CN103532731A - 一种防止虚拟机网络配置丢失的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种防止虚拟机网络配置丢失的方法和装置，通过跟踪并记录未保存网络配置参数的虚拟机与物理交换机间的接入关系，和周期性保存物理交换机上的虚拟机网络配置参数。当物理交换机在保存虚拟机的网络配置参数前发生重启，则网管设备重新下发该物理交换机上尚未保存的虚拟机网络配置，以确保与该物理交换机接入的虚拟机的网络配置参数不丢失。同时，由于本发明在物理交换机重启后，网管设备采用增量下发虚拟机的网络配置，因此下发配置的次数少，下发速度快；另外，由于保存次数和配置下发次数都比较少，给交换机带来的额外负担也较小。

Description

一种防止虚拟机网络配置丢失的方法和装置

技术领域

本发明涉及网络技术，具体地讲涉及一种在物理交换机上未保存的虚拟机网络配置参数丢失后，能够快速下发该虚拟机的网络配置且不增加所述物理交换机额外负担的方法和装置。

背景技术

云计算的一个重要技术实现是虚拟化，即把计算资源、存储资源和网络资源虚拟化。计算资源虚拟化，是指云计算提供的服务不是固定的基于某台具体的物理服务器，而是动态的基于一台或多台服务器提供的服务；存储资源虚拟化，是指云计算使用的存储空间基于任意的存储设备；网络资源虚拟化，是指虚拟机的网络配置是动态的，随云计算提供的服务动态配置，这就要求，一旦发生虚拟机位置迁移或者新增虚拟机的情形时，与该迁移后虚拟机或者新增虚拟机连接的网络设备均应及时获得该虚拟机相应的网络配置，以保证所述虚拟机及时、稳定、安全、可靠地对外提供服务。

然而，网络设备在下发虚拟机的网络配置后，一般都不能自动进行保存，必须要单独执行保存操作，由于保存操作不仅花费时间比较长，而且还会严重影响网络设备的处理性能。这就是说，在频繁执行虚拟机网络配置下发的情况下，并不能每次都执行保存操作，否则会出现配置过程阻塞。而如果每次虚拟机网络配置下发不能同步执行保存操作，又会带来另外一个问题：如果网络设备异常重启，网络设备上的全部或部分虚拟机网络配置将会丢失，影响虚拟机给外部提供服务。

如图1所示，为某应用场景下的虚拟机的网络配置示意图，在该应用场景下，虚拟机1和虚拟机2通过物理交换机1接入网络，因此需要在物理交换机1上配置虚拟机1和虚拟机2的网络配置参数，使虚拟机1和虚拟机2实现流量带宽、网络安全，流量镜像等功能。虚拟机3通过物理交换机2接入网络，因此需要在物理交换机2上配置虚拟机3的网络配置参数。

进一步地，如图2所示，当虚拟机2迁移到物理服务器2时，为了保证虚拟机2能正常工作，虚拟机2的网络配置参数也必须迁移到物理交换机2。然而，由于物理交换机并未执行保存操作，虚拟机2的相应网络配置参数只是缓存在物理交换机2上，如果此时物理交换机2进行了异常重启，那么，物理交换机2由于未对虚拟机2的网络配置参数进行保存，因此将会导致虚拟机2的网络配置参数丢失，具体如图3所示。如此，将会导致虚拟机2不能稳定、安全地给外部用户提供服务。

为了解决上述问题，现有技术通常采用如下方案：当网管设备感知到物理交换机发生重启后，计算物理交换机下挂的所有虚拟机，然后将接入该物理交换机下的所有这些虚拟机的配置重新下发一次。在前述应用场景中，如果物理交换机2发生重启，网管设备计算物理交换机2下挂的虚拟机，可以知道有虚拟机2和虚拟机3，于是将虚拟机2和虚拟机3的网络配置在物理交换机2上重新下发一次，从而确保虚拟机2和虚拟机3对外提供的服务是稳定的、安全的。

