CN104506654B - 云计算系统及动态主机配置协议服务器备份方法 - Google Patents

云计算系统及动态主机配置协议服务器备份方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种云计算系统及动态主机配置协议服务器备份方法；所述云计算系统包括网络节点和多个计算节点；所述网络节点中包括DHCP server模块；各所述计算节点中分别包括：维护模块用于维护所在计算节点中虚拟机的IP地址和介质访问控制MAC地址的对应关系；IP地址分配模块，用于当所述DHCP server模块的服务中断时，截获所在计算节点中的虚拟机发出的DHCP请求消息，在所述对应关系查找该虚拟机的MAC地址对应的IP地址；根据所查找到的IP地址构造IP地址配置信息回复给该虚拟机。本发明能够避免云计算环境下DHCP server故障造成虚拟机无法访问和通信的问题。

Description

云计算系统及动态主机配置协议服务器备份方法
技术领域
本发明涉及网络领域，尤其涉及一种云计算系统及动态主机配置协议服务器备份方法。
背景技术
云计算是一种动态的易扩展的且通常是通过互联网提供虚拟化的资源计算方式，用户不需要了解云内部的细节，也不必具有云内部的专业知识，可以直接控制基础设施。云计算分为基础设施即服务(Infrastructure as a Service，IaaS)、平台即服务(Platformas a Service，PaaS)和软件即服务(Software as a Service，SaaS)三个层次的服务资源池，服务资源将呈现规模化和商业化特点。在云计算的背景下，用户的CPU、内存、硬盘等资源形成池化的资源池，对用户统一提供服务。
云计算资源池服务器至少有三种角色，控制节点、网络节点、计算节点。控制节点用于对资源池的管理以及与用户的管理接口；网络节点用于网络相关的控制功能，如DHCP(动态主机配置协议)、NAT(网络地址转换)等；计算节点提供虚拟机资源。
传统的云计算资源池结构如图1所示，租户的虚拟机VM承载在形成资源池的计算节点上，通过每个计算节点的虚拟交换机(vSwitch)连接到网络节点，实现跨计算节点的虚拟机之间以及虚拟机与外部网络的通信。DHCP server(服务器)部署在网络节点上，虚拟机创建时统一分配IP地址。
DHCP的工作原理是靠主机发送广播报文，DHCP server监听此广播报文，然后给主机回复分配的IP地址，所以在一个网段内不能有多个DHCP server同时工作，否则会导致IP地址分配混乱。这就导致了DHCP server不能像其他网络组件一样采用集群的工作方式，因此容易形成单点故障。
而DHCP server发生故障后，原有的虚拟机等DHCP租约到期后也无法获得IP地址，这样会导致整个云计算资源池的虚拟机无法访问和通信。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何避免云计算环境下DHCP server故障造成虚拟机无法访问和通信的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种云计算系统，包括网络节点和多个计算节点；所述网络节点中包括动态主机配置协议DHCP服务器server模块；
各所述计算节点中分别包括：
维护模块用于维护所在计算节点中虚拟机的IP地址和介质访问控制MAC地址的对应关系；
IP地址分配模块，用于当所述DHCP server模块的服务中断时，截获所在计算节点中的虚拟机发出的DHCP请求消息，在所述对应关系查找该虚拟机的MAC地址对应的IP地址；根据所查找到的IP地址构造IP地址配置信息回复给该虚拟机。
可选地，所述IP地址分配模块还用于当在所述对应关系中查找不到虚拟机的MAC地址时，存储所述DHCP请求消息，待所述DHCP server模块服务恢复后转发给所述DHCPserver模块。
可选地，所述对应关系的形式为对应关系表。
可选地，所述各所述计算节点中还分别包括虚拟交换机vswitch模块；
所述维护模块还用于通过应用程序编程接口API调用的方式从所在计算节点的vswitch模块获取所述对应关系的更新。
可选地，所述维护模块维护所在计算节点中虚拟机的IP地址和MAC地址的对应关系是指：
所述vswitch模块当所述DHCP server模块为所在计算节点中的虚拟机分配IP地址时，将该虚拟机的IP地址和MAC地址相对应后发送给所在计算节点的所述维护模块；当所述DHCP server模块释放所在计算节点中的虚拟机的IP地址时，通知所在计算节点的所述维护模块删除相应的对应关系；
所述维护模块根据从所述vswitch模块接收的相对应的IP地址和MAC地址，创建新的对应关系或更新已有的对应关系。
本发明还提供了一种动态主机配置协议服务器备份方法，应用于包括网络节点和多个计算节点的云计算系统中；所述网络节点中包括动态主机配置协议DHCP服务器server模块；所述方法包括：
各计算节点分别维护本计算节点中的虚拟机的IP地址和介质访问控制MAC地址的对应关系；
当所述DHCP server模块的服务中断时，各计算节点分别截获本计算节点中的虚拟机发出的DHCP请求消息，在所述对应关系查找该虚拟机的MAC地址对应的IP地址；根据所查找到的IP地址构造IP地址配置信息回复给该虚拟机。
可选地，在所述对应关系查找该虚拟机的MAC地址对应的IP地址后还包括：
