由处理服务器实现虚拟路由器，因此对路由器的功能要求并不需要很高，即路由器为非中高端路由器产品也能够实现虚拟路由器的功能，从而实现低成本的虚拟路由器；另外，由于利用外接的路由处理服务器实现虚拟路由器，在需要大量虚拟路由器的情况下，可以通过根据实际需求选择外接若干个路由处理服务器或者选择功能较强大的路由处理服务器来实现虚拟路由器，解决相关技术中虚拟路由器数量不多的问题。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (14)

1.一种虚拟路由器系统，其特征在于，包括：路由器与路由处理服务器；所述路由器包括接口模块，其中，

所述接口模块，包括：报文处理功能模块、转发模块和一个或者多个转发信息表，其中，所述接口模块的一个或者多个物理接口或者所述物理接口的子接口分配给不同的虚拟路由器，所述物理接口或子接口与所述虚拟路由器一一对应；

所述路由处理服务器，包括多个路由处理器，其中，所述路由处理器与所述虚拟路由器一一对应，每个所述路由处理器用于执行与其对应的所述虚拟路由器的路由处理功能。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述路由处理服务器包括下列之一：个人电脑PC机集群、PC服务器集群、刀片服务器或刀片服务器集群、专用计算机系统。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述路由处理服务器通过以下方式之一进行扩展：在所述PC机集群增加PC、在所述PC服务器集群中增加PC服务器、在所述刀片服务器增加扩展模块、在所述专用计算机系统中增加扩展模块。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述路由器还包括：路由处理模块或主控模块；所述路由处理服务器和所述路由处理模块或所述主控模块协同，通过创建并运行多个路由处理实例，实现多个所述路由处理器。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，不同的所述虚拟路由器具有不同的虚拟路由器标识，其中，所述虚拟路由器标识为预设的路由器标识RouterID或网络标识NetID。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述路由器与所述路由处理服务器通过以太网交换机或者网络进行连接。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述路由器通过以下方式之一连接所述路由处理服务器：所述路由器用于用户业务连接的物理接口；通过更换所述路由器的路由处理模块或主控模块后提供的接口，其中，更换后的所述路由处理模块或主控模块用于将路由器的协议和控制信息转发给所述路由处理服务器；所述路由器通过其路由处理模块的扩展接口。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述路由处理服务器还用于收集或接收虚拟路由器的配置和管理信息，并根据所述配置和管理信息配置和管理所述虚拟路由器。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述路由处理服务器以一块或者多块扩展板的形式插入所述路由器中，或者直接在所述路由器的路由处理器模块上实现。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，不同的所述路由处理器通过使用所述路由处理服务器中的不同的虚拟机上运行不同的路由处理映像执行其路由处理功能。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述路由器和所述路由处理服务器之间通过标准化的接口连接。

12.一种虚拟路由器的实现方法，应用于上述权利要求1至11中任一项所述的虚拟路由器系统，其特征在于，所述方法包括：

路由器从其接口模块的物理端口接收报文；

根据所述物理接口或者子接口对应的虚拟路由器的配置信息，在所述报文中添加所述虚拟路由器的虚拟路由器标识信息；

所述接口模块执行报文处理功能，根据所述报文的类型，转发添加有所述虚拟路由器标识信息的所述报文。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述报文为协议报文；所述接口模块的报文处理功能模块将添加有所述虚拟路由器标识信息的所述报文发送到路由处理服务器中与所述虚拟路由器标识信息对应的路由处理器，所述路由处理器生成或更新与所述报文对应的路由表表项。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述报文为数据报文；所述接口模块执行报文处理功能，根据所述报文的类型，转发添加有所述虚拟路由器标识信息的所述报文，包括：

根据所述报文的目的地址，在所述接口模块的转发模块的所述虚拟路由器标识信息所对应的转发信息表FIB中进行表项查找；

查找到与所述报文对应的表项后，根据所述对应表项中的接口信息，将所述报文交由所述路由器的交换模块进行转发调度并实现转发；

在所述报文到达出接口模块，该接口模块执行报文处理功能，删除所述报文的所述虚拟路由器标识信息，对删除所述虚拟路由器标识信息的报文进行处理和封装，并通过对应的所述物理接口或者子接口转发出去。

Images