CN106330779A - 服务器、物理交换机以及通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及服务器、物理交换机以及通信系统。提供了一种服务器，包括一个或多个虚拟机以及代理模块。所述代理模块包括：注册模块，被配置为将所述一个或多个虚拟机注册到物理交换机中；确认消息接收模块，被配置为从所述物理交换机接收确认消息，其中所述确认消息包括与所述一个或多个虚拟机关联的标识信息，以及服务器端转发模块，被配置为基于与所述一个或多个虚拟机关联的标识信息与所述物理交换机进行通信。

Description

服务器、物理交换机以及通信系统
技术领域
本发明涉及通信领域。特别地，本发明涉及进行通信的服务器、物理交换机以及通信系统。更特别地，本发明涉及用于虚拟机之间的通信的服务器、物理交换机以及通信系统。
背景技术
系统虚拟化就是通过某种方式隐藏底层物理硬件的过程，从而让多个操作系统可以共享它。在典型的系统虚拟化技术中，由虚拟机管理程序(hypervisor)来协调访问服务器上的所有物理设备和虚拟机。一个服务器上可能存在多个虚拟机，并且这些虚拟机之间需要进行通信。但和普通的物理装置之间通过实体网络设备进行互联不同，虚拟机的网络接口也是虚拟的，所以不能直接通过实体网络设备进行互联。
目前流行的一种解决方案是：参考虚拟机的实现方式，将网络设备也虚拟化，并绑定在服务器中。这样，虚拟机上的网络接口可以不需要经过实体网络，直接在虚拟机内部通过虚拟交换机等虚拟的网络设备进行互联。这种技术被称为虚拟交换机技术。
与普通服务器设备一样，每个虚拟机具有自己的虚拟网卡(vNIC)，每个vNIC具有自己的MAC地址和IP地址。虚拟交换机相当于一个虚拟的二层交换机，并且具有自己的虚拟端口。虚拟交换机连接虚拟网卡和物理网卡，将虚拟机上的数据报文从物理网卡转发出去。
但是在一台服务器上可能运行数十个虚拟机，因此在考虑数据中心中的数据交换时，情况会非常复杂。在现有技术的上述解决方案中，服务器可能会额外增加大量的网络处理负载。并且由于虚拟交换机仅仅是通过软件实现的，所以在功能和性能上必然无法与传统的实体网络设备相媲美。
此外，在管理权限上，网络管理员基本不能管理到各个虚拟交换机，而主机管理员也不愿意在网络配置上花太多时间。这样导致虚拟交换机游离于网络整体管理之外，不利于整体网络策略以及网络安全的实现。
此外，在当前的数据中心中，越来越多的虚拟交换机被部署在用于私有或公有云解决方案的虚拟机管理程序中。嵌入在虚拟机管理程序中的虚拟交换机类似于物理交换机，用于在虚拟机之间传输报文。可能存在数千个服务器，这意味着数千个虚拟交换机会被部署和管理。与传统的数据中心相比，这将增加资产成本和运营成本。对于诸如软件定义网络(Software Defined Network，SDN)实现等的新的云需求来说，虚拟交换机变得越来越复杂，这将占用更多的服务器资源并且降低服务器的性能。
当前，SDN可能能够降低对于大量虚拟交换机的运营成本，但是它存在下述缺点。第一，对于支持SDN功能来说，虚拟交换机仍然是复杂的，并且将消耗服务器资源(CPU/存储器)。第二，资产成本没有下降。第三，虽然SDN中心化管理可以简化管理，但是SDN控制器管理大量虚拟交换机的工作量大。第四，SDN是一种新技术，很多客户没有信心来使用它。
因此，需要提出一种新的技术来解决上述现有技术中的至少一个问题。
发明内容
本发明的一个目的是避免由于在服务器上实现虚拟交换机而导致占用服务器资源和影响服务器性能。
本发明的另一个目的是使得能够更容易地实施整体网络策略和网络安全。
本发明的又一个目的是避免额外的资产成本和运营成本。
本发明的又一个目的是使得能够以比在服务器上实现虚拟交换机的方式更简单的方式实现虚拟机之间的通信。
根据本发明的一个方面，提供一种服务器，包括：一个或多个虚拟机；以及代理模块，所述代理模块包括：注册模块，被配置为将所述一个或多个虚拟机注册到物理交换机中，确认消息接收模块，被配置为从所述物理交换机接收确认消息，其中所述确认消息包括与所述一个或多个虚拟机关联的标识信息，以及服务器端转发模块，被配置为基于与所述一个或多个虚拟机关联的标识信息与所述物理交换机进行通信。