如果在所述对应关系中查找不到虚拟机的MAC地址，则存储所述DHCP请求消息，待所述DHCP server模块服务恢复后转发给所述DHCP server模块。
可选地，所述对应关系的形式为对应关系表。
可选地，所述维护本计算节点中虚拟机的IP地址和MAC地址的对应关系是指：
当所述DHCP server模块为所在计算节点中的虚拟机分配IP地址时，根据该虚拟机的IP地址和MAC地址创建新的对应关系或更新已有的对应关系；当所述DHCP server模块释放本计算节点中的虚拟机的IP地址时，删除相应的对应关系。
本发明通过在各计算节点处增加一个辅助DHCP server，其服务范围为本计算节点上的虚拟机，从而实现主DHCP server的备份机制，保证DHCP server的高可用性，保持云计算系统的稳定。
附图说明
图1为传统的云计算资源池结构示意图；
图2为实施例一的云计算系统的结构示意图；
图3为应用了实施例一的云计算资源池结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
实施例一，一种云计算系统，如图2所示，包括网络节点和多个计算节点；所述网络节点中包括DHCP server模块；
其中，各所述计算节点中分别包括：
维护模块用于维护所在计算节点中虚拟机的IP地址和MAC(介质访问控制)地址的对应关系；
IP地址分配模块，用于当所述DHCP server模块的服务中断时，截获所在计算节点中的虚拟机发出的DHCP请求消息，在所述对应关系查找该虚拟机的MAC地址对应的IP地址；根据所查找到的IP地址构造IP地址配置信息回复给该虚拟机。
本实施例中，所述维护模块和所述IP地址分配模块可以统称为辅助DHCP server模块。
本实施例中，所述对应关系的形式可以但不限于为对应关系表。
本实施例的一种实施方式中，所述IP地址分配模块还用于当在所述对应关系中查找不到虚拟机的MAC地址时，存储所述DHCP请求消息，待所述DHCP server模块服务恢复后转发给所述DHCP server模块。
所述对应关系中查找不到意味着该虚拟机为新建虚拟机，则可以在缓存中先暂时存放其DHCP请求消息，等待由DHCP server在服务恢复后为其分配IP地址。
本实施例的一种实施方式中，所述各所述计算节点中还分别包括vswitch模块；
所述维护模块还用于通过API(应用程序编程接口)调用的方式从所在计算节点的vswitch模块获取所述对应关系的更新。
本实施方式中，所述维护模块维护所在计算节点中虚拟机的IP地址和MAC地址的对应关系具体可以是指：
所述vswitch模块当所述DHCP server模块为所在计算节点中的虚拟机分配IP地址时，将该虚拟机的IP地址和MAC地址相对应后发送给所在计算节点的所述维护模块；当所述DHCP server模块释放所在计算节点中的虚拟机的IP地址时(比如该虚拟机删除的情况)，通知所在计算节点的所述维护模块删除相应的对应关系；
所述维护模块根据从所述vswitch模块接收的相对应的IP地址和MAC地址，创建新的对应关系或更新已有的对应关系。
使用本实施例的云计算资源池如图3所示：
在云计算资源池的每个计算节点上安装辅助DHCP server模块(后文又称为DHCPhelper)，DHCP helper与所在计算节点的vswitch模块通过API调用的方式进行虚拟机IP地址等信息的交互。
虚拟机创建后，从DHCP server模块获取IP地址等配置信息。此时网络节点把所述虚拟机的IP地址发送给该虚拟机所在计算节点的vswitch模块，以创建虚拟机转发表项。vswitch模块把此IP地址与所述虚拟机MAC地址的对应关系发送给所在计算节点的DHCPhelper，DHCP helper收到后创建虚拟机IP地址和MAC地址的对应关系表，并根据此表维护所在计算节点的各虚拟机的IP地址信息。
虚拟机DHCP租约到期后，再次发送DHCP请求，DHCP server模块会再次重复IP地址分配过程，同时vswitch模块也会再次将对应关系发送给所在计算节点的DHCP helper；DHCP helper更新IP地址和MAC地址对应关系表。
虚拟机删除时，发出DHCP释放消息，DHCP server模块释放该虚拟机的IP地址，同时通过该虚拟机所在计算节点的vswitch通知同一计算节点的DHCP helper删除此IP地址与MAC地址的对应关系表项。
当DHCP server模块发生故障时，云平台监控程序会检测到DHCP服务中断，发出告警信息通知系统管理员恢复DHCP server模块服务，同时把此消息通知各个计算节点上的DHCP helper。DHCP helper收到DHCP server服务中断的消息后，分两种情况处理所在计算节点的虚拟机的DHCP请求消息：(1)原有虚拟机DHCP租约到期，DHCP helper截获虚拟机发出的DHCP请求消息，根据IP地址和MAC地址对应关系表给虚拟机分配原来的IP地址，并构造IP地址配置信息回复给所述虚拟机。2.新创建虚拟机，同样DHCP helper截获虚拟机发出的DHCP请求消息，由于IP地址和MAC地址对应关系表中并没有此虚拟机的MAC地址，DHCPhelper在缓存中存储此虚拟机的DHCP请求消息，待DHCP server模块服务恢复后把缓存中的DHCP请求消息发送给DHCP server模块。
实施例二、一种动态主机配置协议服务器备份方法，应用于包括网络节点和多个计算节点的云计算系统中；所述网络节点中包括动态主机配置协议DHCP服务器server模块；所述方法包括：
