CN104604193A - 具有虚拟设备环境功能的网络基础设施的自动管理 - Google Patents

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Abstract

在一些实施例中，虚拟设备环境(vDC)域可向其他网络设备通告。如果每个设备的至少一部分被确定为属于同一vDC域，则与至少一个设备通信的网络接口可被激活。

Description

具有虚拟设备环境功能的网络基础设施的自动管理
本申请作为PCT国际专利申请于2013年8月15日递交，并且要求申请日为2012年8月17日的、序列号为13/588185的美国专利申请的优先权，其全部内容的主题被通过引用结合于此。
背景技术
虚拟设备环境(vDC)特征允许交换机按照逻辑被分为不同的虚拟交换机或设备环境。将单个交换机逻辑分离为多个设备环境提供了益处，例如，监管和管理分离，变化和故障域与其他虚拟设备隔离，以及地址和虚拟网络隔离。但是，传统实现方式经常给管理员带来创建vDC，向vDC正确分配端口，以及保证vDC之间的布线正确的负担。
附图说明
包含在本公开中并构成本公开的一部分的附图示出了本公开的各种实施例。在附图中：
图1是操作环境的框图；
图2是示出了链路层发现协议帧的框图；
图3是示出了用于提供权威的边界设备同步的方法的流程图；并且
图4是示出了计算设备的组件的框图。
具体实施方式
概述
根据本公开的实施例，公开了用于提供虚拟设备环境的自动管理的系统及方法。
在一些实施例中，虚拟设备环境(vDC)域可向其他网络设备通告。如果每个设备的至少一个分区被确定为属于同一vDC域，则与该至少一个设备通信的网络接口可被激活。
应该理解的是，前面的一般描述和后面的详细描述都是示例，并且只是解释性的，而不应被认为限制如所述和所声明的本公开的范围。进一步地，除这里所提出的那些之外，还可提供其他特征和/或变化。例如，本公开的实施例可针对在详细描述中描述的各种特征组合以及子组合。
示例性实施例
以下详细描述参考附图。只要是在可能的位置处，附图和下文的说明书中使用的相同标号指代相同或类似的元件。虽然本公开的实施例可被描述，但是修改、适应性变化、以及其他实现也是可以的。例如，可对图中所示的元件做出替换、添加、或修改，并且这里所述的方法可通过替换、重排、或向所公开的方法添加步骤来进行修改。因此，以下详细描述不限制本公开。而是本公开的适当范围由所附权利要求来定义。
虚拟设备环境(vDC)允许交换机按照逻辑被分为不同的虚拟交换机。即，单个物理交换机可具有隔离于与其他vDC相关联的网络流量的一个vDC的网络流量。这些vDC可跨多个物理交换机，使得在每个交换机之间连接的物理端口参加同一vDC。
图1是用于提供虚拟设备环境的自动管理的操作环境100的框图视图。操作环境100可包括多个交换机110(A)-(C)，每个交换机参加通信网络120。多个交换机110(A)-(D)可进一步与其他网络设备(例如，终端用户设备(例如，膝上型及台式计算机)、服务器、路由器等)(未示出)进行通信。
为了创建具有vDC的网络的物理分区，管理员首先通过管理控制台接口在第一交换机(例如，交换机110(A))中建立vDC。管理员标识交换机110(A)的哪些端口将与vDC相关联。例如，管理员可将交换机110(A)上的多个端口130(A)-(D)分配给第一vDC 135。多个vDC可同时被建立，交换机110(A)的每个端口被分配给vDC中的一个。每个端口只能被分配给一个vDC。在一些网络设备中，端口可被安排在包括多个物理接口的组中，并且特定端口组的每个接口可能需要被分配给同一vDC。在建立的过程中，管理员还分配域来唯一标识交换机110(A)上的vDC。
多个交换机可通过分配同一域而被配置为参加同一vDC，因为vDC被创建在其他交换机上。每个交换机可具有如上所述被分配给vDC的端口。例如，在图1中，交换机110(B)的第二多个端口140(A)-(D)以及交换机110(C)的第三多个端口150(A)-(D)也可被分配给第一vDC135。
一旦交换机被配置为使用vDC，则端口必须被物理电缆连接到一起。来自参加给定vDC的每个交换机的至少一个端口需要被连接到参加该vDC的至少一个其他交换机上的端口以建立连接性。例如，端口130(B)可通过第一网络电缆160(A)连接到端口140(B)，并且端口140(A)可通过第二网络电缆160(B)连接到端口150(A)。则交换机110(A)-(C)随后可全部作为同一vDC的一部分来通信。
