CN105591923B - 一种转发表项的存储方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种转发表项的存储方法和装置，该方法包括：获得转发表项，并将所述转发表项保存在软件转发表中；判断所述转发表项是否为所述网络设备下挂的设备对应的转发表项；如果是，则将所述转发表项下发到转发芯片的硬件转发表中；接收所述转发芯片上送的数据报文，所述数据报文在所述硬件转发表中没有对应的转发表项；如果所述数据报文匹配到软件转发表中的转发表项，则按照匹配到的转发表项对所述数据报文进行处理，并将匹配到的转发表项下发到转发芯片的硬件转发表中。通过本发明的技术方案，可以减少在转发芯片的硬件转发表中存储的转发表项数量，避免转发芯片的硬件转发表被转发表项占满。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种转发表项的存储方法和装置。
背景技术
随着用户对弹性可扩展要求、归一化要求的增加，Spine(脊)-Leaf(叶)的扁平化网络在数据中心得到大量应用。Spine节点为扁平化网络架构的脊节点，Spine节点只与Leaf节点连接，如果将Spine-Leaf网络下的设备比作一台设备，则Spine节点相当于设备的背板。Leaf节点为扁平化网络架构的叶节点，Leaf节点与主机连接，是主机的接入节点，如果将Spine-Leaf网络下的设备比作一台设备，则Leaf节点相当于设备的接口板。
为了使Leaf节点的转发芯片(即硬件芯片)能够进行数据报文转发，转发芯片会维护硬件转发表，并在转发芯片的硬件转发表中存储Leaf节点所在网络中的所有设备对应的转发表项，使得Leaf节点的转发芯片基于硬件转发表存储的转发表项进行数据报文转发。
由于转发芯片的硬件转发表的规格有限(即能够存储的转发表项的数量有限)，当Leaf节点所在网络中的设备数量很多时，转发芯片的硬件转发表可能无法记录Leaf节点所在网络中的所有设备对应的转发表项，而针对无法存储到转发芯片的硬件转发表中的转发表项，其对应的数据报文将无法通过转发芯片进行转发。
发明内容
本发明提供一种转发表项的存储方法，应用于网络设备的处理器上，所述方法包括以下步骤：
获得转发表项，并将所述转发表项保存在软件转发表中；
判断所述转发表项是否为所述网络设备下挂的设备对应的转发表项；如果是，则将所述转发表项下发到转发芯片的硬件转发表中；
接收所述转发芯片上送的数据报文，所述数据报文在所述硬件转发表中没有对应的转发表项；
如果所述数据报文匹配到软件转发表中的转发表项，则按照匹配到的转发表项对所述数据报文进行处理，并将匹配到的转发表项下发到转发芯片的硬件转发表中。
本发明提供一种转发表项的存储装置，所述转发表项的存储装置应用在网络设备上，且所述转发表项的存储装置包括：
处理器，用于获得转发表项，并将所述转发表项保存在软件转发表中；判断所述转发表项是否为所述网络设备下挂的设备对应的转发表项；如果是，则将所述转发表项下发到转发芯片的硬件转发表中；接收所述转发芯片上送的数据报文，所述数据报文在所述硬件转发表中没有对应的转发表项；如果所述数据报文匹配到软件转发表中的转发表项，则按照匹配到的转发表项对所述数据报文进行处理，并将匹配到的转发表项下发到转发芯片的硬件转发表中；
转发芯片，用于在接收到所述处理器下发的转发表项时，将收到的转发表项存储到硬件转发表中；在收到数据报文时，如果在硬件转发表中没有所述数据报文对应的转发表项，则将所述数据报文上送给所述处理器。
基于上述技术方案，本发明实施例中，可以减少在转发芯片的硬件转发表中存储的转发表项数量，避免转发芯片的硬件转发表被转发表项占满，当需要在转发芯片的硬件转发表中存储新的转发表项时，使得转发芯片的硬件转发表能够存储新的转发表项，避免数据报文无法通过转发芯片进行转发的问题。
附图说明
图1是本发明一种实施方式中的Spine-Leaf网络的组网示意图；
图2是本发明一种实施方式中的转发表项的存储方法的流程图；
图3是本发明一种实施方式中的转发表项的存储装置的结构图。
具体实施方式