各计算节点分别维护本计算节点中的虚拟机的IP地址和介质访问控制MAC地址的对应关系；
当所述DHCP server模块的服务中断时，各计算节点分别截获本计算节点中的虚拟机发出的DHCP请求消息，在所述对应关系查找该虚拟机的MAC地址对应的IP地址；根据所查找到的IP地址构造IP地址配置信息回复给该虚拟机。
本实施例的一种实施方式中，在所述对应关系查找该虚拟机的MAC地址对应的IP地址后还包括：
如果在所述对应关系中查找不到虚拟机的MAC地址，则存储所述DHCP请求消息，待所述DHCP server模块服务恢复后转发给所述DHCP server模块。
本实施例的一种实施方式中，所述对应关系的形式为对应关系表。
本实施例的一种实施方式中，所述维护本计算节点中虚拟机的IP地址和MAC地址的对应关系是指：
当所述DHCP server模块为所在计算节点中的虚拟机分配IP地址时，根据该虚拟机的IP地址和MAC地址创建新的对应关系或更新已有的对应关系；当所述DHCP server模块释放本计算节点中的虚拟机的IP地址时，删除相应的对应关系。
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。
当然，本发明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，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种云计算系统，包括网络节点和多个计算节点；所述网络节点中包括动态主机配置协议DHCP服务器server模块；其特征在于：
各所述计算节点中分别包括：
维护模块用于维护所在计算节点中虚拟机的IP地址和介质访问控制MAC地址的对应关系；
IP地址分配模块，用于当所述DHCP server模块的服务中断时，截获所在计算节点中的虚拟机发出的DHCP请求消息，在所述对应关系查找该虚拟机的MAC地址对应的IP地址；根据所查找到的IP地址构造IP地址配置信息回复给该虚拟机；当在所述对应关系中查找不到虚拟机的MAC地址时，存储所述DHCP请求消息，待所述DHCP server模块服务恢复后转发给所述DHCP server模块。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：当云平台监控程序检测到所述DHCP server模块的服务中断时，向所述各个计算节点上的维护模块和IP地址分配模块发送告警通知消息。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述对应关系的形式为对应关系表。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述各所述计算节点中还分别包括虚拟交换机vswitch模块；
所述维护模块还用于通过应用程序编程接口API调用的方式从所在计算节点的vswitch模块获取所述对应关系的更新。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述维护模块维护所在计算节点中虚拟机的IP地址和MAC地址的对应关系是指：
所述vswitch模块当所述DHCP server模块为所在计算节点中的虚拟机分配IP地址时，将该虚拟机的IP地址和MAC地址相对应后发送给所在计算节点的所述维护模块；当所述DHCP server模块释放所在计算节点中的虚拟机的IP地址时，通知所在计算节点的所述维护模块删除相应的对应关系；
所述维护模块根据从所述vswitch模块接收的相对应的IP地址和MAC地址，创建新的对应关系或更新已有的对应关系。
6.一种动态主机配置协议服务器备份方法，应用于包括网络节点和多个计算节点的云计算系统中；所述网络节点中包括动态主机配置协议DHCP服务器server模块；所述方法包括：
各计算节点分别维护本计算节点中的虚拟机的IP地址和介质访问控制MAC地址的对应关系；
当所述DHCP server模块的服务中断时，各计算节点分别截获本计算节点中的虚拟机发出的DHCP请求消息，在所述对应关系查找该虚拟机的MAC地址对应的IP地址；根据所查找到的IP地址构造IP地址配置信息回复给该虚拟机；如果在所述对应关系中查找不到虚拟机的MAC地址，则存储所述DHCP请求消息，待所述DHCP server模块服务恢复后转发给所述DHCP server模块。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：当云平台监控程序检测到所述DHCPserver模块的服务中断时，向所述各个计算节点上的维护模块和IP地址分配模块发送告警通知消息。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：
所述对应关系的形式为对应关系表。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述维护本计算节点中虚拟机的IP地址和MAC地址的对应关系是指：
当所述DHCP server模块为所在计算节点中的虚拟机分配IP地址时，根据该虚拟机的IP地址和MAC地址创建新的对应关系或更新已有的对应关系；当所述DHCP server模块释放本计算节点中的虚拟机的IP地址时，删除相应的对应关系。
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