CN105515992B - Vxlan网络中的流表项处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种VXLAN网络中的流表项处理方法及装置，其中，该方法包括：控制器为VTEP生成Openflow流表项，其中，生成的Openflow流表项的匹配字段中携带该条Openflow流表项对应的VNI；控制器将生成的Openflow流表项发送给VTEP。本申请通过在匹配字段中携带的VNI，在Openflow协议层面上能够非常容易的区分出多条目的地址相同的Openflow流表项，并且，VTEP在将其中的每一条Openflow流表项转化成路由转发表项时，能够确定出该条Openflow流表项转化成的路由转发表项属于匹配字段中携带的VNI，需要将该路由转发表项添加到该VNI对应的路由转发表中。

Description

VXLAN网络中的流表项处理方法及装置
技术领域
本申请涉及网络通信技术领域，特别涉及一种VXLAN网络中的流表项处理方法及装置。
背景技术
VXLAN(Virtual eXtensible Local Area Network，虚拟可扩展局域网)是一种Overlay(交叠)的网络技术，使用MAC(Media Access Control，媒体访问控制)in UDP(UserDatagram Protocol，用户数据包协议)的方法进行封装，即，将原始报文封装在UDP报文里。
VXLAN网络中包括：由多个主机组成的租户网络、VTEP(VXLAN Tunnel End Point，VXLAN隧道终端)，其中，VTEP是VXLAN网络的边缘设备，可以由物理交换机或者虚拟交换机实现，VTEP之间通过建立隧道来穿越三层网络进行数据通信。在VXLAN网络中，租户网络由VNI(VXLAN Network Identifier，VXLAN网络标识)唯一标识。源端VTEP将来自一租户网络中的源主机的报文封装成VXLAN报文后，通过隧道发送给目的端VTEP，目的端VTEP将接收到的VXLAN报文解封装后发送给目的主机。
SDN(Software Defined Network，软件定义网络)是一种新型的将网络设备的控制层面与转发层面分离的网络架构。在将SDN与VXLAN相结合的SDN VXLAN组网中，控制器与VTEP之间通过Openflow(开放流)协议建立连接，控制器通过向VTEP下发Openflow流表来控制VTEP上的数据流转发，即，控制器将生成的Openflow流表项下发给VTEP，VTEP将该Openflow流表项转化成路由转发表项并添加到对应VNI的路由转发表中；同时，控制器与VTEP之间通过Netconf(Network Configuration Protocol，网络配置协议)协议建立连接，控制器通过Netconf协议对VTEP进行配置，以弥补Openflow协议在静态配置下发方面的不足。
由于VXLAN网络支持不同租户间地址重叠，即，属于不同租户网络的主机的地址可以相同，因此，当同一VTEP连接的属于不同租户网络的N(N为大于1的自然数)个主机的地址相同时，假设该相同的地址记为地址1，此时，控制器会为该VTEP生成N条用于指导目的地址是该地址1的数据流转发的Openflow流表项，这N条Openflow流表项中的Match(匹配)字段的内容完全相同，并且，这N条Openflow流表项的优先级相同。这样，就会导致以下问题：
由于根据Openflow协议的规定，一条Openflow流表项以Match字段和优先级唯一标识，因此，控制器将这N条Openflow流表项下发给该VTEP之后，该VTEP无法在Openflow协议层面上区分这N条Openflow流表项，从而，在将这N条Openflow流表项中的每一条Openflow流表项转化成路由转发表项时，无法确定该条Openflow流表项对应于哪一个VNI，即，无法确定该条Openflow流表项转化成的路由转发表项需要添加到哪一个VNI对应的路由转发表中。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种VXLAN网络中的流表项处理方法及装置。
本申请的技术方案如下：
一方面，提供了一种VXLAN网络中的流表项处理方法，包括：