针对现有技术中存在的问题，本发明实施例中提出一种转发表项的存储方法，应用在网络设备的处理器上。在Spine-Leaf网络中，该网络设备可以为Spine-Leaf网络的Leaf节点。在Spine-Leaf网络中，Spine节点只与Leaf节点连接，Leaf节点与主机连接或者与主机上配置的虚拟机连接。此外，Spine节点与Leaf节点之间可以通过Overlay(覆盖)网络连接，如Overlay网络可以为VXLAN(Virtual eXtensible Local Area Network，可扩展虚拟局域网)网络，其它类型Overlay网络的处理与VXLAN网络的处理类似，后续不再赘述。
如图1所示，为Spine-Leaf网络的组网示意图，Spine节点1通过VXLAN网络连接Leaf节点1、Leaf节点2和Leaf节点3，Spine节点2通过VXLAN网络连接Leaf节点1、Leaf节点2和Leaf节点3。此外，Leaf节点1下挂的设备为虚拟机1、虚拟机2和虚拟机3，且虚拟机1、虚拟机2和虚拟机3部署在主机1。Leaf节点2下挂的设备为虚拟机4、虚拟机5和虚拟机6，且虚拟机4、虚拟机5和虚拟机6部署在主机2。Leaf节点3下挂的设备为主机3。
在上述应用场景下，如图2所示，该转发表项的存储方法包括以下步骤：
步骤201，获得转发表项，并将该转发表项保存在软件转发表中。
其中，该转发表项可以为用于指导数据报文转发的表项，其可以是三层转发表项。例如，该转发表项可以包括但不限于：ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)表项、和/或ND(Neighbor Discover，邻居发现)表项等。
步骤202，判断该转发表项是否为本网络设备下挂的设备对应的转发表项。如果是，则执行步骤203。如果否，则当前结束对该转发表项的处理，在后续过程中，如果接收到转发芯片上送的数据报文，则执行步骤204。
步骤203，将该转发表项下发到转发芯片的硬件转发表中。
其中，软件转发表是指在网络设备的控制层面维护的转发表，如在内存中维护的转发表。硬件转发表是指在网络设备的转发芯片维护的转发表。
本发明实施例中，当转发表项是本网络设备下挂的设备对应的转发表项时，则该转发表项即被保存在软件转发表中，又被下发到转发芯片的硬件转发表中。当转发表项不是本网络设备下挂的设备对应的转发表项时，则该转发表项只被保存在软件转发表中，而不会被下发到转发芯片的硬件转发表中。
在图1中，当转发表项是本Leaf节点下挂的设备对应的转发表项时，则在本Leaf节点的软件转发表中存储该转发表项，并在本Leaf节点的转发芯片的硬件转发表中存储该转发表项。当转发表项是其它Leaf节点下挂的设备对应的转发表项时，则只在本Leaf节点的软件转发表中存储该转发表项，但是不在本Leaf节点的转发芯片的硬件转发表中存储该转发表项。
在图1中，Leaf节点1的处理器在获得虚拟机1对应的转发表项1时，转发表项1是Leaf节点1下挂的设备对应的转发表项，同理，虚拟机2对应的转发表项2、虚拟机3对应的转发表项3是Leaf节点1下挂的设备对应的转发表项。Leaf节点1的处理器在获得虚拟机4对应的转发表项4时，转发表项4是Leaf节点2下挂的设备2对应的转发表项，不是Leaf节点1下挂的设备对应的转发表项，同理，虚拟机5对应的转发表项5、虚拟机6对应的转发表项6、主机3对应的转发表项7不是Leaf节点1下挂的设备对应的转发表项。因此，Leaf节点1的处理器在软件转发表中存储转发表项1，并在转发芯片的硬件转发表中存储转发表项1，在软件转发表中存储转发表项2，并在转发芯片的硬件转发表中存转发表项2，在软件转发表中存储转发表项3，并在转发芯片的硬件转发表中存储转发表项3。Leaf节点1的处理器在软件转发表中存储转发表项4、转发表项5、转发表项6、转发表项7。基于上述过程，软件转发表存储有转发表项1、转发表项2、转发表项3、转发表项4、转发表项5、转发表项6和转发表项7，而转发芯片的硬件转发表存储有转发表项1、转发表项2、转发表项3。此外，Leaf节点2和Leaf节点3的处理过程，与Leaf节点1的处理过程类似，在此不再详加赘述。
本发明实施例中，获得转发表项的过程，具体可以包括但不限于如下方式：通过学习的方式获得本网络设备下挂的设备对应的转发表项；或者，接收来自其它网络设备的通知报文，并从通知报文中获得该其它网络设备下挂的设备对应的转发表项。
