CN106302076A - 建立vxlan隧道的方法、系统及sdn控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建立VXLAN隧道的方法，包括：根据子网的网段对报文进行VNI标签的管理；利用网络拓扑图及所述报文中源地址与目的地址，计算所述源地址与所述目的地址之间的最佳链路；根据所述最佳链路，通过下发流表建立VXLAN隧道；通过对VNI标签进行管理，自动进行链路寻找，可有效提高VXLAN隧道的管理效率，降低用户学习成本，提高业务连续性与稳定性；本发明还公开了一种建立VXLAN隧道的系统及SDN控制器，具有上述效果。

Description

建立VXLAN隧道的方法、系统及SDN控制器
技术领域
本发明涉及云计算技术领域，特别涉及一种建立VXLAN隧道的方法、系统及SDN控制器。
背景技术
随着计算机技术的飞速发展，云计算，凭借其在系统利用率高、人力/管理成本低、灵活性/可扩展性强等方面表现出的优势，已经成为目前企业IT建设的新形态；而在云计算中，大量的采用和部署虚拟化是一个基本的技术模式。
服务器虚拟化技术的广泛部署，极大地增加了数据中心的计算密度；同时，为了实现业务的灵活变更，虚拟机VM(Virtual Machine)需要能够在网络中不受限迁移。实际上，对于数据中心而言，虚拟机迁移已经成为了一个常态性业务。虚拟机数量的快速增长与虚拟机迁移业务的日趋频繁，给传统的“二层+三层”数据中心网络带来了新的挑战：一方面对于同网段主机的通信而言，报文通过查询MAC表进行二层转发。服务器虚拟化后，数据中心中VM的数量比原有的物理机发生了数量级的增长，伴随而来的是虚拟机网卡MAC地址数量的空前增加，而接入侧二层设备的规格较小，MAC地址表项规模已经无法满足快速增长的VM数量。另一方面VLAN作为当前主流的网络隔离技术，在标准定义中只有12比特，也就是说可用的VLAN数量只有4000个左右，对于大型虚拟化云计算服务动辄上万甚至更多租户的场景而言，VLAN的隔离能力显然已经力不从心。
另外，虚拟机迁移要求在迁移过程中业务不能中断。要做到这一点，需要保证虚拟机迁移前后，其IP地址、MAC地址等参数维持不变。这就决定了，虚拟机迁移必须发生在一个二层域中。而传统数据中心网络的二层域，将虚拟机迁移限制在了一个较小的局部范围内。同时，SDN控制器的出现提供了良好的网络虚拟化和自动配置以适应其扩展性和多租户需求的功能，优化并提升了业务体验。以上挑战和机遇，为VXLAN的应用提出了迫切的要求，同时由于其管理的复杂性也带来了巨大的应用困难，将VXLAN与SDN控制器结合即基于SDN控制器自适应建立VXLAN隧道的方法可以有效解决该难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种建立VXLAN隧道的方法、系统及SDN控制器；通过对VNI标签进行管理，自动进行链路寻找，可有效提高VXLAN隧道的管理效率，降低用户学习成本，提高业务连续性与稳定性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种建立VXLAN隧道的方法，包括：
根据子网的网段对报文进行VNI标签的管理；
利用网络拓扑图及所述报文中源地址与目的地址，计算所述源地址与所述目的地址之间的最佳链路；
根据所述最佳链路，通过下发流表建立VXLAN隧道。
其中，通过下发流表建立VXLAN隧道之后，还包括：
对所述VXLAN隧道中的链路事件进行监听，确定异常链路；
阻断所述异常链路传输的报文，并重新进行VXLAN隧道的建立，通过重新建立的VXLAN隧道发送报文。
其中，所述根据子网的网段对报文进行VNI标签的管理，包括：
配置VXLAN-ID与子网之间的关系；
对接收到的报文进行分析，确定子网与VNI之间的对应关系，并根据所述对应关系对VNI标签进行管理。
其中，对接收到的报文进行分析，确定子网与VNI之间的对应关系，并根据所述对应关系对VNI标签进行管理，包括：
对接收到的报文进行分析，若所述报文为虚拟机发出的流量则在所述报文中添加VNI；若虚拟交换机接收到的流量的目的虚拟机与所述虚拟交换机直接相连则剥离VNI。
其中，通过下发流表建立VXLAN隧道之后，还包括：