控制器为VTEP生成Openflow流表项，其中，生成的Openflow流表项的匹配字段中携带该条Openflow流表项对应的VNI；
控制器将生成的Openflow流表项发送给VTEP。
另一方面，还提供了一种VXLAN网络中的流表项处理方法，包括：
VTEP接收控制器发来的Openflow流表项，其中，接收到的Openflow流表项的匹配字段中携带该条Openflow流表项对应的VNI；
VTEP将接收到的Openflow流表项转化成路由转发表项，将转化得到的路由转发表项添加到该条Openflow流表项的匹配字段中携带的VNI对应的路由转发表中。
又一方面，还提供了一种VXLAN网络中的流表项处理装置，该装置应用于控制器中，该装置包括：
表项生成模块，用于为VTEP生成Openflow流表项，其中，生成的Openflow流表项的匹配字段中携带该条Openflow流表项对应的VNI；
发送模块，用于将表项生成模块生成的Openflow流表项发送给VTEP。
又一方面，还提供了一种VXLAN网络中的流表项处理装置，该装置应用于VTEP中，该装置包括：
接收模块，用于接收控制器发来的Openflow流表项，其中，接收到的Openflow流表项的匹配字段中携带该条Openflow流表项对应的VNI；
转化添加模块，用于将接收模块接收到的Openflow流表项转化成路由转发表项，将转化得到的路由转发表项添加到该条Openflow流表项的匹配字段中携带的VNI对应的路由转发表中。
本申请的以上技术方案中，在Openflow流表项的匹配字段中携带该条Openflow流表项对应的VNI，这样，在同一VTEP连接的属于不同VXLAN网络的N(N为大于1的自然数)个主机的地址相同，记为地址1的情况下，控制器为该VTEP生成的每一条用于指导目的地址为地址1的数据流转发的Openflow流表项的匹配字段中，均会携带该条Openflow流表项对应的VNI，控制器将生成的N条Openflow流表项下发给该VTEP之后，该VTEP通过匹配字段中携带的VNI，在Openflow协议层面上能够非常容易的区分出这N条Openflow流表项，并且，该VTEP在将其中的每一条Openflow流表项转化成路由转发表项时，能够确定出该条Openflow流表项转化成的路由转发表项属于匹配字段中携带的VNI，需要将该路由转发表项添加到该VNI对应的路由转发表中。
附图说明
图1是一种SDN VXLAN的典型组网示意图；
图2是本申请一实施例的VXLAN网络中的流表项处理方法的流程图；
图3是本申请一实施例的包含流表项处理装置的控制器的硬件结构示意图；
图4是本申请一实施例的包含流表项处理装置的VTEP的硬件结构示意图。
具体实施方式
在如图1所示的SDN VXLAN组网中，VTEP1通过端口Port1连接主机1、通过Port2连接主机3，VTEP2通过Port1连接主机2、通过Port2连接主机4；主机1和主机2属于同一租户网络，即属于VNI 10000的VXLAN网络，主机3和主机4属于同一租户网络，即属于VNI 10001的VXLAN网络；主机1和主机3的IP(Internet Protocol，因特网协议)地址相同，均为10.1.1.1/24，主机2和主机4的IP地址相同，均为10.1.1.1/24。
控制器通过Netconf协议分别在VTEP1和VTEP2上创建一个VXLAN Tunnel接口，均记为VXLAN Tunnel 1；为每一个VXLAN Tunnel接口设置远端IP地址，即，设置VTEP1上的VXLAN Tunnel 1的目的IP地址是VTEP2的IP地址，以及设置VTEP2上的VXLAN Tunnel 1的目的IP地址是VTEP1的IP地址，以便建立VTEP1与VTEP2之间的隧道连接。隧道连接建立完毕后，对于需要从VXLAN Tunnel 1发出的原始报文，VTEP1或VTEP2会通过添加隧道头部(外层多个字节的UDP报文头部)将该原始报文封装成VXLAN报文后转发出去，同样，对于从VXLANTunnel 1收到的VXLAN报文，VTEP1或VTEP2会弹出该VXLAN报文的隧道头部，并将得到的原始报文转发出去。
为了实现属于同一租户网络的主机之间的数据互通，VETP1和VTEP2上需要保存有对应于VNI 10000的路由转发表和对应于VNI 10001的路由转发表。以下，以VTEP1为例进行说明。