但是，交换机之间的电缆连接必须遵循vDC分配。这里的错误可引起网络流量向网络的其他分区意外泄漏。根据本公开的实施例，交换机可执行自动测试以保证所有端口被连接到与同一vDC相关联的设备。通过在建立的过程中定义vDC域，这些连接可被验证。
为了验证网络连接，网络可被置于特殊模式中。在该模式中，网络中的所有交换机(例如，网络120中的交换机110(A)-(C))被(例如，通过向所有交换机广播安全消息)通知即将发生的分区。该模式可启动物理拓扑发现，例如，通过发起链路层发现协议(LLDP)物理拓扑发现。
因为在每个vDC中物理接口被激活，因此链路级协议(例如，LLDP)向接口的对等连接通告所分配的vDC域。例如，激活端口130(B)可引起向端口140(B)发送LLDP消息，通告其参加了vDC 135的域。只有vDC域在链路的两侧均匹配时，接口才可被置于操作状态。而在vDC域上出现不匹配的情况下，接口可被禁用。
图2是示出了LLDP帧200的框图。LLDP帧提供了在端口之间通告所分配的vDC域的一种方式，但这只是示例，并不意为限制本公开中描述的方法。LLDP帧200可包括以太网帧，该以太网帧包括报头字段210、目的地MAC地址字段220、源MAC地址字段230、以太类型字段240、机箱标识符类型长度值(TLV)字段250、端口标识符TLV字段260、生存时间(TTL)字段270、一个和/或多个可选TLV字段280、以及帧末端TLV 290。
TLV包括数据元素(该数据元素包括指示字段种类的二进制码类型)、值段的长度、以及包括TLV的数据的可变尺寸的值段。例如，机箱标识符TLV字段250可具有类型1，端口标识符TLV字段260可具有类型2，生存时间(TTL)字段270可具有类型3，并且帧末端TLV 290可具有类型和长度0。组织上特定的TLV字段280可使用类型127，而值段以24比特的组织唯一标识符和1字节的组织上特定的子类型开始，接着是数据，在此示例中该数据是所通告的vDC域。
图3示出了阐明包含在根据本公开的实施例、用于提供虚拟设备环境的自动管理的方法300中的一般步骤的流程图。方法300可使用如上所述的操作环境100中所示的组件来实现。实现方法300的步骤的方法将在下面进行更详细的描述。方法300开始于开始模块305，并且进行到步骤310，其中计算设备400分配虚拟设备环境(vDC)域。例如，管理员可使用交换机110(A)上的管理控制台来将端口130(A)-(D)分配给包含域名“vDC Alpha”的vDC 135。
随后，方法300前进到步骤315，其中计算设备400启动网络发现。例如，交换机110(A)可通过链路层发现协议(LLDP)来启动网络拓扑发现。根据本公开的实施例，该发现可发生在一接收到来自管理员的命令后和/或可在步骤310新的vDC被分配后自动启动。该启动可采取向连接到作为启动交换机的同一网络的所有设备发送广播消息的形式，并且可持续包括在该广播消息中的生存时间值的时间。
随后，方法300前进到步骤320，其中计算设备400可发送通告所分配的vDC的帧。例如，端口130(B)可被分配给vDC 135。包含域名(例如，“vDC Alpha”)作为可选类型长度值段的LLDP帧可在端口130(B)上被发送给其对等端口(图1中所述配置中的交换机110(B)上的端口140(B))。
随后，方法300前进到步骤325，其中计算设备400可接收通告对等端口的vDC的帧。例如，端口130(B)可将包含分配给端口140(B)的vDC的域名的LLDP帧作为在步骤315启动的网络拓扑发现的一部分接收。根据本公开的实施例，即使在网络发现没有首先被启动的情况下，交换机110(A)也可接收通告所分配的vDC的LLDP帧。随后，交换机110(A)可通过发送通告分配给接收端口的vDC的帧(如上针对步骤320所述)来响应该vDC通告帧。
随后，方法300前进到步骤330，其中计算设备400确定分配给端口的vDC域与接收到的帧所通告的vDC域是否匹配。例如，端口130(B)可被分配给“vDC Alpha”域。当端口130(B)从其对等端口140(B)接收帧时，交换机110(A)可确定接收到的帧所通告的vDC域是否也是“vDC Alpha”域。