根据本发明的另一方面，提供一种物理交换机，包括：虚拟端口分配模块，被配置为将虚拟机注册到所述物理交换机中；确认消息发送模块，被配置为向所述服务器发送确认消息，其中所述确认消息中包括与所述虚拟机关联的标识信息；以及物理交换机端转发模块，被配置为基于与所述虚拟机关联的标识信息与所述虚拟机进行通信。
根据本发明的又一方面，提供一种通信系统，包括服务器和物理交换机，其中所述服务器包括一个或多个虚拟机，以及代理模块，所述代理模块包括：注册模块，被配置为将所述一个或多个虚拟机注册到所述物理交换机中，确认消息接收模块，被配置为从所述物理交换机接收确认消息，其中所述确认消息包括与所述一个或多个虚拟机关联的标识信息，以及服务器端转发模块，被配置为基于与所述一个或多个虚拟机关联的标识信息与所述物理交换机进行通信；并且所述物理交换机包括：虚拟端口分配模块，被配置为将所述一个或多个虚拟机注册到所述物理交换机中，确认消息发送模块，被配置为向所述服务器发送确认消息，以及物理交换机端转发模块，被配置为基于与所述一个或多个虚拟机关联的标识信息与所述服务器进行通信。
本发明的一个优点在于在服务器上不需要实现虚拟交换机，从而节约了服务器资源，并且避免了影响服务器性能。
本发明的另一个优点在于能够更容易地实施整体网络策略和网络安全。
本发明的又一个优点在于不需要额外的资产成本和运营成本。
本发明的又一个优点在于能够以比在服务器上实现虚拟交换机的方式更简单的方式实现虚拟机之间的通信。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施方式的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1是示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机系统/服务器12的框图。
图2是示出了根据本发明的实施方式的示例性服务器2000的框图。
图3是示出了根据本发明的实施方式的示例性物理交换机3000的框图。
图4是示出了根据本发明的实施方式的示例性通信系统4000的框图。
图5示出了在根据本发明的实施方式的服务器和物理交换机中进行的示例性注册流程。
图6示出了在根据本发明的实施方式的服务器和物理交换机中进行的示例性注销流程。
图7示出了在根据本发明的实施方式的服务器和物理交换机中进行的示例性报文转发流程。
图8示出了根据本发明的实施方式的注册消息和注销消息的示例性格式。
图9A和9B示出了根据本发明的实施方式的示例性报文封装结构。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。本领域的普通技术人员将理解，参照任何一个附图所示出和描述的各种特征都可以与一个或多个其它附图中所示出的特征组合，以产生没有明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供了典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的组合和修改可预期地用于特定的应用和实现。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机系统/服务器12的框图。图1显示的计算机系统/服务器12仅仅是一个示例，不应对本发明实施方式的功能和使用范围带来任何限制。
如图1所示，计算机系统/服务器12以通用计算设备的形式表现。计算机系统/服务器12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
计算机系统/服务器12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机系统/服务器12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机系统/服务器12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图1未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图1中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施方式的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施方式中的功能和/或方法。
