CN105376101B - 一种实物设备接入虚拟网络的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实物设备接入虚拟网络的方法及系统。本方法：1)管理服务器对系统中的所有交换机设备基础信息和虚拟化服务器信息进行采集，构建系统的网络拓扑；2)管理服务器从收到的远程配置信息中得到新接入的实物设备、虚拟网络的接入点以及接入点对应的交换机，然后配置接入该实物设备的交换机的虚拟局域网VLAN，使得该实物设备与虚拟网络接入点处于同一虚拟局域网VLAN；然后对接入的该实物设备进行配置：如果该实物设备为终端设备，则将其IP地址配置为与虚拟网络接入点的IP地址在同一网段中；如果该实物设备为网络设备，则首先获取该实物设备的控制权之后改变该网络设备的配置信息，实现该网络设备能够与虚拟网络连通。

Description

一种实物设备接入虚拟网络的方法及系统

技术领域

本发明属于虚拟化领域，具体涉及一种实物设备接入虚拟网络的方法及系统。

背景技术

随着虚拟化技术的不断发展与完善，一种由虚拟机节点构成的虚拟化网络在恶意软件分析、网络协议分析、病毒行为分析以及实物设备测试等领域得到广泛应用。利用虚拟网络进行实物设备测试的优势在于可以利用软件的方法变换设备接入的测试网络拓扑，在丰富了测试环境的同时又省去了搭建拓扑所用的人力物力。但是，虚拟网络测试实物设备时仍存在许多亟待解决的问题，如保证网络连通性、适应虚拟网络拓扑动态变化问题以及实时监控实物设备等都需要人为干预，没有在根本上实现自动化。本发明有效的解决了上述问题。发明提出了一种实物设备接入虚拟网络的自动化方法，并且实现了原型系统。

目前针对实物设备接入虚拟网络的方法主要是手动接入，然后对实物设备进行配置以适应虚拟网络环境需求。

这种接入方法的主要缺点是：

(1)人工连接虚拟网络和实物设备，浪费人力，耗费时间，配置出错几率高。如果进行大规模的实物设备测试势必会增加投入的人力物力成本。

(2)无法自适应虚拟网络拓扑变化。虚拟网络动态变化的目的是为了丰富实物设备测试环境，若每次变化虚拟网络都要重新配置实物设备，增加了配置的频率，不利于测试人员的维护；

(3)缺乏对实物设备运行状态的监控。对实物设备测试的主要目的是监控实物设备在特定的虚拟网络环境下的工作状态，因此对实物设备状态监控是测试实物设备的关键环节。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种实物设备接入虚拟网络的方法及系统。本发明具有以下优点：(1)实物设备通过本系统接入到不同的虚拟网络中不需要重复连接配置；(2)能够动态适应虚拟网络环境变化，即在不改变物理连接关系的前提下，动态调整虚拟网络拓扑，网络连通性不受到影响；(3)对接入的实物设备实现动态配置以适应不同的虚拟网络环境，即针对不同虚拟网络拓扑和不同设备类型动态更新设备配置方式；(4)接入实物设备子网，本系统支持将连接好的实物设备子网接入到虚拟网络中，并且适应虚拟网络动态变化；(5)本系统可以对接入虚拟网络的实物设备进行监控。可支持在不同网络环境中对实物设备进行测试，并且对实物设备的日志信息进行监控、过滤等。

本发明同时公开了实物设备接入虚拟网络系统，系统硬件结构图如图1所示，完整的接入系统是由多台交换机、一台管理服务器和一台数据库服务器组成，分为三个部分：虚拟网络接入区、中央管理区和实物设备接入区。虚拟网络接入区包含虚拟化服务器接入交换机，交换机通过物理链路连接虚拟化服务器；中央管理区的主要任务是记录虚拟网络和实物设备的状态，并且根据不同接入情况动态调整系统中设备的配置，该区主要包含管理服务器，数据服务器和若干台负责核心交换功能的交换机；实物设备接入区主要作用是连接实物设备或实物设备组成的子网络，该区包含实物设备接入交换机。其中虚拟网络接入区和实物设备接入区的交换机设备规模视实际使用需求而定。本发明中系统软件运行在管理服务器上，软件系统运行主要分为三个阶段。

系统运行流程如图2所示，具体步骤如下：

(1)初始化阶段：此阶段主要任务是基础信息采集以及拓扑生成。对系统中的所有交换机设备基础信息进行采集，其中包括端口状态，交换机标识和MAC地址转发表等信息，并将所有的信息存入数据库中；采集所有接入系统的虚拟化的服务器信息，包括每块网卡的MAC地址。根据收集到的信息分析，得出网络拓扑，以便后续接入实物设备时虚拟网与实物设备建立链路。