VTEP1上的对应于VNI 10000的路由转发表如表1所示，对应于VNI 10001的路由转发表如表2所示：
表1 VNI 10000对应的路由转发表
序号 DIP(目的IP地址) 出接口 VNI
1 10.1.1.1/32 Port1 N/A(无效值，或空)
2 10.1.1.2/32 VXLAN Tunnel 1 10000
表2 VNI 10001对应的路由转发表
序号 DIP 出接口 VNI
1 10.1.1.1/32 Port2 N/A
2 10.1.1.2/32 VXLAN Tunnel 1 10001
在VTEP1上，设置Port1加入VNI 10000，Port2加入VNI 10001。
由于VTEP上的路由转发表项是由控制器下发给VTEP的Openflow流表项转化得到的，因此，控制器需要为VTEP1生成对应的4条Openflow流表项，如表1所示的路由转发表项对应的Openflow流表项如表3所示，如表2所示的路由转发表项对应的Openflow流表项如表4所示：
表3
表4
可以看出，表3中序号为1的Openflow流表项与表4中序号为1的Openflow流表项中的Match字段的内容完全相同，表3中序号为2的Openflow流表项与表4中序号为2的Openflow流表项中的Match字段的内容完全相同，并且，这4条Openflow流表项的优先级相同。
根据Openflow协议的规定，一条Openflow流表项以Match字段和优先级唯一标识。这样，表3中序号为1的Openflow流表项与表4中序号为1的Openflow流表项在Openflow协议层面上是无法区分的，表3中序号为2的Openflow流表项与表4中序号为2的Openflow流表项在Openflow协议层面上是无法区分的。从而，控制器将如表3和表4所示的4条Openflow流表项下发给VTEP1之后，VTEP1无法区分表3中序号为1的Openflow流表项和表4中序号为1的Openflow流表项，并且，在将这2条Openflow流表项转化成路由转发表项时，无法确定哪一条Openflow流表项对应于哪一个VNI，即，无法确定哪一条Openflow流表项转化成的路由转发表项需要添加到哪一个VNI对应的路由转发表中，对于表3中序号为2的Openflow流表项和表4中序号为2的Openflow流表项也同样如此。
为了解决现有技术中存在的上述问题，本申请以下实施例中提供了一种可以应用于如图1所示的VXLAN网络中的流表项处理方法，以及一种可以应用该方法的装置。
在本申请实施例的方法中，控制器为VTEP生成Openflow流表项，其中，生成的Openflow流表项的匹配字段中携带该条Openflow流表项对应的VNI；然后，控制器将生成的Openflow流表项发送给该VTEP。该VTEP接收到控制器发来的该条Openflow流表项之后，将该条Openflow流表项转化成路由转发表项，将转化得到的路由转发表项添加到该条Openflow流表项的匹配字段中携带的VNI对应的路由转发表中。其中，该VNI可以在Openflow协议中规定的OXM_OF_PBB_ISID(运营商骨干桥接技术中的业务实例标识)字段中携带。
上述方法应用于同一VTEP(为了描述方便，称为第一VTEP)连接的属于不同VXLAN网络的N(N为大于1的自然数)个主机的地址相同(为了描述方便，将该相同的地址称为第一地址)的应用场景中时，此时的流表项处理方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤S102，控制器为第一VTEP生成N条用于指导目的地址为第一地址的数据流转发的Openflow流表项，其中，每一条Openflow流表项的匹配字段中的OXM_OF_PBB_ISID字段中携带该条Openflow流表项对应的VNI；
在现有的Openflow协议中，Match字段里面存在一个可选字段：OXM_OF_PBB_ISID，OXM_OF_PBB_ISID字段目前在VXLAN网络中并没有被赋予任何含义。因此，本申请中可以使用OXM_OF_PBB_ISID字段来携带Openflow流表项对应的VNI。
显然，还可以使用其它类似字段或者扩展的自定义字段来携带Openflow流表项对应的VNI，本申请对此不做限定。