计算机系统/服务器12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机系统/服务器12交互的设备通信，和/或与使得该计算机系统/服务器12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机系统/服务器12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机系统/服务器12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机系统/服务器12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
下面参照附图说明本发明的实施方式以及例子。在对实施方式和例子的描述中，重复的部分可能会被省略。
图2是示出了根据本发明的实施方式的示例性服务器2000的框图。
在一种实施方式中，例如如图2所示，服务器2000可以包括一个或多个虚拟机2110、2120、2130…，以及代理模块2200。在一种实施方式中，代理模块2200可以被安装在虚拟机管理程序(未示出)中。代理模块2200可以包括注册模块2210、确认消息接收模块2220和服务器端转发模块2230。
注册模块2210在虚拟机2110、2120、2130…之中的任何一个上线时将该虚拟机注册到物理交换机中。确认消息接收模块2220从物理交换机接收确认消息，其中所述确认消息包括与所述一个或多个虚拟机关联的标识信息。服务器端转发模块2230基于与所述一个或多个虚拟机关联的标识信息与物理交换机进行通信。
在一种实施方式中，所述标识信息与分配给所述一个或多个虚拟机的虚拟端口ID相关。例如，所述标识信息可以包括分配给所述一个或多个虚拟机的虚拟端口ID。
注册虚拟机的过程可以通过虚拟机向物理交换机发送报文的方式来实现，也可以通过由注册模块2210向物理交换机发送注册消息的方式来实现。在一种实施方式中，当物理交换机接收到来自虚拟机的报文时，检查该虚拟机是否已经被注册。如果该虚拟机尚未被注册，则将该虚拟机注册在该物理交换机中。如果该虚拟机已经被注册，则不执行注册过程。
一个虚拟机可以具有一个或多个虚拟网卡(未示出)，并且每个虚拟网卡可以有自己的通用唯一标识符(Universally UniqueIdentifier)、MAC地址和IP地址。在一种实施方式中，注册模块向物理交换机发送包括虚拟网卡ID的注册消息，以将所述一个或多个虚拟机2110、2120、2130…各自的虚拟网卡通过虚拟网卡ID注册到物理交换机中。虚拟网卡ID可以是通用唯一标识符、MAC地址和IP地址之中的任何一个，用于唯一地标识虚拟网卡。
在一种实施方式中，由确认消息接收模块2220从物理交换机接收到的确认消息中还包括虚拟机的虚拟网卡ID，以指示哪个虚拟机被注册到了物理交换机中。确认消息中也可以不包括虚拟网卡ID。在这种情况下，默认该确认消息指示最近注册过程中的虚拟机被注册成功。
在一种实施方式中，服务器2000还可以包括存储装置2300。注册模块2210可以将虚拟机的虚拟网卡ID和分配给所述虚拟机的虚拟端口ID关联地存储在存储装置2300中。由此，在后续的报文转发过程中可以根据虚拟端口ID检索关联的虚拟网卡ID，并且可以根据虚拟网卡ID检索关联的虚拟端口ID。虽然在图2中存储装置2300被示出为包含在服务器2000中，但是本领域技术人员能够理解存储装置2300也可以是与服务器2000通信地连接的外部存储装置，或者是服务器2000可以远程地访问的存储装置。
在一种实施方式中，当虚拟机下线时，注册模块2210可以将注销消息发送到物理交换机来注销待删除的虚拟机。由此，可以使得物理交换机移除分配给该虚拟机的虚拟端口，并且释放虚拟端口ID。由此，可以获得更多可用的系统资源。
注册消息、注销消息以及确认消息可以使用同一种格式。例如，注册消息、注销消息以及确认消息都可以采用在后面说明的图9A和图9B所示的格式。
在一种实施方式中，当服务器端转发模块2230从虚拟机接收到原始报文时，服务器端转发模块2230可以对该原始报文进行封装，然后将封装后的报文发送给物理交换机，其中封装后的报文可以包括分配给所述虚拟机的虚拟端口ID。在一种实施方式中，服务器端转发模块2230可以在存储装置2300中检索与虚拟机的虚拟网卡ID关联的虚拟端口ID，然后根据检索得到的虚拟端口ID对原始报文进行封装。