(2)稳定阶段：此阶段主要任务是接收用户发送的远程配置信息，信息中包括虚拟网络节点与虚拟化服务器网卡的映射关系、以及实物设备在虚拟网络中的接入口，通过对这些配置信息进行分析，然后对系统中交换机进行初始化工作。从配置信息中得到新接入的实物设备与虚拟网络的接入点，得到接入点对应的交换机，然后配置实物接入系统中连接实物设备交换机的VLAN，使得实物设备与虚拟网络接入点处于同一VLAN下。在完成网络配置之后，需要对接入的实物进行设备配置，在本系统中将实物设备分为两种：终端设备(如主机，服务器等)、网络设备(如交换机，路由器等)。对于终端设备，需要配置其IP地址并且保证与虚拟网络接入点的IP地址在同一网段中，这样就能实现与虚拟网络中的虚拟节点通信；对于网络设备，系统对实物设备进行远程控制，在获取设备控制权之后改变接入的网络设备的配置信息，更改方式根据不同的品牌和类别的网络设备采取不同的配置方式，最终实现接入的网络设备能够与虚拟网络连通。

更改测试的虚拟网络时，对于统一接入的测试设备，不需要重新连接实物设备。只需要远程发送新的配置信息给实物设备接入系统的管理服务器，系统根据虚拟网络的变化，重新规划系统中交换机设备的配置，使得新的虚拟网络与实物设备相联通，重新配置实物设备使得实物设备与新的虚拟网络拓扑相连接。对于两种不同的实物设备处理方法与上述相同。

当实物设备成功接入到虚拟网络中时，本系统管理服务器上的实物设备监控模块收集实物设备通过rsyslog导出的日志信息进行收集和过滤，过滤使用正则表达式对导出的日志信息进行过滤，达到监控实物设备工作状态的目的。

(3)结束阶段：系统接收到结束命令时，进行系统清理。此阶段的主要任务是，清理系统中对应交换机设备的配置信息，还原接入实物设备的相关数据。

本发明同时公开了一种实物设备接入虚拟网络的方法，该方法能够在不改变实物设备连接关系的情况下，自动化更新接入的实物设备配置方式，从而实现与虚拟网络联通的目的。该方法主要思想如下：

首先对网络基础设施的连接关系进行自动化分析并得出拓扑连接关系，通过分析配置文件得出虚拟化服务器网卡与虚拟网络接口的对应关系，然后对管理服务器获取的虚拟网络接入区的MAC地址转发表和虚拟化服务器的MAC进行匹配得出虚拟网络接入区的接入交换机分析得到虚拟化服务器接口与接入交换机接口的映射关系，这样就得到了虚拟网络接口与接入交换机接口的映射；监控实物设备接入区交换机，当新的实物设备连接到实物设备接入区的交换机时，交换机会探测到实物设备的接入，并且向中央管理区的管理服务器发送通知信息，管理服务器根据接入的实物设备标识和数据库中的该实物设备的初始化信息进行比对，得到该设备的连接方式。在获得了虚拟网络映射接口和实物设备连接接口后，对中央管理区的核心交换机进行自动化配置，使得虚拟网络映射接口和实物设备连接接口处于同一VLAN下。最后，管理服务器可以通过远程控制的方式来改变该实物设备的配置：对于终端节点，系统会给出配置提示；对于网络设备系统会根据不同设备的品牌和型号进行自动化配置。

当虚拟网络动态变化时，对于实物设备接入系统而言，发生变化的只有虚拟网络映射的接口。重新计算出虚拟网络映射接口信息，然后动态调整核心区域交换机的配置，使得新的虚拟网络映射接口和实物设备连接接口处于同一VLAN下。然后用同样的方式对接入的实物设备进行配置。

与现有技术相比，本发明的积极效果为：

本发明公开了一种实物设备接入虚拟化网络的方法及系统，该系统能够自动检测到网络的变化，并根据不同的网络环境对实物设备进行动态配置；同时能够监控实物设备的运行情况，本发明具有如下优点：1)实物设备通过本系统接入到不同的虚拟网络中不需要重复配置；2)具有动态适应虚拟网络环境变化的能力；3)对接入的实物设备实现动态配置以适应不同的虚拟网络环境；4)可以对接入虚拟网络的实物设备进行监控。

附图说明

图1为实物设备接入系统硬件结构图；

图2为实物设备接入系统软件结构图；

图3为系统初始化及拓扑探测模块结构图；

图4为实物设备接入模块结构图；

图5为虚拟网络动态变化模块结构图；

图6为实物设备日志监控模块结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

本发明公开了一种实物设备接入虚拟网络的系统，主要由系统初始化及拓扑探测模块、实物设备接入模块、虚拟网络动态变化模块以及实物设备日志监控模块4部分组成。

下面，结合具体的实施例对本发明进行详细说明。

图3给出了系统初始化及拓扑探测模块的流程图，系统初始化模块的具体实施步骤如下：

(1)获取虚拟化服务器主机信息，远程获取虚拟化服务器的网络硬件信息，其中包括网卡MAC地址信息，并将信息记录到数据服务器；

(2)获取系统中交换机信息，其中包括交换机MAC地址转发表以及VLAN配置等相关信息；

(3)网络拓扑连接关系分析，通过将获取到的虚拟化服务器MAC地址和MAC地址转发表的信息进行匹配处理，若匹配成功则认为虚拟化服务器与交换机相应接口联通，即完成接口映射；

