CN102932498A - 一种云计算平台的虚拟机ip资源管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种云计算平台的虚拟机IP资源管理方法，包括以下步骤；（1）虚拟机创建时进行IP申请；（2）云平台响应虚拟机的IP申请，返回可选IP范围信息；（3）根据返回的可选IP范围信息进行虚拟机IP选择；（4）云平台根据预设的映射规则采用被选择的IP地址生成对应虚拟机的物理地址并进行绑定，并写入虚拟机的配置文件中；（5）在虚拟机中根据被选择的IP设置IP地址的映射调用，所述映射调用用于随虚拟机启动时根据选择的IP进行虚拟机IP设定。减少网络带宽和时间消耗，虚拟机的IP是固定不变的，避免NMAP扫描整个网络IP段操作，此外不需搜索ARP缓存或者IPTABLE记录文件来确定虚拟机所获得的IP地址，减少程序时间消耗。
Description
技术领域
本发明涉及云技术领域，特别是涉及一种云计算平台的虚拟机IP资源管理方法。
背景技术
云计算是一种将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和信息服务。虚拟化实现了IT资源的逻辑抽象和统一表示，在大规模数据中心管理和解决方案交付方面发挥着巨大的作用，是支撑云计算伟大构想的最重要的技术基石。云平台通过虚拟化技术，可对物理资源进行虚拟化，单台物理机同时运行多台不同操作系统的虚拟机。为了让用户通过终端使用虚拟机，云平台需为每台虚拟机分配IP地址，通过IP对虚拟机建立网络连接。
现有的云平台虚拟机IP管理方法是每个网段均设有一个DHCP服务器，由DHCP服务器为虚拟机分配IP地址，然后通过已知虚拟机MAC地址查找相应的IP。目前，已有的由虚拟机MAC地址查找相应IP方法包括：
（1）.通过NMAP扫描IP段，得到IP与MAC的对应关系。
（2）.通过IPTABLE记录DHCP分配IP地址的数据包信息，获得IP与MAC的对应关系。
（3）.通过查找DHCP服务器上的数据库记录,获得IP与MAC的对应关系。
1.上述技术由于依赖DHCP统一分配IP，会导致存在以下缺点：
缺点a：当有多个网段时，存在多个DHCP，虚拟机广播DHCP discover数据包请求IP,会获得多个DHCP服务器offer响应包，虚拟机选择响应最快的DHCP服务器数据包，因此可能出现同一个物理主机上的各虚拟机在不同网段，这样会导致虚拟机之间或虚拟机与所在物理主机之间无法正常通信。
缺点b：由DHCP动态分配IP地址，不能确保虚拟机每次分配到的IP是固定不变的，导致虚拟机无法作为应用服务器对外提供服务。
2.NMAP会引起网络风暴，浪费网络带宽
NMAP是通过使用ICMP协议的PING操作扫描所在网段的IP，从而获得ARP缓存中MAC与IP的对应关系，这样需每隔一段时间必须执行一次整个网段的扫描才能获取最新的虚拟机MAC-IP对应关系，这样容易引起网络风暴，浪费网络带宽。
3.确定MAC与IP的关系时间开销大
IPTABLE通过指定的规则打印DHCP相应端口的数据包记录，从而获得MAC-IP的对应关系。而DHCP服务器数据库则记录着DHCP分配出去的MAC-IP租约信息。当查询某个虚拟机具体IP时，需遍历整个IPTABLE记录文件或DHCP数据库信息文件，这样搜索时间开销过大。此外，记录文件是持续增加的，会存在之前的旧数据，当查询发生在记录文件更新之前，导致获取的IP是旧数据，使得无法正常使用虚拟机。