在一种实施方式中，当服务器端转发模块2230从物理交换机接收到报文时，服务器端转发模块2230可以对接收到的报文进行解封装以得到虚拟端口ID，并且根据解封装得到的虚拟端口ID将解封装后的报文转发到相应的虚拟机。在一种实施方式中，服务器端转发模块2230可以在存储装置2300中检索与该虚拟端口ID关联的虚拟网卡ID，然后根据检索得到的虚拟网卡ID转发到相应的虚拟机。
在一种实施方式中，确认消息可以包括指示封装方式的信息，并且其中所述服务器端转发模块2230可以以所述确认消息中指示的封装方式对所述原始报文进行封装。
对原始报文进行封装的封装方式可以包括MPLS、VLAN和私有格式之一。
图3是示出了根据本发明的实施方式的示例性物理交换机3000的框图。
在一种实施方式中，例如如图3所示，物理交换机3000可以包括虚拟端口分配模块3100、确认消息发送模块3200和物理交换机端转发模块3300。
虚拟端口分配模块3100可以被配置为将虚拟机注册到所述物理交换机3000中。确认消息发送模块3200可以被配置为向服务器发送确认消息，其中所述确认消息中包括与所述虚拟机关联的标识信息。物理交换机端转发模块3300可以被配置为基于与所述虚拟机关联的标识信息与所述虚拟机进行通信。
在一种实施方式中，所述标识信息与分配给所述虚拟机的虚拟端口ID相关。例如，所述标识信息可以包括分配给所述一个或多个虚拟机的虚拟端口ID。
在一种实施方式中，当物理交换机3000接收到来自虚拟机的报文时，物理交换机3000可以检查该虚拟机是否已经被注册。如果该虚拟机尚未被注册，则将该虚拟机注册在该物理交换机3000中。如果该虚拟机已经被注册，则不执行注册过程。在一种实施方式中，当物理交换机3000从服务器接收到注册消息时，该物理交换机可以对注册消息中指示的虚拟机进行注册。
与物理交换机通信的虚拟机可以具有一个或多个虚拟网卡(未示出)，并且每个虚拟网卡可以具有自己的通用唯一标识符、MAC地址和IP地址。在一种实施方式中，虚拟端口分配模块3100可以从服务器接收包括虚拟网卡ID的注册消息，并且对虚拟机的虚拟网卡针对虚拟网卡ID分配虚拟端口。虚拟网卡ID可以是所述的通用唯一标识符、MAC地址和IP地址之中的任何一个，用于唯一地标识虚拟网卡。
在一种实施方式中，由确认消息发送模块3220发送给服务器的确认消息中还可以包括虚拟机的虚拟网卡ID，以指示哪个虚拟机被注册到了物理交换机中。确认消息中也可以不包括虚拟网卡ID。在这种情况下，默认该确认消息指示最近注册过程中的虚拟机被注册成功。
在一种实施方式中，物理交换机3000还可以包括存储装置3400。虚拟端口分配模块3100在从服务器接收包括虚拟机的虚拟网卡ID的注册消息时，可以将虚拟机的虚拟网卡ID和分配给虚拟机的虚拟端口ID关联地存储在存储装置3400中，以用于在后续的报文转发过程中根据虚拟端口ID检索关联的虚拟网卡ID，以及根据虚拟网卡ID检索关联的虚拟端口ID。虽然在图3中存储装置3400被示出为包含在物理交换机3000中，但是本领域技术人员能够理解，存储装置3400也可以是与物理交换机3000通信地连接的外部存储装置，或者是物理交换机3000可以远程地访问的存储装置。
在一种实施方式中，物理交换机端转发模块3300可以对接收到的报文的目的地进行判断。当接收到的报文是要发送给虚拟机的报文时，物理交换机端转发模块3300可以根据所述虚拟机的虚拟端口ID对所述报文进行封装；当接收到的报文不是要发送给虚拟机的报文时，则直接进行转发。用这种方式，物理交换机3000可以同时连接到根据本发明的服务器，以及除根据本发明的服务器之外的诸如个人计算机、智能电话、PDA等的其它联网装置。从而，物理交换机不仅可以实现根据本发明的服务器上的虚拟机之间的通信、所述服务器之间的通信，而且可以实现根据本发明的服务器与现有技术中的任何联网装置之间的通信。
在一种实施方式中，所述确认消息还可以包括指示封装方式的信息。封装方式包括MPLS、VLAN和私有格式之一。
在一种实施方式中，虚拟端口分配模块3100可以在接收到虚拟机的注销消息时，移除与所述虚拟机关联的虚拟端口，并且释放分配给所述虚拟机的虚拟端口ID。由此，可以获得更多可用的系统资源。
图4是示出了根据本发明的实施方式的示例性通信系统4000的框图。