如果vDC不匹配，则方法300前进到步骤335，其中计算设备400可禁用该接口。例如，如果在步骤325被对等端口140(B)接收到的帧通告了与分配给端口130(B)不同的vDC域，则交换机110(A)可禁用端口130(B)。禁用该端口的网络接口确保了没有常规网络数据在该端口上传输。在至少一些实施例中，被禁用的端口仍可被允许发送和接收LLDP网络帧。这可允许该端口监测vDC不匹配，并且确定所分配的域是否已被改正。
在禁用接口之后，方法300前进到步骤340，其中计算设备400可报告该错误。例如，交换机110(A)可在交换机的管理控制台的日志和/或错误查看界面中显示标识被禁用端口的错误。
随后，方法300可前进到步骤345，其中计算设备400可为被禁用的端口重新分配vDC域。例如，管理员可重新配置分配给交换机110(A)上的被禁用端口的域来匹配分配给其对等端口的域。一重新分配vDC域后，交换机110(A)可返回到步骤320，并且发送通告新分配的vDC域的另一LLDP帧。
如果在步骤330，vDC域匹配，则方法300前进到步骤350，其中计算设备400启用该端口的网络接口。例如，交换机110(A)可允许端口130(B)和140(B)开始和/或重新开始交换与所分配的vDC内的网络设备相关联的网络数据。随后，方法300结束于步骤360。
图4示出了包括处理单元410和存储器单元420的计算设备400。存储器420可包括可执行软件来提供管理控制台430，管理控制台430可允许用户配置计算设备400和/或查看诸如日志和错误的信息。当在处理单元410上执行时，这些以及其他软件模块和/或数据源可执行用于提供网络缓存中的冗余消除的处理，例如，通过包括在上面针对图3所述的方法300中的一个或多个步骤。此外，包括在方法300中的任意一个或多个步骤可在操作环境100中所示的任意元件上执行，并且操作环境100中所示的每个元件可包括与图4所示的计算设备相似的计算设备。
计算设备400可使用个人计算机、网络计算机、主机、或其他类似的基于微型计算机的工作站来实现。处理器可包括任意计算机操作环境，例如，手持设备、多处理器系统、基于微处理器或可编程的发送端电子设备、小型计算机、主机计算机等。处理器还可在分布式计算环境中实现，其中任务由远程处理设备来执行。此外，处理器可包括移动终端，例如，智能电话、蜂窝电话、使用无线应用协议(WAP)的蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、智能寻呼机、便携式计算机、手持计算机、传统电话、无线保真(Wi-Fi)接入点、或传真机。上述系统及设备是示例，并且处理器可包括其他系统或设备。
本公开的实施例，例如，上面是参照根据本公开的实施例的方法、系统、及计算机程序产品的框图和/或操作说明来描述的。模块中所示的功能/行为可不按任意流程图中所示的顺序发生。例如，连续示出的两个模块实际上可大体上同时执行，或者有时模块可以倒序来执行，取决于所涉及的功能/行为。
虽然描述了本公开的某些实施例，但是其他实施例可以存在。此外，虽然本公开的实施例被描述为与存储在存储器及其他存储介质中的数据相关联，但是数据还可被存储在其他类型的计算机可读介质(例如，二级存储设备，像硬盘、软盘、或CD-ROM、来自互联网的载波、或其他形式的RAM或ROM)上，或从其他类型的计算机可读介质读取。此外，在不脱离本公开的情况下，所公开的方法的步骤可以任意方式进行修改，包括通过对步骤重新排序和/或插入或删除步骤。
所有权利(包括这里所包括的代码中的版权)归申请人所有。申请人保持并保留这里所包括的代码中的所有权利，并且授权许可再生产只与授权专利的再生产有关的材料，而非其他目的。
虽然说明书包括示例，但是本公开的范围由下面的权利要求来指示。此外，虽然说明书以针对结构特征和/或方法行为的语言来描述，但是权利要求不限于上述特征或行为。而是上述特定特征及行为作为本公开的实施例的示例来公开。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
向与网络相关联的至少一个设备通告虚拟设备环境vDC域；
确定所述至少一个设备是否与所述vDC域相关联；以及