然而，上述方案在虚拟机较多的情况下，至少存在以下两个缺陷：

1、物理交换机重启后重新下发网络配置所花的时间非常长。

例如：对于一台48个下行口的物理交换机，最多可以连接48台物理服务器，假设每台物理服务器虚拟了10台虚拟机，那么物理交换机最多可以下挂480台虚拟机。假设每台虚拟机网络配置需要下发1秒，则下发完所有虚拟机网络配置需要8分钟。对于最后一台下发网络配置的虚拟机，必须延迟8分钟才能确保对外提供稳定的服务，配置花费的时间太长。而实际上，每台虚拟机网络配置下发往往会超过1秒钟，也就是说，从物理交换机重启到所有虚拟机网络配置下发完毕，等待的时间会更长。

2、网络配置下发期间，物理交换机会长时间比较繁忙，如此将严重地影响物理交换机的正常转发。

因此，如何解决在物理交换机重启后，快速地完成该物理交换机上未保存的虚拟机网络配置下发是网络资源虚拟化的一个重要技术课题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种虚拟机网络配置的方法和装置。通过本发明，不仅可以防止物理交换机重启后其上未保存的虚拟机网络配置参数丢失，而且可以实现物理交换机重启后能及时快速地下发该未保存的虚拟机网络配置参数，同时不会给物理交换机带来额外的下发网络配置负担。

为实现上述目的，本发明提供了一种防止虚拟机网络配置丢失的方法，应用于包括虚拟机、物理交换机以及网管设备的网络系统中，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、网管设备跟踪并记录未保存网络配置参数的虚拟机与物理交换机间的接入关系；

步骤2、网管设备根据设定时间周期，启动在物理交换机上保存虚拟机的网络配置参数的操作；

步骤3、当物理交换机重启后，网管设备将重新下发该重启的物理交换机上尚未保存的虚拟机的网络配置参数。

为实现上述发明目的，本发明还提供了一种防止虚拟机网络配置丢失的装置，应用于包括虚拟机、物理交换机以及网管设备的网络系统中，其中所述装置即可以是网管设备，也可以是所述网管设备中的独立部件，其特征在于，该装置包括：

记录感知单元，用于感知虚拟机的位置变化以及物理交换机重启，并记录物理交换机与未保存网络配置参数的虚拟机之间的接入对应关系；

保存单元，用于周期性地根据记录感知单元记录物理交换机与未保存网络配置参数的虚拟机间的接入关系，通知物理交换机将其未保存的虚拟机的网络配置参数进行保存；

下发单元，用于当物理交换机重启后，接收记录感知单元的通知，重新下发该重启的物理交换机上尚未保存的虚拟机的网络配置参数。

本发明的有益效果在于：通过周期性地保存物理交换机上虚拟机的网络配置信息，当物理交换机重启后，该物理交换机仅下发其上未保存的虚拟机的网络配置参数，因而，下发次数较少，下发速度快；同时，由于保存次数和配置下发次数都比较少，因此给交换机带来的额外负担也较小。

附图说明

图1为某应用场景下虚拟机网络配置参数配置示意图；

图2为图1所示应用场景下某虚拟机迁移后各物理交换机上存在的虚拟机网络配置参数示意图；

图3为图1所示应用场景下迁移的虚拟机网络配置参数丢失后各物理交换机上保存的虚拟机网络配置参数示意图；

图4为本发明防止虚拟机网络配置丢失的方法流程图；

图5为本发明丢失虚拟机网络配置丢失的装置结构示意图。

具体实施方式

为了实现本发明目的，本发明采用的核心思想为：通过跟踪未保存网络配置参数的虚拟机与物理交换机间的接入关系，以及周期性保存物理交换机上的虚拟机网络配置参数，当物理交换机重启后，网管设备重新下发该物理交换机上尚未保存的虚拟机的网络配置，以确保与该物理交换机接入的虚拟机的网络配置参数不丢失。同时，由于本发明在物理交换机重启后，网管设备采用增量下发虚拟机的网络配置，因此下发配置的次数少，下发速度快；另外，由于保存次数和配置下发次数都比较少，给交换机带来的额外负担也较小。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明方案作进一步地详细说明。如图4所示，为本发明防止虚拟机网络配置丢失的方法流程图，其中该方法应用于包括虚拟机、物理交换机以及网管设备的网络系统中，包括如下步骤：

步骤1、跟踪并记录未保存网络配置参数的虚拟机与物理交换机间的接入关系。

虚拟机的状态变化一般包括三种情况：1、虚拟机的位置发生迁移，即，将虚拟机从某物理交换机上迁移到另一台物理交换机上；2、虚拟机新增，即，将虚拟机新增接入到某物理交换机上；3、虚拟机删除，即，将已存在某物理交换机上的虚拟机删除。