步骤S104，控制器将生成的N条Openflow流表项发送给第一VTEP；
步骤S106，第一VTEP接收控制器发来的N条用于指导目的地址为第一地址的数据流转发的Openflow流表项；
步骤S108，第一VTEP针对接收到的每一条Openflow流表项，将该条Openflow流表项转化成路由转发表项，将转化得到的路由转发表项添加到OXM_OF_PBB_ISID字段携带的VNI对应的路由转发表中。
具体的，在步骤S108中，第一VTEP针对接收到的每一条Openflow流表项，将该条Openflow流表项的匹配字段中的OXM_OF_PBB_ISID字段取出；根据该条Openflow流表项的剩余各个字段，得到对应的路由转发表项；将得到的路由转发表项添加到OXM_OF_PBB_ISID字段携带的VNI对应的路由转发表中。
以上的第一VTEP和第一地址中的第一与顺序无关，只是为了描述方便和清楚而做出的命名。
本申请上述实施例的技术方案中，在Openflow流表项的匹配字段中携带该条Openflow流表项对应的VNI，这样，在同一VTEP连接的属于不同VXLAN网络的N(N为大于1的自然数)个主机的地址相同，记为地址1的情况下，控制器为该VTEP生成的每一条用于指导目的地址为地址1的数据流转发的Openflow流表项的匹配字段中，均会携带该条Openflow流表项对应的VNI，控制器将生成的N条Openflow流表项下发给该VTEP之后，该VTEP通过匹配字段中携带的VNI，在Openflow协议层面上能够非常容易的区分出这N条Openflow流表项，并且，该VTEP在将其中的每一条Openflow流表项转化成路由转发表项时，能够确定出该条Openflow流表项转化成的路由转发表项属于匹配字段中携带的VNI，需要将该路由转发表项添加到该VNI对应的路由转发表中。
仍以图1所示的组网中的VTEP1为例进行说明。控制器按照上述步骤S102为VTEP1生成4条Openflow流表项，如表5所示：
表5
显然，在Match字段中引入OXM_OF_PBB_ISID字段用于携带Openflow流表项对应的VNI之后，由于对应于不同VNI的Openflow流表项的Match字段中的OXM_OF_PBB_ISID字段的值不同，因此，在Openflow层面上已经能够非常容易的区分目的地址相同的Openflow流表项。
控制器将如表5所示的4条Openflow流表项下发给VTEP1。VTEP1收到这4条Openflow流表项之后，能够根据Match字段中的OXM_OF_PBB_ISID字段对Openflow流表项进行区分，然后，VTEP1可以将每一条Openflow流表项转化成对应VNI内的路由转发表项。每一条Openflow流表项的转化过程可以如下：将OXM_OF_PBB_ISID字段取出，然后将该字段的值处理成VNI值，将Openflow流表项中的其他字段转化成路由转发表项中的对应字段，将转化得到的路由转发表项添加到与该VNI值对应的路由转发表中。这样，VTEP1将如表5所示的序号为1和2的2条Openflow流表项进行转化后，可以得到如表3所示的对应于VNI 10000的2条路由转发表项；将如表5所示的序号为3和4的2条Openflow流表项进行转化后，可以得到如表4所示的对应于VNI 10001的2条路由转发表项。
本申请具体实施例的VXLAN网络上的控制器和VTEP是可以软硬件结合的可编程设备。从硬件层面而言，控制器的硬件架构示意图具体可以参见图3，VTEP的硬件架构示意图具体可以参见图4。
图3为本申请具体实施例中包含流表项处理装置的控制器的硬件结构示意图。该控制器中包括：非易失性存储器、CPU(中央处理器)、转发芯片、内存和其它硬件；其中：
非易失性存储器，用于存储指令代码；所述指令代码被CPU执行时完成的操作主要为内存中的流表项处理装置完成的功能。
CPU，用于与转发芯片通信，将生成的Openflow流表项发送给转发芯片；用于与非易失性存储器通信，读取和执行非易失性存储器中存储的所述指令代码，完成上述流表项处理装置完成的功能。
转发芯片，用于将CPU发来的Openflow流表项发送给VTEP；
内存，当非易失性存储器中的所述指令代码被执行时完成的操作主要为内存中的流表项处理装置完成的功能。