4.当虚拟机个数比DHCP设置的IP数据多时，存在虚拟机获取不到IP情况，由于没有将IP作为资源管理，在CPU、存储以及内存足够的情况下，用户可以启动比DHCP服务器中IP域个数多的虚拟机，会有虚拟机分配不到IP地址，这些虚拟机会按一定的时间规则不停的广播DHCP Discover数据包，加重云平台内网络负担。无IP的虚拟机，用户无法通过建立网络链接来对虚拟机进行操作，这些无法使用的虚拟机启动后会浪费云平台CPU、存储和内存资源。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的一个技术目的是提供一种快速准确的虚拟机MAC与IP对应绑定、有效避免IP冲突、节约云平台资源的云计算平台的虚拟机IP资源管理方法。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种云计算平台的虚拟机IP资源管理方法，包括以下步骤；
（1）虚拟机创建时进行IP申请；
（2）云平台响应虚拟机的IP申请，返回可选IP范围信息；
（3）根据返回的可选IP范围信息进行虚拟机IP选择；
（4）云平台根据预设的映射规则采用被选择的IP地址生成对应虚拟机的物理地址并进行绑定，并写入虚拟机的配置文件中；
（5）在虚拟机中根据被选择的IP设置IP地址的映射调用，所述映射调用用于随虚拟机启动时根据选择的IP进行虚拟机IP设定。
优选地，所述的步骤（3）中，还包括云平台对被选择的IP进行检测，检测是否已被使用，用于对云平台中IP资源进行验证，识别出该IP是否被使用，防止将相同的IP授予多个虚拟机，经过检查验证后，若是IP已被使用，则将该IP移出用户可选范围，提示出错信息并让用户重新选择IP；否则将该IP授予该虚拟机。
优选地，所述的步骤（3）中，还包括云平台维护有已使用IP列表和未使用IP列表，所述的已使用IP列表记录有所有已经被使用或者正在使用的IP地址，未使用IP列表记录的是云平台中可用却未被使用的IP地址，通过已使用IP列表和未使用IP列表对云平台中的有效IP地址进行分类管理，使到在虚拟机进行IP选择时，无需对所有的IP地址进行遍历，极大的节约了云平台管理IP资源的时间。所述云平台根据已使用IP列表对被选择IP进行检测，若是，则提示出错信息；若否，则将该IP授予该虚拟机并将该IP从未使用IP列表移至已使用IP列表。
优选地，所述步骤（5）中，所述映射调用为先获取虚拟机物理地址，然后根据映射规则解析出IP地址进行虚拟机启动时的IP设定。
优选地，还包括虚拟机IP更换的步骤：
虚拟机向云平台发送包含新IP地址信息的更换请求；
云平台响应更换请求，检测新IP是否已被使用，若是，则提示出错信息，若否，则将该新IP从未使用IP列表移至已使用IP列表，并将该虚拟机的旧IP地址由已使用IP列表移动到未使用IP列表；
云平台根据预设的映射规则采用新IP地址生成对应虚拟机的物理地址并进行绑定，并写入虚拟机的配置文件中。
优选地，所述的映射规则为将物理地址的任意16位设置为一个默认值，而物理地址余下的32位直接等同于IP地址的32位。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.本发明屏蔽虚拟机修改IP功能，不能随意修改IP，必须通过云平台的相应操作，这样可避免错误设置引起IP冲突。
2.管理方便，由于对虚拟机建立了IP与MAC地址的一一对应关系，因此对网络情况进行有效监控和管理。此外，由于虚拟机的IP是固定的，可以作为应用服务器提供对外服务。
3.减少网络带宽和时间消耗，虚拟机的IP是固定不变的，避免NMAP扫描整个网络IP段操作，减少网络带宽占用量，此外不需搜索ARP缓存或者IPTABLE记录文件来确定虚拟机所获得的IP地址，减少程序时间消耗。
4.IP作为资源是虚拟机创建使用的前提条件，当资源池内没有可使用的IP资源，就无法创建使用虚拟机，这样可以避免启动无法分配到IP的虚拟机，避免无用虚拟机浪费系统cpu、内存以及存储资源。
附图说明