由于本发明目的在于如何实现在物理交换机重启后其上尚未保存的虚拟机网络配置参数能及时快速地下发，以保证该虚拟机的网络配置不丢失，同时不会给物理交换机带来额外的下发网络配置负担。对于物理交换机上尚未保存的虚拟机的网络配置参数，均只出现在虚拟机的位置发生迁移和虚拟机新增两种情形下，因此，本发明跟踪并记录虚拟机的状态变化只关注这两种情况。对于情况3，由于物理交换机上本来就需要删除该虚拟机的网络配置参数，因此，物理交换机上是否保存该虚拟机的网络配置参数并不影响本发明的实现目的。

进一步地，在本步骤中，又包括如下两个子步骤

步骤11，在网管设备上建立全局变量。

具体地，在如图1~3所示的应用场景下，在网络设备（图中未示出）上通过std::map<int,std::list<int>>g_oPSwitch2VMsMap函数建立全局变量。该全局变量用于记录物理交换机与接入该物理交换机且未保存网络配置参数的虚拟机间的接入关系。其中，该全局变量中，第一个‘int’表示物理交换机编号，第二个‘int’表示虚拟机编号。

步骤12，网管设备感知虚拟机的位置变化后，在全局变量中记录该虚拟机及该虚拟机当前接入的物理交换机间的接入关系。

本发明中，跟踪并记录虚拟机的位置变化只包括虚拟机的新增以及虚拟机的位置迁移两种情形。当任何一种情况出现时，网管设备均需要在全局变量中记录该虚拟机及该虚拟机当前接入的物理交换机间的接入关系。具体地，网管设备感知虚拟机的位置变化，可以通过监听虚拟网络事件实现，虚拟机接入物理交换机则可以通过拓扑计算或MAC地址学习来获得。由于感知虚拟机的状态变化和计算虚拟机所接入的物理交换机这两个过程不是本专利关注的重点，且属于现有成熟的技术，在此不做详细描述。

仍以图1~3所示的应用场景为例，假如：网管设备检测到虚拟机2由物理交换机1迁移到物理交换机2，则网管设备在全局变量g_oPSwitch2VMsMap中，记录虚拟机2与物理交换机2的接入对应关系，即该全局变量修改为：

g_oPSwitch2VMMap={{2,{2}}}。

由于虚拟机2从物理交换机1上迁出，在本发明实施例中，还需要在全局变量g_oPSwitch2VMsMap中删除物理交换机1上的该虚拟机2的相应数据。

步骤2，网管设备根据设定时间周期，启动在物理交换机上保存虚拟机的网络配置参数的操作。

譬如，假设网管设备启动一个周期为1天的保存虚拟机的网络配置参数的任务A，较佳地，该任务A可以选择在物理交换机的数据处理量相对较少的时间激活，比如凌晨，由任务A负责在物理交换机2上保存虚拟机2的网络配置参数。

当任务A激活后，网管设备遍历g_oPSwitch2VMMap包含的所有物理交换机，如果物理交换机有下挂的未保存网络配置参数的虚拟机，则在物理交换机上执行保存操作；保存成功后，从g_oPSwitch2VMMap中清除物理交换机2与未保存网络配置参数的虚拟机2的接入关系。

仍以图1~3所示的应用场景为例，当任务A激活后，网管设备遍历全局变量g_oPSwitch2VMMap={{2,{2}}}，在物理交换机2上保存虚拟机2的网络配置参数。当物理交换机2完成虚拟机2网络配置参数的保存操作后，则在全局变量中g_oPSwitch2VMMap={{2,{2}}}删除物理交换机2与虚拟机2的接入关系，该全局总量为空。

需要说明的是，由于物理交换机执行保存期间，如果再次执行虚拟机网络配置下发，将会导致g_oPSwitch2VMMap记录的结果出现混乱。因此，在执行某台物理交换机保存操作时，如果存在接入该物理交换机的虚拟机的情形，则网管设备下发该物理交换机下发虚拟机的网络配置操作必须等待，直到该物理交换机上的虚拟机网络配置参数保存操作完成。