如图4所示，通信系统4000可以包括图2中示出的一个或多个服务器2000-1、2000-2、2000-3…，以及图3中示出的物理交换机3000。
特别地，所述服务器2000-1、2000-2、2000-3...可以包括：一个或多个虚拟机以及代理模块。所述代理模块可以包括：注册模块、确认消息接收模块以及服务器端转发模块。所述注册模块可以被配置为将所述一个或多个虚拟机注册到所述物理交换机中。所述确认消息接收模块可以被配置为从所述物理交换机接收确认消息，其中所述确认消息包括与所述一个或多个虚拟机关联的标识信息。所述服务器端转发模块可以被配置为基于与所述一个或多个虚拟机关联的标识信息与所述物理交换机进行通信。所述物理交换机3000可以包括：虚拟端口分配模块、确认消息发送模块以及物理交换机端转发模块。所述虚拟端口分配模块可以被配置为将所述一个或多个虚拟机注册到所述物理交换机中。所述确认消息发送模块可以被配置为向所述服务器发送确认消息。所述物理交换机端转发模块可以被配置为基于与所述一个或多个虚拟机关联的标识信息与所述服务器进行通信。
此外，物理交换机3000还可以连接到除图2中示出的服务器之外的诸如个人计算机、智能电话、PDA等的其它联网装置。
在一种实施方式中，所述标识信息与分配给所述虚拟机的虚拟端口ID相关。例如，所述标识信息可以包括分配给所述一个或多个虚拟机的虚拟端口ID。
在一种实施方式中，所述注册模块可以被配置为向所述物理交换机发送包括虚拟网卡ID的注册消息，以将所述一个或多个虚拟机各自的虚拟网卡通过虚拟网卡ID注册到所述物理交换机中，所述虚拟端口分配模块可以被配置为对所述虚拟机的虚拟网卡针对虚拟网卡ID分配虚拟端口。
在一种实施方式中，所述服务器端转发模块可以被进一步配置为对从所述虚拟机接收到原始报文进行封装，并且封装后的报文包括分配给所述虚拟机的虚拟端口ID，所述物理交换机端转发模块可以被进一步配置为当接收到的报文是要发送给虚拟机时，根据所述虚拟机的虚拟端口ID对所述报文进行封装。
在一种实施方式中，所述服务器端转发模块可以被进一步配置为对从所述物理交换机接收到的报文进行解封装以得到虚拟端口ID，并且根据解封装得到的虚拟端口ID将解封装后的报文转发到相应的虚拟机。
在一种实施方式中，所述注册模块可以被进一步配置为将注销消息发送到所述物理交换机来注销被删除的虚拟机，所述虚拟端口分配模块可以被进一步配置为在接收到虚拟机的注销消息时，移除与所述虚拟机关联的虚拟端口，并且释放分配给所述虚拟机的虚拟端口ID。
在本发明中，物理交换机为虚拟机分配虚拟端口，然后服务器和物理交换机之间基于虚拟端口的虚拟端口ID进行通信。这种方式所带来的好处是物理交换机能够把虚拟端口当作物理端口，根据物理交换机中的预定转发规则，对来自虚拟机的报文在端口之间进行转发。从而降低了服务器和物理交换机的系统复杂度。此外，类似于物理端口，用户可以将虚拟端口加入vlan中，并且对该虚拟端口应用任何网络策略。
此外，在存在于同一服务器上的两个虚拟机进行通信的情况下，当物理交换机从服务器接收到报文时，会将报文转发回同一服务器。
接下来，结合以上的图2-图4，对在根据本发明的实施方式的通信系统4000中进行的示例性注册、注销以及报文转发流程进行描述。
图5示出了在根据本发明的实施方式的服务器和物理交换机中进行的示例性注册流程。
如图5所示，在步骤5110，在服务器2000中，有新的虚拟机上线，或者增加了新的虚拟机。
接下来，在步骤5120，服务器2000中的注册模块2210将虚拟机注册到物理交换机3000中。注册虚拟机的过程可以通过虚拟机向物理交换机发送报文的方式来实现，也可以通过由注册模块2210向物理交换机发送注册消息的方式来实现。一个虚拟机可以有一个或多个虚拟网卡(未示出)，并且每个虚拟网卡可以有自己的通用唯一标识符、MAC地址和IP地址。在一种实施方式中，注册模块向物理交换机发送包括虚拟网卡ID的注册消息，以将虚拟机的虚拟网卡通过虚拟网卡ID注册到物理交换机中。虚拟网卡ID可以是通用唯一标识符、MAC地址和IP地址之中的任何一个，用于唯一地标识虚拟网卡。