响应于确定所述至少一个设备与所述vDC域相关联，激活与所述至少一个设备相关联的网络接口。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述vDC域的通告是响应于启动与所述网络相关联的拓扑发现而执行的。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述拓扑发现包括链路层发现协议拓扑发现。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个设备包括交换机。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述vDC域被通告给所述交换机上的对等端口。
6.如权利要求5所述的方法，其中与所述至少一个设备相关联的网络接口包括被配置为与所述vDC域相关联的端口。
7.如权利要求6所述的方法，还包括：
响应于确定所述至少一个设备与所述vDC域不相关联，停用被配置为与所述vDC域相关联的端口。
8.如权利要求7所述的方法，还包括报告与被停用的端口相关联的错误状况。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述错误状况被报告在操作为配置所述vDC域的管理接口中。
10.如权利要求6所述的方法，还包括停用所述至少一个设备的对等端口。
11.一种装置，包括：
多个网络端口；
存储器存储设备；以及
处理器，所述处理器被耦合到所述存储器存储设备，其中所述处理器被配置为：
将虚拟设备环境vDC域分配给所述多个网络端口中的至少一个网络端口，
确定所述多个网络端口中的所述至少一个网络端口当前是否处于活动状态，并且
响应于确定所述多个网络端口中的所述至少一个网络端口当前处于活动状态：
在所述多个网络端口中的所述至少一个网络端口上发送通告所分配的vDC域的第一网络数据帧；
在所述多个网络端口中的所述至少一个网络端口上接收第二网络数据帧；
确定所述第二网络数据帧是否正在通告所分配的vDC域；并且
响应于确定所述第二网络数据帧正在通告所分配的vDC域，维持所述多个网络端口中的所述至少一个网络端口的活动状态。
12.如权利要求11所述的装置，其中所述处理器还被配置为：响应于确定所述第二网络数据帧正在通告第二vDC域，停用所述多个网络端口中的所述至少一个网络端口。
13.如权利要求11所述的装置，其中所述第一网络数据帧和所述第二网络数据帧的每一个均包括网络拓扑发现帧。
14.如权利要求11所述的装置，其中所述处理器还被配置为：响应于确定所述多个网络端口中的所述至少一个网络端口当前不处于活动状态：
将多个虚拟设备环境vDC域中的一个分配给所述多个网络端口中的每一个；
启动拓扑发现模式；并且
从所述多个网络端口中的每一个发送网络拓扑发现帧，所述网络拓扑发现帧通告与所述多个网络端口中的每一个相关联多个vDC域中的一个。
15.如权利要求14所述的装置，其中被配置为启动所述拓扑发现包括：所述处理器被配置为在所述多个网络端口中的每一个上广播消息。
16.如权利要求15所述的装置，其中所述处理器还被配置为在所述多个网络端口中的每一个上维持所述拓扑发现模式由与所述广播消息相关联的生存字段定义的时间。
17.一种装置，包括：
多个网络接口；
存储器存储设备；以及
处理器，所述处理器被耦合到所述存储器存储设备，其中所述处理器被配置为：
在所述多个网络接口中的至少一个网络接口上接收通告虚拟设备环境vDC域的第一网络拓扑发现帧，
发送包括与所述至少一个网络接口相关联的所分配的vDC域的第二网络拓扑发现帧，
确定所通告的vDC域是否匹配分配给所述至少一个网络接口的vDC域，并且
响应于确定所通告的vDC域不匹配分配给所述至少一个网络接口的vDC域：
停用所述至少一个网络接口；并且
向与所述装置相关联的管理控制台报告与所述至少一个网络
接口相关联的错误。
18.如权利要求17所述的装置，其中所述处理器被配置为：
接收针对所述多个网络接口中的至少一个第二网络接口的新的vDC域分配；并且
响应于接收所述新的vDC域分配，在所述至少一个第二网络接口上发送通告所述新的vDC域的第三网络拓扑发现帧。
19.如权利要求17所述的装置，其中所述网络拓扑发现帧包括链路层发现协议LLDP帧。
20.如权利要求19所述的装置，其中所述第一网络拓扑发现帧包括被通告的vDC域作为所述LLDP帧的可选类型长度值(TLV)段中的值。
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