图1为本发明中创建虚拟机时进行IP绑定的流程图；
图2为本发明中更换IP的流程图。
具体实施方式
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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释发明，并不用于限定实用新型。
如图1所示，本发明提供一种云计算平台的虚拟机IP资源管理方法，包括以下步骤；
S1虚拟机创建时进行IP申请的步骤；
虚拟机的创建可以由用户手动或者云平台自动生成，当虚拟机生成时，可以通过主动或者被动的方式向云平台中对IP进行管理的模块进行云平台的内部IP申请。
S2云平台响应虚拟机的IP申请，返回可选IP范围信息的步骤；
云平台接收到对虚拟机的IP申请的请求后，根据预设的IP地址取值范围给出该虚拟机可以选择的IP地址范围，并返回信息到虚拟机或用户中以供选择。
S3根据返回的可选IP范围信息进行虚拟机IP选择的步骤；
用户手动或者虚拟机自动根据云平台返回的信息进行IP地址的选择，或者输入需要的IP地址信息，并发送到云平台中，云平台对被选择的IP进行检测，检测是否已被使用，用于对云平台中IP资源进行验证，识别出该IP是否被使用，防止将相同的IP授予多个虚拟机，经过检查验证后若是，若是，则将该IP移出用户可选范围，提示出错信息并让用户重新选择IP；若否，则将该IP授予该虚拟机。
其中，云平台维护有已使用IP列表和未使用IP列表，所述的已使用IP列表记录有所有已经被使用或者正在使用的IP地址，未使用IP列表记录的是云平台中可用却未被使用的IP地址，通过已使用IP列表和未使用IP列表对云平台中的有效IP地址进行分类管理，使到在虚拟机进行IP选择时，无需对所有的IP地址进行遍历，极大的节约了云平台管理IP资源的时间，所述云平台根据已使用IP列表对被选择IP进行检测，若是，则提示出错信息；若否，则将该IP授予该虚拟机并将该IP从未使用IP列表移至已使用IP列表。
S4云平台根据预设的映射规则采用被选择的IP地址生成对应虚拟机的物理地址并进行绑定，并写入虚拟机的配置文件中的步骤；
S5在虚拟机中根据被选择的IP设置IP地址的映射调用的步骤，所述映射调用用于随虚拟机启动时根据选择的IP进行虚拟机IP设定。
其中上述中的映射调用为先获取虚拟机物理地址，然后根据映射规则解析出IP地址进行虚拟机启动时的IP设定。
其中，在虚拟机镜像内部署MAC地址到IP地址的映射调用，该映射调用设置为虚拟机启动时自动运行。启动虚拟机时，平台根据虚拟机配置文件启动虚拟机后，通过获得虚拟机的MAC地址，根据预定的IP与MAC地址映射规则，解析出相应的IP地址，并自动设置虚拟机的IP地址、网关、DNS等相关网络信息。
所述的映射规则为将物理地址的任意16位设置为一个默认值，而物理地址余下的32位直接等同于IP地址的32位。
本方案中IP地址与MAC地址是一一对映关系，可以从IP地址映射到唯一的MAC地址，同时也可以从MAC地址映射回IP地址。
在一个具体实施例中，IP地址由32位二进制数组成，为便于使用，IP地址采用十进制的书写形式，中间使用符号“.”分开，如XXX.XXX.XXX.XXX，每组XXX代表小于或等于255的10进制数。MAC地址共48位（6个字节），以十六进制表示，中间使用”:”分开，XX:XX:XX:XX:XX:XX,每组xx代表小于或者等于255的十六进制。
由32位的IP地址与48位的MAC地址映射规则可以是多样的，如可将MAC地址的前16位设置为一个默认值，而MAC地址后32位直接等同于IP地址的32位，例如这里前16位默认值为AA：AA，则IP地址为192.168.1.1对应的MAC地址为AA:AA:C0:A8:01:01。