当所述VXLAN隧道中无流量通过的时间达到阈值或所述VXLAN隧道的一端主机下线，则删除对应的VXLAN隧道，并将对应的流表进行清除。
本发明还提供一种建立VXLAN隧道的系统，包括：
VNI标签管理模块，用于根据子网的网段对报文进行VNI标签的管理；
链路计算模块，用于利用网络拓扑图及所述报文中源地址与目的地址，计算所述源地址与所述目的地址之间的最佳链路；
隧道建立模块，用于根据所述最佳链路，通过下发流表建立VXLAN隧道。
其中，还包括：
异常处理模块，用于对所述VXLAN隧道中的链路事件进行监听，确定异常链路；阻断所述异常链路传输的报文，并重新进行VXLAN隧道的建立，通过重新建立的VXLAN隧道发送报文。
其中，所述VNI标签管理模块，包括：
配置单元，用于配置VXLAN-ID与子网之间的关系；
VNI标签管理单元，用于对接收到的报文进行分析，确定子网与VNI之间的对应关系，并根据所述对应关系对VNI标签进行管理。
其中，还包括：
隧道删除模块，用于当所述VXLAN隧道中无流量通过的时间达到阈值或所述VXLAN隧道的一端主机下线，则删除对应的VXLAN隧道，并将对应的流表进行清除。
本发明还提供一种SDN控制器，包括：如上述任一项所述的建立VXLAN隧道的系统。
本发明所提供的建立VXLAN隧道的方法，包括：根据子网的网段对报文进行VNI标签的管理；利用网络拓扑图及所述报文中源地址与目的地址，计算所述源地址与所述目的地址之间的最佳链路；根据所述最佳链路，通过下发流表建立VXLAN隧道；
可见，通过对VNI标签进行管理，自动进行链路寻找，实现虚拟化环境下VXLAN隧道的自适应管理，从而大大提高了VXLAN管理效率，降低了虚拟环境下引入VXLAN后带来的管理负担与风险，避免了因VXLAN隧道管理而带来的应用难度和用户学习成本。本发明还提供了一种建立VXLAN隧道的系统及SDN控制器，具有上述效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的建立VXLAN隧道的方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的建立VXLAN隧道的系统的结构框图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种建立VXLAN隧道的方法、系统及SDN控制器；通过对VNI标签进行管理，自动进行链路寻找，可有效提高VXLAN隧道的管理效率，降低用户学习成本，提高业务连续性与稳定性。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明实施例所提供的建立VXLAN隧道的方法的流程图；该方法的执行主题可以是建立VXLAN隧道的系统也可以是包含该系统的SDN控制器或者是该方法可以包括：
S100、根据子网的网段对报文进行VNI标签的管理；
具体的，基于互连节点间的网段的特点，设计基于网段管理VNI即VNI标签，实现VNI的自动管理。其中，VNI(VXLAN标识符)，用来取代VLAN标识VXLAN的网段，在VMware NSX平台中，VNI的号码是5000开始。
其中，VXLAN(Virtual eXtensible Local Area Network)是一种将二层报文用三层协议进行封装的技术，可以对二层网络在三层范围进行扩展。它应用于数据中心内部，使虚拟机可以在互相连通的三层网络范围内迁移，而不需要改变IP地址和MAC地址，保证业务的连续性。VXLAN通过在物理网络的边缘设置智能实体VTEP(VXLAN Tunnel End Point)，实现了虚拟网络和物理网络的隔离。VTEP之间建立隧道，在物理网络上传输虚拟网络的数据帧，物理网络不感知虚拟网络。
具体的标签管理可以是：配置VXLAN-ID与子网之间的关系；
对接收到的报文进行分析，确定子网与VNI之间的对应关系，并根据所述对应关系对VNI标签进行管理。
即对接收到的报文进行分析，若所述报文为虚拟机发出的流量则在所述报文中添加VNI；若虚拟交换机接收到的流量的目的虚拟机与所述虚拟交换机直接相连则剥离VNI。
其中，在配置了VXLAN-ID与子网之间的关系后(该过程是接收用户的配置操作进行配置设置)，SDN控制器收到报文后对报文进行分析，确定子网与VNI之间的对应关系，自动完成VNI的添加、剥离。