如图3所示，从软件层面而言，应用于控制器中的流表项处理装置中包括以下模块：表项生成模块301和发送模块302，其中，
表项生成模块301，用于为VTEP生成Openflow流表项，其中，生成的Openflow流表项的匹配字段中携带该条Openflow流表项对应的VNI；
发送模块302，用于将表项生成模块301生成的Openflow流表项发送给VTEP。
其中，VNI在Openflow协议中规定的OXM_OF_PBB_ISID字段中携带。
图4为本申请具体实施例中包含流表项处理装置的VTEP的硬件结构示意图。该VTEP中包括：非易失性存储器、CPU、转发芯片、内存和其它硬件；其中：
非易失性存储器，用于存储指令代码；所述指令代码被CPU执行时完成的操作主要为内存中的流表项处理装置完成的功能。
CPU，用于与转发芯片通信，接收转发芯片发来的Openflow流表项；用于与非易失性存储器通信，读取和执行非易失性存储器中存储的所述指令代码，完成上述流表项处理装置完成的功能。
转发芯片，用于将控制器发来的Openflow流表项上送给CPU；
内存，当非易失性存储器中的所述指令代码被执行时完成的操作主要为内存中的流表项处理装置完成的功能。
如图4所示，从软件层面而言，应用于VTEP中的流表项处理装置中包括以下模块：接收模块401和转化添加模块402，其中，
接收模块401，用于接收控制器发来的Openflow流表项，其中，接收到的Openflow流表项的匹配字段中携带该条Openflow流表项对应的VNI；
转化添加模块402，用于将接收模块401接收到的Openflow流表项转化成路由转发表项，将转化得到的路由转发表项添加到该条Openflow流表项的匹配字段中携带的VNI对应的路由转发表中。
其中，VNI在Openflow协议中规定的OXM_OF_PBB_ISID字段中携带
其中，转化添加模块402中可以包括：取出单元4021、处理单元4022和表项添加单元4023，其中，
取出单元4021，用于将接收模块401接收到的Openflow流表项的匹配字段中的OXM_OF_PBB_ISID字段取出；
处理单元4022，用于在取出单元4021将接收模块401接收到的Openflow流表项的匹配字段中的OXM_OF_PBB_ISID字段取出之后，根据该条Openflow流表项的剩余各个字段，得到对应的路由转发表项；
表项添加单元4023，用于将处理单元4022得到的路由转发表项，添加到取出单元4021取出的OXM_OF_PBB_ISID字段携带的VNI对应的路由转发表中。
上述的应用于控制器或VTEP中的流表项处理装置作为一个逻辑意义上的装置，其是通过CPU将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。当对应的计算机程序指令被执行时，形成的流表项处理装置用于按照上述实施例中的流表项处理方法执行相应操作。
综上，本申请以上实施例可以达到以下技术效果：
本申请实施例的技术方案中，在Openflow流表项的匹配字段中携带该条Openflow流表项对应的VNI，这样，在同一VTEP连接的属于不同VXLAN网络的N(N为大于1的自然数)个主机的地址相同，记为地址1的情况下，控制器为该VTEP生成的每一条用于指导目的地址为地址1的数据流转发的Openflow流表项的匹配字段中，均会携带该条Openflow流表项对应的VNI，控制器将生成的N条Openflow流表项下发给该VTEP之后，该VTEP通过匹配字段中携带的VNI，在Openflow协议层面上能够非常容易的区分出这N条Openflow流表项，并且，该VTEP在将其中的每一条Openflow流表项转化成路由转发表项时，能够确定出该条Openflow流表项转化成的路由转发表项属于匹配字段中携带的VNI，需要将该路由转发表项添加到该VNI对应的路由转发表中。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种虚拟可扩展局域网VXLAN网络中的流表项处理方法，其特征在于，包括：
在VXLAN隧道终端VTEP连接的属于不同VXLAN网络的N个主机IP地址存在相同的情况下，N>1，控制器为所述VTEP生成开放流Openflow流表项，其中，生成的Openflow流表项的匹配字段中携带该条Openflow流表项对应的VXLAN网络标识VNI和目的IP地址，目的IP地址相同的openflow流表项所携带的VNI不同；