其中，Leaf节点1在获得虚拟机1、虚拟机2、虚拟机3对应的转发表项时，由于Leaf节点与虚拟机1、虚拟机2、虚拟机3下挂均下挂于Leaf节点1中，因此可以直接通过学习的方式获得相应的转发表项。例如，基于虚拟机1的ARP请求报文，可以学习到虚拟机1对应的ARP表项。Leaf节点1在获得虚拟机4、虚拟机5、虚拟机6、主机3对应的转发表项时，虚拟机4、虚拟机5、虚拟机6、主机3下挂于其它Leaf节点，可以通过接收来自其它网络设备的通知报文的方式获得相应的转发表项。例如，Leaf节点2将虚拟机4、虚拟机5、虚拟机6对应的转发表项封装到通知报文，该通知报文为采用VXLAN方式封装的报文，并将该通知报文发送给Leaf节点1，由Leaf节点1对通知报文进行VXLAN解封装，并从VXLAN解封装后的通知报文中获得虚拟机4、虚拟机5、虚拟机6对应的转发表项。
基于上述技术方案，本发明实施例中，可以减少在转发芯片的硬件转发表中存储的转发表项数量，避免转发芯片的硬件转发表被转发表项占满，当需要在转发芯片的硬件转发表中存储新的转发表项时，使得转发芯片的硬件转发表能够存储新的转发表项，避免数据报文无法通过转发芯片进行转发的问题。
基于上述处理流程，由于Leaf节点1的转发芯片的硬件转发表中存储有Leaf节点1下挂的所有设备对应的转发表项。因此，Leaf节点1下挂的设备之间可通过已存储在硬件转发表中的转发表项进行数据报文转发。例如，Leaf1节点的转发芯片接收到虚拟机1发送给虚拟机2的数据报文，由于转发芯片上的硬件转发表中已存储虚拟机2对应的转发表项，因此不需要将数据报文上送Leaf节点1的处理器，根据硬件转发表中已存储虚拟机2对应的转发表项进行转发即可。
在实际应用中，由于Leaf节点1下挂的设备所对应的转发表项的数量不会很多，因此，通过在转发芯片的硬件转发表中存储少量的转发表项，即可以使得转发芯片能够直接将发送给Leaf节点1下挂的设备之间转发数据报文，从而避免所有数据报文均上送处理器进行处理。
当Leaf节点1的转发芯片收到本Leaf节点1下挂的设备发送给其它Leaf节点下挂的设备的数据报文(如虚拟机1发送给虚拟机5的数据报文或者虚拟机1发送给主机3的数据报文)时，由于转发芯片的硬件转发表中没有存储其它Leaf节点下挂的设备对应的转发表项，因此将数据报文上送处理器进行处理。
在此基础上，如图2所示，该转发表项的存储方法还可以包括以下步骤：
步骤204，在接收到转发芯片上送的数据报文(该数据报文在硬件转发表中没有对应的转发表项)时，如果数据报文匹配到软件转发表中的转发表项，则按照匹配到的转发表项对数据报文进行处理，并将匹配到的转发表项下发到转发芯片的硬件转发表中。之后，转发芯片再次接收到匹配该转发表项的数据报文时，可以直接利用本转发芯片的硬件转发表中存储的该转发表项发送该数据报文，而不需要再次将该数据报文上送处理器进行处理。
在图1中，当Leaf节点1的转发芯片接收到虚拟机1发送给虚拟机5的数据报文时，由于转发芯片的硬件转发表中没有存储虚拟机5对应的转发表项，因此将数据报文上送处理器进行处理。Leaf节点1的处理器在接收到转发芯片上送的数据报文时，由于该数据报文会匹配到软件转发表中存储的虚拟机5对应的转发表项5，因此利用软件转发表中存储的转发表项5发送该数据报文，并将软件转发表中存储的转发表项5存储到转发芯片的硬件转发表中。之后，转发芯片在接收到虚拟机1发送给虚拟机5的数据报文时，由于转发芯片的硬件转发表中存储有虚拟机5对应的转发表项5，因此可以直接利用硬件转发表中存储的转发表项5发送该数据报文，而不再将该数据报文上送处理器进行处理。
基于上述方式，当Leaf节点的转发芯片收到本Leaf节点下挂的设备发送给其它Leaf节点下挂的设备的数据报文时，可以按照需要在Leaf节点的转发芯片的硬件转发表中存储相关的转发表项，实现转发表项的按需存储。
本发明实施例中，针对硬件转发表中的其它网络设备下挂的设备对应的转发表项，还可以为该转发表项设置具有第一老化时长的老化定时器。其中，该第一老化时长可以根据实际经验任意设置，如该第一老化时长可以为60秒。在老化定时器超时时，到硬件转发表中读取该转发表项的命中结果；如果命中结果为命中，则重新刷新该老化定时器，并将该转发表项的命中结果修改为未命中；如果命中情况为未命中，则从硬件转发表中删除该转发表项，并删除老化定时器。