步骤3、当物理交换机重启后，网管设备将重新下发该重启的物理交换机上尚未保存的虚拟机的网络配置参数。

网管设备通过感知物理交换机重启事件获知该物理交换机重启，具体地，感知过程可以通过接收SNMP coldStart/warmStart Trap，或者通过SNMP读取物理交换机的sysUpTime节点来实现，由于此过程不是本专利关注的重点且属于现有成熟技术，在此不再详细描述。

假如某台物理交换机发生重启后，网管设备在本地保存的全局变量g_oPSwitch2VMMap中查找到该物理交换机与接入该物理交换机的未保存网路配置参数的虚拟机的接入关系，则将接入该物理交换机的各虚拟机的网络配置参数下发到物理交换机。

以图1~3所示的应用场景为例，当网管设备检测到虚拟机2由物理交换机1迁移到物理交换机2，则网管设备在全局变量g_oPSwitch2VMsMap中，记录虚拟机2与物理交换机2的接入关系。随后，假设在该物理交换机2未保存虚拟机2的网络配置参数之前，网管设备检测到物理交换机1和2均重启，但是在全局变量g_oPSwitch2VMMap中，未查找到物理交换机1与未保存网络配置参数的虚拟机的接入关系，则网络设备不会在物理交换机1进行虚拟机网络配置参数的下发配置操作。由于在g_oPSwitch2VMMap中查找到物理交换机2与虚拟机2的接入关系，且获知该虚拟机2的网络配置参数未执行保存操作，因此，网管设备进一步将虚拟机2的网络配置参数下发配置于物理交换机2。

较于现有技术，由于本发明通过跟踪虚拟机的状态变化和周期性保存物理交换机上的虚拟机网络配置参数，当物理交换机异常重启后，仅下发该物理交换机上尚未保存的虚拟机网络配置，因此，不仅可以确保与之接入的虚拟机的网络配置参数不丢失，同时，由于本发明在物理交换机重启后，采用采用增量下发虚拟机的网络配置，因此下发配置的次数少，下发速度快；另外，由于保存次数和配置下发次数都比较少，给交换机带来的额外负担也较小。

如图5所示，为本发明提供的虚拟机网络配置的装置结构示意图，应用于包括虚拟机、物理交换机以及网管设备的网络系统中。具体地，该装置即可以是网管设备，也可以是所述网管设备中的独立部件。其中，该装置包括：

记录感知单元51，用于感知虚拟机的位置变化以及物理交换机重启，并记录物理交换机与未保存网络配置参数的虚拟机之间的接入对应关系。

具体地，当所述记录感知单元感知虚拟机的位置变化，具体是通过监听虚拟网络事件来实现；感知物理交换机重启，则是通过接收SNMPcoldStart/warmStart Trap，或者通过SNMP读取物理交换机的sysUpTime节点来实现。

当所述记录感知单元51感知到虚拟机的位置发生变化时，需要更新物理交换机与未保存网络配置参数的虚拟机间的接入对应关系记录表，并通知下发单元53向该物理交换机下发该虚拟机的网络配置参数。

当所述记录感知单元51感知到物理交换机重启，则根据其自身记录的物理交换机与未保存网络配置参数的虚拟机间的接入对应关系记录表，通知下发单元53重新下发物理交换机上未保存的虚拟机的网络配置参数。

进一步地，当所述虚拟机的位置变化具体为位置发生迁移时，所述记录感知单元51还需要删除迁移出的物理交换机与该迁移的虚拟机之间的对应接入关系。

保存单元52，用于周期性地根据记录感知单元51记录物理交换机与未保存网络配置参数的虚拟机间的接入关系，通知物理交换机将其未保存的虚拟机的网络配置参数进行保存。

需要说明的是，在物理交换机执行保存期间，如果再次执行虚拟机网络配置下发，将会导致所述记录感知单元51记录的结果出现混乱。因此，在执行某台物理交换机保存操作时，对接入这台物理交换机的虚拟机网络配置下发操作必须等待，直到该物理交换机上的虚拟机的网络配置参数保存操作完成。

进一步地，当物理交换机对其上尚未保存的虚拟机的网络配置参数保存完毕后，通知记录感知单元51清空其之前记录的该物理交换机与未保存网络配置参数的虚拟机间的接入对应关系记录。