进一步地，在一个具体实施例中，云平台中可供虚拟机使用的IP地址资源为在云平台中预设设定的IP段或者任意的可以使用的IP段，具体为实际操作中，根据实际需要任意设定，根据该IP段形成IP资源池，云平台提供给虚拟机进行选择的可选IP地址的范围是根据该IP资源池设定的，并且IP资源池中所有IP均包含在已使用IP列表和未使用IP列表中。
如图2所示，在一个具体实施例中，发明提供一种云计算平台的虚拟机IP资源管理方法还提供虚拟机IP更换的方法，为了防止任意修改IP导致的网络问题，在云平台中可以通过在虚拟机镜像内屏蔽用户修改IP功能，用户不能在虚拟机内对IP进行重新设置。目前可通过注销动态链接库文件法、修改组策略等方法来屏蔽虚拟机内用户IP设置功能。
本发明提供的虚拟机IP更换的方法包括以下步骤：
A1虚拟机向云平台发送包含新IP地址信息的更换请求；
当虚拟机生成后，需要对绑定的IP地址进行更改，可以通过主动或者被动的方式向云平台中对IP进行管理的模块进行云平台的内部IP的更换。
A2云平台响应更换请求，检测新IP是否已被使用，若是，则提示出错信息，若否，则将该新IP从未使用IP列表移至已使用IP列表，并将该虚拟机的旧IP地址由已使用IP列表移动到未使用IP列表；
A3云平台根据预设的映射规则采用新IP地址生成对应虚拟机的物理地址并进行绑定，并写入虚拟机的配置文件中，并修云平台中虚拟机的MAC地址记录。
重启虚拟机后，虚拟机内MAC-IP自动映射程序根据的新MAC重新设置虚拟机内的IP、网关等网络信息。
Claims (6)
1.一种云计算平台的虚拟机IP资源管理方法，其特征在于，包括以下步骤；
（1）虚拟机创建时进行IP申请；
（2）云平台响应虚拟机的IP申请，返回可选IP范围信息；
（3）根据返回的可选IP范围信息进行虚拟机IP选择；
（4）云平台根据预设的映射规则采用被选择的IP地址生成对应虚拟机的物理地址且进行绑定，并写入虚拟机的配置文件中；
（5）在虚拟机中根据被选择的IP设置IP地址的映射调用，所述映射调用用于随虚拟机启动时根据选择的IP进行虚拟机IP设定。
2.根据权利要求1所述的云计算平台的虚拟机IP资源管理方法，其特征在于，所述的步骤（3）中，还包括云平台对被选择的IP进行检测，检测是否已被使用，若是，则将该IP移出用户可选范围，提示出错信息并让用户重新选择IP；若否，则将该IP授予该虚拟机。
3.根据权利要求2所述的云计算平台的虚拟机IP资源管理方法，其特征在于，所述的步骤（3）中，还包括云平台维护有已使用IP列表和未使用IP列表，所述云平台根据已使用IP列表对被选择IP进行检测，若是，则提示出错信息；若否，则将该IP授予该虚拟机并将该IP从未使用IP列表移至已使用IP列表。
4.根据权利要求1所述的云计算平台的虚拟机IP资源管理方法，其特征在于，所述步骤（5）中，所述映射调用为先获取虚拟机物理地址，然后根据映射规则解析出IP地址进行虚拟机启动时的IP设定。
5.根据权利要求3所述的云计算平台的虚拟机IP资源管理方法，其特征在于，还包括虚拟机IP更换的步骤：
虚拟机向云平台发送包含新IP地址信息的更换请求；
云平台响应更换请求，检测新IP是否已被使用，若是，则提示出错信息，若否，则将该新IP从未使用IP列表移至已使用IP列表，并将该虚拟机的旧IP地址由已使用IP列表移动到未使用IP列表；
云平台根据预设的映射规则采用新IP地址生成对应虚拟机的物理地址并进行绑定，并写入虚拟机的配置文件中。
6.根据权利要求1～5任一所述的云计算平台的虚拟机IP资源管理方法，其特征在于，所述的映射规则为将物理地址的任意16位设置为一个默认值，而物理地址余下的32位直接等同于IP地址的32位。
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