S110、利用网络拓扑图及所述报文中源地址与目的地址，计算所述源地址与所述目的地址之间的最佳链路；
其中，基于SDN控制器的拓扑图，在源地址和目的地址之间可以利用各种链路计算方法自动计算所有通路并选择最短通路即最佳链路。
S120、根据所述最佳链路，通过下发流表建立VXLAN隧道。
其中，基于寻找到的最短通路自动下发流表建立源地址与目的地址之间的隧道。不同于其他如预下发流表建立隧道的方法，本实施例采用动态建立隧道，自动根据链路寻找得到的链路下发流表，建立VXLAN隧道。提高建立隧道的效率。
基于上述技术方案，为了保证报文传输的准确性，系统需要及时发现异常链路，并及时处理异常链路；该方法还包括：
对所述VXLAN隧道中的链路事件进行监听，确定异常链路；
阻断所述异常链路传输的报文，并重新进行VXLAN隧道的建立，通过重新建立的VXLAN隧道发送报文。
具体的，隧道对端发生异常时，将需要通过此隧道传输的报文阻止并重新建立新的隧道，以便上层能够接受到正确的报文数据。既可以采用采用动态实时监听SDN控制器上报的链路事件的方法，若监测到链路出现问题，及时阻断通过此隧道的报文并重新进行选路及建立隧道，保证了异常处理的时效性与业务的一致性，提供了很高的容错机制。
基于上述任意实施例，为了提高对建立的隧道的管理，及时删除不需要的隧道，该方法还可以包括：当所述VXLAN隧道中无流量通过的时间达到阈值或所述VXLAN隧道的一端主机下线，则删除对应的VXLAN隧道，并将对应的流表进行清除。
其中，当主机删除(下线)或隧道中长时间无流量通过时自动进行隧道的删除。可以节省人工的操作，提高系统的自动化。实现了配置的高度自动化，同时保证了隧道建立的正确性与目的的可达性。
基于上述技术方案，本发明实施例提供的建立VXLAN隧道的方法，在报文接收端根据子网网段进行VNI标签的管理，用于对流量进行VNI标签的增加、剥离；根据SDN控制器维护的网络拓扑图计算源地址与目的地址之间的通路并自动选择最佳通路，这里可以根据网络拓扑图使用图算法计算得到；根据计算得到的链路下发流表建立VXLAN隧道，隧道的建立通过下发流表实现；根据链路的状态进行链路的异常处理，通过监听SDN控制器中的链路事件(在SDN控制器中的链路管理实现监听)实现链路异常的发现及处理，以保证上层处理逻辑能够接受到正确的报文数据。
下面对本发明实施例提供的建立VXLAN隧道的系统及SDN控制器进行介绍，下文描述的建立VXLAN隧道的系统及SDN控制器与上文描述的建立VXLAN隧道的方法可相互对应参照。
请参考图2，图2为本发明实施例所提供的建立VXLAN隧道的系统的结构框图；该系统可以包括：
VNI标签管理模块100，用于根据子网的网段对报文进行VNI标签的管理；
链路计算模块200，用于利用网络拓扑图及所述报文中源地址与目的地址，计算所述源地址与所述目的地址之间的最佳链路；
隧道建立模块300，用于根据所述最佳链路，通过下发流表建立VXLAN隧道。
基于上述技术方案，该系统还可以包括：
异常处理模块，用于对所述VXLAN隧道中的链路事件进行监听，确定异常链路；阻断所述异常链路传输的报文，并重新进行VXLAN隧道的建立，通过重新建立的VXLAN隧道发送报文。
可选的，所述VNI标签管理模块100，包括：
配置单元，用于配置VXLAN-ID与子网之间的关系；
VNI标签管理单元，用于对接收到的报文进行分析，确定子网与VNI之间的对应关系，并根据所述对应关系对VNI标签进行管理。
基于上述任意技术方案，该系统还可以包括：
隧道删除模块，用于当所述VXLAN隧道中无流量通过的时间达到阈值或所述VXLAN隧道的一端主机下线，则删除对应的VXLAN隧道，并将对应的流表进行清除。
基于上述技术方案，本发明实施例提供的建立VXLAN隧道的系统，VNI标签管理模块100负责根据子网为出虚拟机流量报文添加VNI，同时负责为目的为直接相连接虚拟机的报文剥离VNI；链路计算模块200根据报文中的源地址与目的地址，利用SDN控制器的拓扑与系统中的链路管理模块寻找两者之间的通路，若找到则由隧道建立模块300继续处理，否则洪泛报文；隧道建立模块300根据通路寻找的结果下发流表，建立隧道并将报文从此隧道发送；异常处理模块监听SDN控制器的链路事件，当检测到链路失效后阻断通过此链路的报文，并触发进行重新选路与建立隧道。