在图1中，Leaf节点1的处理器将转发表项5存储到转发芯片的硬件转发表后，由于转发表项5是非本Leaf节点1下挂的设备对应的转发表项，因此Leaf节点1的处理器为转发表项5设置老化定时器，如在软件转发表中存储的转发表项5中设置老化定时器。在老化定时器超时时，Leaf节点1的处理器到转发芯片的硬件转发表中读取转发表项5的命中情况。其中，在将转发表项5存储到转发芯片的硬件转发表时，将转发表项5的命中情况设置为未命中，在之后的过程中，如果转发芯片接收过匹配转发表项5的数据报文(如虚拟机1发送给虚拟机5的数据报文)，则转发芯片将转发表项5的命中情况修改为命中，否则，转发表项5的命中情况一直为未命中。Leaf节点1的处理器在读取转发表项5的命中情况时，如果命中情况为命中，则Leaf节点1的处理器重新设置老化定时器的老化时间，并将硬件转发表中的转发表项5的命中情况修改为未命中，等待下一次的老化定时器超时。如果命中情况为未命中，则Leaf节点1的处理器从转发芯片的硬件转发表中删除转发表项5，并删除老化定时器。
基于上述方式，可以将一定时间(老化定时器的老化时间)内没有数据报文命中的转发表项从转发芯片的硬件转发表中删除，以释放硬件转发表的空间。
本发明实施例中，与硬件转发表中的非本网络设备下挂的设备对应的转发表项的第一老化时长不同的是，针对硬件转发表中的本网络设备下挂的设备对应的转发表项，可以具有第二老化时长，且第二老化时长大于第一老化时长。在实际应用中，可以由网络设备的处理器为硬件转发表中的本网络设备下挂的设备对应的转发表项设置具有第二老化时长的老化定时器，该第二老化时长远大于第一老化时长，如该第二老化时长可以为24小时。网络设备的处理器也可以不为硬件转发表中的本网络设备下挂的设备对应的转发表项设置具有第二老化时长的老化定时器，即转发表项没有第二老化时长，即没有相应的老化定时器，此时第二老化时长为无穷大。
基于与上述方法同样的发明构思，本发明实施例中还提供一种转发表项的存储装置，该转发表项的存储装置应用在网络设备上。该转发表项的存储装置可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。如图3所示，为本发明提出的转发表项的存储装置的结构图，所述转发表项的存储装置包括：
处理器11，用于获得转发表项，并将所述转发表项保存在软件转发表中；判断所述转发表项是否为所述网络设备下挂的设备对应的转发表项；如果是，则将所述转发表项下发到转发芯片的硬件转发表中；接收所述转发芯片上送的数据报文，所述数据报文在所述硬件转发表中没有对应的转发表项；如果所述数据报文匹配到软件转发表中的转发表项，则按照匹配到的转发表项对所述数据报文进行处理，并将匹配到的转发表项下发到转发芯片的硬件转发表中；
转发芯片12，用于在接收到所述处理器11下发的转发表项时，将收到的转发表项存储到硬件转发表中；在收到数据报文时，如果在硬件转发表中没有所述数据报文对应的转发表项，则将所述数据报文上送给所述处理器11。
所述处理器11，具体用于在获得转发表项的过程中，通过学习的方式获得所述网络设备下挂的设备对应的转发表项；或者，接收来自其它网络设备的通知报文，并从所述通知报文中获得所述其它网络设备下挂的设备对应的转发表项。
所述处理器11，具体用于针对所述硬件转发表中的其它网络设备下挂的设备对应的转发表项，为该转发表项设置具有第一老化时长的老化定时器；在所述老化定时器超时时，到所述硬件转发表中读取该转发表项的命中结果；如果所述命中结果为命中，则重新刷新所述老化定时器，并将该转发表项的命中结果修改为未命中；如果所述命中情况为未命中，则从所述硬件转发表中删除该转发表项，并删除所述老化定时器。
针对所述硬件转发表中的所述网络设备下挂的设备对应的转发表项，具有第二老化时长，其中，所述第二老化时长大于所述第一老化时长。
所述网络设备为脊Spine-叶Leaf网络中的Leaf节点，所述转发表项包括地址解析协议ARP表项和/或邻居发现ND表项。
其中，本发明装置的各个模块可以集成于一体，也可以分离部署。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可进一步拆分成多个子模块。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种转发表项的存储方法，其特征在于，应用于网络设备的处理器上，所述方法包括以下步骤：
获得转发表项，并将所述转发表项保存在软件转发表中；
判断所述转发表项是否为所述网络设备下挂的设备对应的转发表项；如果是，则将所述转发表项下发到转发芯片的硬件转发表中；
接收所述转发芯片上送的数据报文，所述数据报文在所述硬件转发表中没有对应的转发表项；