下发单元53，用于当物理交换机重启后，接收记录感知单元51的通知，重新下发该重启的物理交换机上尚未保存的虚拟机的网络配置参数。

具体地，当所述记录感知单元51感知到物理交换机发生重启后，首先根据其自身记录的物理交换机与未保存网络配置参数的虚拟机间的接入对应关系记录表，通知下发单元53重新下发物理交换机上未保存的虚拟机的网络配置参数。所述下发单元53在接收到记录感知单元51的通知，执行重新下发该物理交换机上尚未保存的虚拟机的网络配置参数的操作，以保证该物理交换机上尚未保存的虚拟机的网络配置参数的操作不丢失，使得虚拟机能对外提供稳定、可靠、安全的服务。

进一步地，所述下发单元54还用于：在物理交换机正常运行时，当其上出现新增的虚拟机或者迁移过来的虚拟机时，根据所述记录感知单元51的通知，还将及时向该物理交换机下发该新增虚拟机或者位置发生迁移的虚拟机的网络配置参数。

本发明的有益效果在于通过周期性地保存物理交换机上虚拟机的网络配置信息，当物理交换机重启后，该物理交换机仅下发其上未保存的虚拟机的网络配置参数，因而，下发次数较少，下发速度快；同时，由于保存次数和配置下发次数都比较少，因此给交换机带来的额外负担也较小。

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。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 (9)

1.一种防止虚拟机网络配置丢失的方法，应用于包括虚拟机、物理交换机以及网管设备的网络系统中，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、网管设备跟踪并记录未保存网络配置参数的虚拟机与物理交换机间的接入关系；

步骤2、网管设备根据设定时间周期，启动在物理交换机上保存虚拟机的网络配置参数的操作；

步骤3、当物理交换机重启后，网管设备将重新下发该重启的物理交换机上尚未保存的虚拟机的网络配置参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1进一步包括：

步骤11、在网管设备上建立全局变量；

步骤12、网管设备感知虚拟机的位置变化后，在全局变量中记录该虚拟机及该虚拟机当前接入的物理交换机间的接入关系。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2之后还包括：

所述网管设备确定已完成将各虚拟机的网络配置参数保存至各物理交换机上后，进一步将其全局变量中记录的该虚拟机与物理交换机对应的接入关系删除。

4.一种防止虚拟机网络配置丢失的装置，应用于包括虚拟机、物理交换机以及网管设备的网络系统中，其中所述装置即可以是网管设备，也可以是所述网管设备中的独立部件，其特征在于，该装置包括：

记录感知单元，用于感知虚拟机的位置变化以及物理交换机重启，并记录物理交换机与未保存网络配置参数的虚拟机之间的接入对应关系；

保存单元，用于周期性地根据记录感知单元记录物理交换机与未保存网络配置参数的虚拟机间的接入关系，通知物理交换机将其未保存的虚拟机的网络配置参数进行保存；

下发单元，用于当物理交换机重启后，接收记录感知单元的通知，重新下发该重启的物理交换机上尚未保存的虚拟机的网络配置参数。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，当所述记录感知单元感知到虚拟机的状态发生变化时，在所述感知记录单元中更新物理交换机与未保存网络配置参数的虚拟机间的接入对应关系记录表，并通知下发单元向该物理交换机下发该虚拟机的网络配置参数。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，当所述虚拟机的位置变化具体为虚拟机的位置发生迁移时，所述记录感知单元还需要删除迁移出的物理交换机与该迁移的虚拟机之间的对应接入关系。

7.如权利要求4所述的装置，其特征在于，当所述记录感知单元感知到物理交换机重启，则根据其自身记录的物理交换机与未保存网络配置参数的虚拟机间的接入对应关系记录表，通知下发单元重新下发物理交换机上未保存的虚拟机的网络配置参数。

8.如权利要求4所述的装置，其特征在于，当物理交换机对其上尚未保存的虚拟机的网络配置参数保存完毕后，通知记录感知单元清空其之前记录的该物理交换机与未保存网络配置参数的虚拟机间的接入对应关系记录。

9.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述下发单元还用于：在物理交换机正常运行时，当其上出现新增的虚拟机或者迁移过来的虚拟机时，根据所述记录感知单元的通知，还将及时向该物理交换机下发该新增虚拟机或者位置发生迁移的虚拟机的网络配置参数。

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