本发明还提供一种SDN控制器，包括：如上述任意实施例所述的建立VXLAN隧道的系统。
其中，SDN控制器是软件定义网络(SDN)中的应用程序，负责流量控制以确保智能网络。SDN控制器是基于如OpenFlow等协议的，允许服务器告诉交换机向哪里发送数据包。
由于数据中心大规模虚拟机部署的特点，以及SDN控制器高效可编程扩展性好的特点，采用基于SDN控制器自适应建立VXLAN隧道，充分考虑虚拟化环境下虚拟机数量众多的特点及相应的引入VXLAN后VXLAN隧道数量众多，隧道建立、删除、管理复杂的特点，采用在SDN控制器端增加VXLAN处理逻辑，自动进行VXLAN隧道的建立、删除、管理等操作，可有效提高VXLAN隧道的管理效率，降低用户学习成本，提高业务连续性与稳定性。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的建立VXLAN隧道的方法、系统及SDN控制器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种建立VXLAN隧道的方法，其特征在于，包括：
根据子网的网段对报文进行VNI标签的管理；
利用网络拓扑图及所述报文中源地址与目的地址，计算所述源地址与所述目的地址之间的最佳链路；
根据所述最佳链路，通过下发流表建立VXLAN隧道。
2.根据权利要求1所述的建立VXLAN隧道的方法，其特征在于，通过下发流表建立VXLAN隧道之后，还包括：
对所述VXLAN隧道中的链路事件进行监听，确定异常链路；
阻断所述异常链路传输的报文，并重新进行VXLAN隧道的建立，通过重新建立的VXLAN隧道发送报文。
3.根据权利要求1所述的建立VXLAN隧道的方法，其特征在于，所述根据子网的网段对报文进行VNI标签的管理，包括：
配置VXLAN-ID与子网之间的关系；
对接收到的报文进行分析，确定子网与VNI之间的对应关系，并根据所述对应关系对VNI标签进行管理。
4.根据权利要求3所述的建立VXLAN隧道的方法，其特征在于，对接收到的报文进行分析，确定子网与VNI之间的对应关系，并根据所述对应关系对VNI标签进行管理，包括：
对接收到的报文进行分析，若所述报文为虚拟机发出的流量则在所述报文中添加VNI；若虚拟交换机接收到的流量的目的虚拟机与所述虚拟交换机直接相连则剥离VNI。
5.根据权利要求1-4任一项所述的建立VXLAN隧道的方法，其特征在于，通过下发流表建立VXLAN隧道之后，还包括：
当所述VXLAN隧道中无流量通过的时间达到阈值或所述VXLAN隧道的一端主机下线，则删除对应的VXLAN隧道，并将对应的流表进行清除。
6.一种建立VXLAN隧道的系统，其特征在于，包括：
VNI标签管理模块，用于根据子网的网段对报文进行VNI标签的管理；
链路计算模块，用于利用网络拓扑图及所述报文中源地址与目的地址，计算所述源地址与所述目的地址之间的最佳链路；
隧道建立模块，用于根据所述最佳链路，通过下发流表建立VXLAN隧道。
7.根据权利要求6所述的建立VXLAN隧道的系统，其特征在于，还包括：
异常处理模块，用于对所述VXLAN隧道中的链路事件进行监听，确定异常链路；阻断所述异常链路传输的报文，并重新进行VXLAN隧道的建立，通过重新建立的VXLAN隧道发送报文。
8.根据权利要求6所述的建立VXLAN隧道的系统，其特征在于，所述VNI标签管理模块，包括：
配置单元，用于配置VXLAN-ID与子网之间的关系；
VNI标签管理单元，用于对接收到的报文进行分析，确定子网与VNI之间的对应关系，并根据所述对应关系对VNI标签进行管理。
9.根据权利要求6-8任一项所述的建立VXLAN隧道的系统，其特征在于，还包括：
隧道删除模块，用于当所述VXLAN隧道中无流量通过的时间达到阈值或所述VXLAN隧道的一端主机下线，则删除对应的VXLAN隧道，并将对应的流表进行清除。
10.一种SDN控制器，其特征在于，包括：如上述6-9任一项所述的建立VXLAN隧道的系统。
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