如果所述数据报文匹配到软件转发表中的转发表项，则按照匹配到的转发表项对所述数据报文进行处理，并将匹配到的转发表项下发到转发芯片的硬件转发表中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得转发表项，包括：
通过学习的方式获得所述网络设备下挂的设备对应的转发表项；或者，
接收来自其它网络设备的通知报文，并从所述通知报文中获得所述其它网络设备下挂的设备对应的转发表项。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
针对所述硬件转发表中的其它网络设备下挂的设备对应的转发表项，为该转发表项设置具有第一老化时长的老化定时器；
在所述老化定时器超时时，到所述硬件转发表中读取该转发表项的命中结果；如果所述命中结果为命中，则重新刷新所述老化定时器，并将该转发表项的命中结果修改为未命中；如果所述命中情况为未命中，则从所述硬件转发表中删除该转发表项，并删除所述老化定时器；其中，在将该转发表项存储到所述硬件转发表时，将该转发表项的命中情况设置为未命中，在之后的过程中，如果转发芯片接收过匹配该转发表项的数据报文，则转发芯片将该转发表项的命中情况修改为命中，否则，该转发表项的命中情况一直为未命中。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
针对所述硬件转发表中的所述网络设备下挂的设备对应的转发表项，具有第二老化时长，其中，所述第二老化时长大于所述第一老化时长。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述网络设备为脊Spine-叶Leaf网络中的Leaf节点，所述转发表项包括地址解析协议ARP表项和/或邻居发现ND表项。
6.一种转发表项的存储装置，其特征在于，所述转发表项的存储装置应用在网络设备上，且所述转发表项的存储装置包括：
处理器，用于获得转发表项，并将所述转发表项保存在软件转发表中；判断所述转发表项是否为所述网络设备下挂的设备对应的转发表项；如果是，则将所述转发表项下发到转发芯片的硬件转发表中；接收所述转发芯片上送的数据报文，所述数据报文在所述硬件转发表中没有对应的转发表项；如果所述数据报文匹配到软件转发表中的转发表项，则按照匹配到的转发表项对所述数据报文进行处理，并将匹配到的转发表项下发到转发芯片的硬件转发表中；
转发芯片，用于在接收到所述处理器下发的转发表项时，将收到的转发表项存储到硬件转发表中；在收到数据报文时，如果在硬件转发表中没有所述数据报文对应的转发表项，则将所述数据报文上送给所述处理器。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述处理器，具体用于在获得转发表项的过程中，通过学习的方式获得所述网络设备下挂的设备对应的转发表项；或者，接收来自其它网络设备的通知报文，并从所述通知报文中获得所述其它网络设备下挂的设备对应的转发表项。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述处理器，具体用于针对所述硬件转发表中的其它网络设备下挂的设备对应的转发表项，为该转发表项设置具有第一老化时长的老化定时器；在所述老化定时器超时时，到所述硬件转发表中读取该转发表项的命中结果；如果所述命中结果为命中，则重新刷新所述老化定时器，并将该转发表项的命中结果修改为未命中；如果所述命中情况为未命中，则从所述硬件转发表中删除该转发表项，并删除所述老化定时器；其中，在将该转发表项存储到所述硬件转发表时，将该转发表项的命中情况设置为未命中，在之后的过程中，如果转发芯片接收过匹配该转发表项的数据报文，则转发芯片将该转发表项的命中情况修改为命中，否则，该转发表项的命中情况一直为未命中。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
针对所述硬件转发表中的所述网络设备下挂的设备对应的转发表项，具有第二老化时长，其中，所述第二老化时长大于所述第一老化时长。
10.根据权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，所述网络设备为脊Spine-叶Leaf网络中的Leaf节点，所述转发表项包括地址解析协议ARP表项和/或邻居发现ND表项。
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