接下来，在步骤5210，物理交换机3000中的虚拟端口分配模块3100响应于服务器2000向物理交换机3000注册虚拟机，为所述虚拟机分配虚拟端口。在一种实施方式中，当物理交换机3000接收到来自虚拟机的报文时，检查该虚拟机是否已经被注册。如果该虚拟机尚未被注册，则将该虚拟机注册在该物理交换机中。如果该虚拟机已经被注册，则不执行注册过程。在一种实施方式中，当物理交换机从服务器接收到注册消息时，将注册消息中指示的虚拟机进行注册。在一种实施方式中，虚拟端口分配模块3100从服务器接收包括虚拟网卡ID的注册消息，并且对虚拟机的虚拟网卡针对虚拟网卡ID分配标识信息，例如虚拟端口。
接下来，在步骤5220，物理交换机3000中的确认消息发送模块3200向服务器2000发送确认消息，其中所述确认消息中包括所述虚拟端口的虚拟端口ID。在一种实施方式中，由确认消息发送模块3220发送给服务器的确认消息中还包括虚拟机的虚拟网卡ID，以指示哪个虚拟机被注册到了物理交换机中。确认消息中也可以不包括虚拟网卡ID。在这种情况下，默认该确认消息指示最近注册过程中的虚拟机被注册成功。在步骤5220，物理交换机还可以将虚拟机的虚拟网卡ID和分配给虚拟机的虚拟端口ID关联地存储在存储装置3400中，以用于在后续的报文转发过程中根据虚拟端口ID检索关联的虚拟网卡ID，以及根据虚拟网卡ID检索关联的虚拟端口ID。
接下来，在步骤5130，服务器2000中的确认消息接收模块2220从所述物理交换机接收确认消息。在一种实施方式中，由确认消息接收模块2220从物理交换机接收到的确认消息中还包括虚拟机的虚拟网卡ID，以指示哪个虚拟机被注册到了物理交换机中。确认消息中也可以不包括虚拟网卡ID。在这种情况下，默认该确认消息指示最近注册过程中的虚拟机被注册成功。在步骤5130，服务器2000还可以将虚拟机的虚拟网卡ID和分配给所述虚拟机的虚拟端口ID关联地存储在存储装置2300中,以用于在后续的报文转发过程中根据虚拟端口ID检索关联的虚拟网卡ID，以及根据虚拟网卡ID检索关联的虚拟端口ID。
通过上述步骤，可以在根据本发明的系统中实现新虚拟机的注册。
图6示出了根据本发明的实施方式的在服务器和物理交换机中进行的示例性注销流程。
如图6所示，在步骤6110，在服务器中存在虚拟机下线，或者虚拟机被删除。接下来，在步骤6120，服务器2000中的注册模块2210向物理交换机3000发送注销消息，以指示待注销的虚拟机。接下来在步骤6210，物理交换机3000中的虚拟端口分配模块3100在接收到虚拟机的注销消息时，移除与所述虚拟机关联的虚拟端口，并且释放分配给所述虚拟机的虚拟端口ID。
通过上述步骤，可以在根据本发明的系统中实现虚拟机的注销。
图7示出了根据本发明的实施方式的在服务器和物理交换机中进行的示例性报文转发流程。
在步骤7110，服务器2000中的源虚拟机发出原始报文。
接下来，在步骤7120，服务器端转发模块2230对从源虚拟机接收到的原始报文进行封装，并且封装后的报文包括分配给源虚拟机的虚拟端口ID。在一种实施方式中，服务器端转发模块2230在存储装置2300中检索与源虚拟机的虚拟网卡ID关联的虚拟端口ID，然后根据检索得到的虚拟端口ID对原始报文进行封装。
接下来，在步骤7210，物理交换机端转发模块3300对接收到的报文进行解封装。
接下来，在步骤7220，物理交换机端转发模块3300判断接收到的报文是否是要发送给虚拟机。如果在步骤7220中的判断结果为“是”，则处理前进到步骤7230。如果在步骤7220中的判断结果为“否”，则处理前进到步骤7240。用这种方式，物理交换机3000可以同时连接到根据本发明的服务器，以及除根据本发明的服务器之外的诸如个人计算机、智能电话、PDA等的其它联网装置。从而，物理交换机不仅可以实现根据本发明的服务器上的虚拟机之间的通信、所述服务器之间的通信，而且可以实现根据本发明的服务器与现有技术中的任何联网装置之间的通信。
接下来，在步骤7230，物理交换机端转发模块3300根据目的虚拟机的虚拟端口ID对报文进行封装，并且发送给服务器。在步骤7240，物理交换机端转发模块3300对报文进行直接转发。
接下来，在步骤7130，服务器端转发模块2230对报文进行解封装，并且根据解封装得到的虚拟端口ID将报文转发到相应的目的虚拟机。在一种实施方式中，服务器端转发模块2230在存储装置2300中检索与该虚拟端口ID关联的虚拟网卡ID，然后根据检索得到的虚拟网卡ID转发到相应的目的虚拟机。
最后，在步骤7140，目的虚拟机接收到报文。
通过上述步骤，可以在根据本发明的通信系统中实现报文的转发。