(4)拓扑变化检测。设定定时器，若定时器超时则对拓扑信息进行重新计算，若计算结果不同则认为网络拓扑发生变化，则重新进行网络接口映射；

图4给出了实物设备接入模块的流程图，实物设备接入模块的具体实施步骤如下：

(1)获取用户发出的任务相关信息，包括虚拟网络对应的接口映射等；

(2)读取实物设备相关信息，包括远程连接方式，实物设备连接接口和接入虚拟网络的标识等；

(3)配置核心交换机，根据获取到的虚拟网络映射接口和实物设备连接接口编号，将两个映射接口划分到同一个VLAN(虚拟局域网)中；

(4)实物设备相关配置，若实物设备为网络设备，则通过获取到的远程连接方式更新其配置信息；若实物设备为终端设备，则系统给出配置方式，如IP地址、网关等；

图5给出了虚拟网络动态变化模块的流程图，虚拟网络动态变化模块的具体实施步骤如下：

(1)虚拟网络拓扑分析，获取变化后的虚拟网络对应的接口映射信息；

(2)更新核心交换机配置，更新VLAN配置信息，使实物设备对应的映射接口和新的虚拟网络映射接口处于同一VLAN下；

(3)更新实物设备配置，若实物设备为网络设备，则通过获取到的远程连接方式，然后远程控制实物设备并且更新其配置信息；若实物设备为终端设备，则系统给出配置方式，如IP地址、网管等；

图6给出了实物设备日志监控模块的流程图，实物设备日志监控模块的具体实施步骤如下：

(1)远程配置实物设备，将实物设备日志信息导出到中央管理区的管理服务器中；

(2)管理服务器接收，根据过滤规则(日志产生的时间段，日志产生模块以及日志内容等)将收集到的日志信息进一步过滤；

(3)将过滤的结果保存到数据库或文件中。

Claims (9)

1.一种实物设备接入虚拟网络的方法，其步骤为：

1)管理服务器对系统中的所有交换机设备基础信息和虚拟化服务器信息进行采集，并根据采集的信息构建系统的网络拓扑；

2)管理服务器从收到的远程配置信息中得到新接入的实物设备、虚拟网络的接入点以及接入点对应的交换机，然后配置接入该实物设备的交换机的虚拟局域网VLAN，使得该实物设备与虚拟网络接入点处于同一虚拟局域网VLAN；然后对接入的该实物设备进行配置：如果该实物设备为终端设备，则将其IP地址配置为与虚拟网络接入点的IP地址在同一网段中；如果该实物设备为网络设备，则首先获取该实物设备的控制权之后改变该网络设备的配置信息，实现该网络设备能够与虚拟网络连通。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交换机设备基础信息包括：端口状态、交换机标识和MAC地址转发表；所述虚拟化服务器信息包括网卡的MAC地址。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述远程配置信息包括虚拟网络节点与虚拟化服务器网卡的映射关系、以及实物设备在虚拟网络中的接入口。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当实物设备成功接入到虚拟网络中时，管理服务器上的实物设备监控模块对该实物设备的日志信息进行收集和过滤。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，管理服务器设定定时器，若定时器超时则对网络拓扑进行重新计算，若网络拓扑发生变化，则重新进行网络接口映射。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当管理服务器收到结束命令时，清理系统中对应交换机设备的配置信息，还原实物设备的相关数据。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，管理服务器首先获取到网络设备的远程连接方式，然后远程控制该网络设备并且更新其配置信息，实现该网络设备能够与虚拟网络连通。

8.一种实物设备接入虚拟网络的系统，其特征在于，包括虚拟网络接入区、中央管理区和实物设备接入区；

虚拟网络接入区包含用于连接虚拟网络中的虚拟化服务器的虚拟化服务器接入交换机，该虚拟化服务器接入交换机与中央管理区的交换机连接；实物设备接入区包含实物设备接入交换机，该实物设备接入交换机用于连接实物设备或实物设备组成的子网络，并与中央管理区的交换机连接；中央管理区用于是记录虚拟网络和实物设备的状态，并且根据不同接入情况动态调整系统中设备的配置，中央管理区包含若干交换机以及通过交换机连接的管理服务器、数据服务器；

所述管理服务器，用于对系统中的所有交换机设备基础信息和虚拟化服务器信息进行采集，并根据采集的信息构建系统的网络拓扑；以及从收到的远程配置信息中得到新接入的实物设备、虚拟网络的接入点以及接入点对应的交换机，然后配置接入该实物设备的交换机的虚拟局域网VLAN，使得该实物设备与虚拟网络接入点处于同一虚拟局域网VLAN；然后对接入的该实物设备进行配置：如果该实物设备为终端设备，则将其IP地址配置为与虚拟网络接入点的IP地址在同一网段中；如果该实物设备为网络设备，则首先获取该实物设备的控制权之后改变该网络设备的配置信息，实现该网络设备能够与虚拟网络连通。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述交换机设备基础信息包括：端口状态、交换机标识和MAC地址转发表；所述虚拟化服务器信息包括网卡的MAC地址；所述远程配置信息包括虚拟网络节点与虚拟化服务器网卡的映射关系、以及实物设备在虚拟网络中的接入口。