所述控制器将所述生成的Openflow流表项发送给所述VTEP。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述VNI在Openflow协议中规定的OXM_OF_PBB_ISID字段中携带。
3.一种虚拟可扩展局域网VXLAN网络中的流表项处理方法，其特征在于，包括：
VXLAN隧道终端VTEP接收控制器发来的开放流Openflow流表项，其中，接收到的Openflow流表项的匹配字段中携带该条Openflow流表项对应的VXLAN网络标识VNI和目的IP地址，其中，目的IP地址相同的openflow流表项所携带的VNI不同；
所述VTEP将所述接收到的Openflow流表项转化成路由转发表项，将转化得到的路由转发表项添加到该条Openflow流表项的匹配字段中携带的VNI对应的路由转发表中。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述VNI在Openflow协议中规定的OXM_OF_PBB_ISID字段中携带。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将转化得到的路由转发表项添加到该条Openflow流表项的匹配字段中携带的VNI对应的路由转发表中的方法包括：
将该条Openflow流表项的匹配字段中的OXM_OF_PBB_ISID字段取出；
根据该条Openflow流表项的剩余各个字段，得到对应的路由转发表项；
将得到的路由转发表项添加到所述OXM_OF_PBB_ISID字段携带的VNI对应的路由转发表中。
6.一种虚拟可扩展局域网VXLAN网络中的流表项处理装置，其特征在于，所述装置应用于控制器中，所述装置包括：
表项生成模块，用于在VXLAN隧道终端VTEP连接的属于不同VXLAN网络的N个主机IP地址存在相同的情况下，N>1，为所述VTEP生成开放流Openflow流表项，其中，生成的Openflow流表项的匹配字段中携带该条Openflow流表项对应的VXLAN网络标识VNI和目的IP地址，目的IP地址相同的openflow流表项所携带的VNI不同；
发送模块，用于将所述表项生成模块生成的Openflow流表项发送给所述VTEP。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述VNI在Openflow协议中规定的OXM_OF_PBB_ISID字段中携带。
8.一种虚拟可扩展局域网VXLAN网络中的流表项处理装置，其特征在于，所述装置应用于VXLAN隧道终端VTEP中，所述装置包括：
接收模块，用于接收控制器发来的开放流Openflow流表项，其中，接收到的Openflow流表项的匹配字段中携带该条Openflow流表项对应的VXLAN网络标识VNI和目的IP地址，其中，目的IP地址相同的openflow流表项所携带的VNI不同；
转化添加模块，用于将所述接收模块接收到的Openflow流表项转化成路由转发表项，将转化得到的路由转发表项添加到该条Openflow流表项的匹配字段中携带的VNI对应的路由转发表中。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述VNI在Openflow协议中规定的OXM_OF_PBB_ISID字段中携带。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述转化添加模块包括：
取出单元，用于将所述接收模块接收到的Openflow流表项的匹配字段中的OXM_OF_PBB_ISID字段取出；
处理单元，用于在所述取出单元将所述接收模块接收到的Openflow流表项的匹配字段中的OXM_OF_PBB_ISID字段取出之后，根据该条Openflow流表项的剩余各个字段，得到对应的路由转发表项；
表项添加单元，用于将所述处理单元得到的路由转发表项，添加到所述取出单元取出的OXM_OF_PBB_ISID字段携带的VNI对应的路由转发表中。
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