图8示出了根据本发明的实施方式的注册消息和注销消息的示例性格式。
如图8所示，注册消息、注销消息和确认消息中可以例如包括特殊目的MAC字段、操作码字段、虚拟网卡ID字段、虚拟网卡名称字段、虚拟端口ID字段以及封装方式字段。特殊目的MAC例如可以用全1或全0来表示。物理交换机可以根据特殊目的MAC来确定注册消息、注销消息和确认消息。操作码可以用于区分注册消息、注销消息和确认消息。例如，当操作码的值为0时指示该消息为注册消息，当操作码的值为1时指示该消息为注销消息，当操作码的值为2时指示该消息为确认消息。虚拟网卡ID可以用于表示注册或者注销的虚拟机的虚拟网卡ID。虚拟网卡名称可以用于表示注册或者注销的虚拟机的虚拟网卡名称。
虚拟端口ID可以用于表示分配给虚拟机的虚拟端口的虚拟端口ID。封装方式可以用于表示在服务器和虚拟交换机之间的报文转发过程中应当采取的封装方式。这里，封装方式可以是MPLS、VLAN和私有格式之一。封装方式字段不是必须的。例如，如果服务器和物理交换机之间存在默认的封装方式，则不需要在封装方式字段中指定封装方式。此外，可以由服务器和物理交换机之中的任何一个来指定封装方式。注意，在注册消息中，虚拟端口ID字段为空。
图9A和9B示出了根据本发明的实施方式的示例性报文封装结构。图9A示出了MPLS封装方式的结构。图9B示出了VLAN封装方式的结构。
如图9A所示，MPLS封装可以包括2层头部字段、MPLS头部字段、IP头部字段和数据字段。MPLS头部字段可以包括标签字段、CoS字段、S字段和TTL字段。根据本发明的实施例的虚拟端口ID可以放入MPLS头部字段的标签字段中。CoS字段用于表示服务类别。S字段用于标识是否是栈底，表明MPLS的标签可以嵌套。TTL字段表示包的存活时间。
如图9B所示，VLAN封装可以包括目的地址字段、源地址字段、802.1Q VLAN标签字段、类型/长度字段、数据字段和帧校验字段。802.1Q VLAN标签字段可以包括标签协议ID字段、用户优先级字段、标准格式指示符字段和VLAN ID字段。根据本发明的实施例的虚拟端口ID可以放入VLAN ID字段中。
采用MPLS封装方式和VLAN封装方式的好处是可以在服务器2000和物理交换机3000之间使用现有的封装方式来进行通信，从而能够更好地与现有技术中的服务器和物理交换机兼容。
本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施方式中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。
这里参照根据本发明实施方式的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施方式的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本发明的各实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施方式。在不偏离所说明的各实施方式的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施方式的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施方式。

Claims (23)

1.一种服务器，包括：
一个或多个虚拟机；以及
代理模块，所述代理模块包括：
注册模块，被配置为将所述一个或多个虚拟机注册到物理交换机中，
确认消息接收模块，被配置为从所述物理交换机接收确认消息，其中所述确认消息包括与所述一个或多个虚拟机关联的标识信息，以及
服务器端转发模块，被配置为基于与所述一个或多个虚拟机关联的标识信息与所述物理交换机进行通信。
2.根据权利要求1所述的服务器，其中所述标识信息与分配给所述一个或多个虚拟机的虚拟端口ID相关。
3.根据权利要求2所述的服务器，其中所述注册模块被配置为向所述物理交换机发送包括虚拟网卡ID的注册消息，以将所述一个或多个虚拟机各自的虚拟网卡通过虚拟网卡ID注册到所述物理交换机中。
4.根据权利要求3所述的服务器，其中所述确认消息还包括所述虚拟机的虚拟网卡ID。
5.根据权利要求3所述的服务器，其中所述注册模块被进一步配置为将所述虚拟机的虚拟网卡ID和分配给所述一个或多个虚拟机的虚拟端口ID关联地存储在存储装置中。
6.根据权利要求2所述的服务器，其中所述注册模块被进一步配置为将注销消息发送到所述物理交换机来注销待删除的虚拟机。
7.根据权利要求2所述的服务器，其中所述服务器端转发模块被进一步配置为对从所述虚拟机接收到的原始报文进行封装，并且封装后的报文包括分配给所述一个或多个虚拟机的虚拟端口ID。
8.根据权利要求2所述的服务器，其中所述服务器端转发模块被进一步配置为对从所述物理交换机接收到的报文进行解封装以得到虚拟端口ID，并且根据解封装得到的虚拟端口ID将解封装后的报文转发到相应的虚拟机。
9.根据权利要求7所述的服务器，其中所述确认消息包括指示封装方式的信息，并且其中所述服务器端转发模块以所述确认消息中指示的封装方式对所述原始报文进行封装。
10.根据权利要求7所述的服务器，其中对所述原始报文进行封装的封装方式包括MPLS、VLAN和私有格式之一。
11.一种物理交换机，包括：
虚拟端口分配模块，被配置为将虚拟机注册到所述物理交换机中；
确认消息发送模块，被配置为向所述服务器发送确认消息，其中所述确认消息中包括与所述虚拟机关联的标识信息；以及
物理交换机端转发模块，被配置为基于与所述虚拟机关联的标识信息与所述虚拟机进行通信。
12.根据权利要求11所述的物理交换机，其中所述标识信息与分配给所述虚拟机的虚拟端口ID相关。
13.根据权利要求12所述的物理交换机，其中所述虚拟端口分配模块被配置为对所述虚拟机的虚拟网卡针对虚拟网卡ID分配虚拟端口。
14.根据权利要求13所述的物理交换机，其中所述虚拟端口分配模块被进一步配置为从服务器接收包括所述虚拟机的虚拟网卡ID的注册消息，并且将所述虚拟机的所述虚拟网卡ID和分配给所述虚拟机的虚拟端口ID关联地存储在存储装置中。
15.根据权利要求12所述的物理交换机，所述物理交换机端转发模块被进一步配置为当接收到的报文是要发送给虚拟机的报文时，根据所述虚拟机的虚拟端口ID对所述报文进行封装。
16.根据权利要求12所述的物理交换机，其中所述确认消息还包括指示封装方式的信息。
17.根据权利要求12所述的物理交换机，所述虚拟端口分配模块被进一步配置为在接收到虚拟机的注销消息时，移除与所述虚拟机关联的虚拟端口，并且释放分配给所述虚拟机的虚拟端口ID。
18.一种通信系统，包括服务器和物理交换机，其中：
所述服务器包括：
一个或多个虚拟机，以及
代理模块，所述代理模块包括：
注册模块，被配置为将所述一个或多个虚拟机注册到所述物理交换机中，
确认消息接收模块，被配置为从所述物理交换机接收确认消息，其中所述确认消息包括与所述一个或多个虚拟机关联的标识信息，以及
服务器端转发模块，被配置为基于与所述一个或多个虚拟机关联的标识信息与所述物理交换机进行通信；并且
所述物理交换机包括：
虚拟端口分配模块，被配置为将所述一个或多个虚拟机注册到所述物理交换机中，
确认消息发送模块，被配置为向所述服务器发送确认消息，以及
物理交换机端转发模块，被配置为基于与所述一个或多个虚拟机关联的标识信息与所述服务器进行通信。
19.根据权利要求18所述的通信系统，其中所述标识信息与分配给所述虚拟机的虚拟端口ID相关。
20.根据权利要求19所述的通信系统，其中所述注册模块被配置为向所述物理交换机发送包括虚拟网卡ID的注册消息，以将所述一个或多个虚拟机各自的虚拟网卡通过虚拟网卡ID注册到所述物理交换机中，所述虚拟端口分配模块被配置为对所述虚拟机的虚拟网卡针对虚拟网卡ID分配虚拟端口。
21.根据权利要求19所述的通信系统，其中：
所述服务器端转发模块被进一步配置为对从所述虚拟机接收到原始报文进行封装，并且封装后的报文包括分配给所述一个或多个虚拟机的虚拟端口ID，
所述物理交换机端转发模块被进一步配置为当接收到的报文是要发送给虚拟机时，根据所述一个或多个虚拟机的虚拟端口ID对所述报文进行封装。
22.根据权利要求21所述的通信系统，其中所述服务器端转发模块被进一步配置为对从所述物理交换机接收到的报文进行解封装以得到虚拟端口ID，并且根据解封装得到的虚拟端口ID将解封装后的报文转发到相应的虚拟机。
23.根据权利要求19所述的通信系统，其中所述注册模块被进一步配置为将注销消息发送到所述物理交换机来注销被删除的虚拟机，所述虚拟端口分配模块被进一步配置为在接收到虚拟机的注销消息时，移除与所述虚拟机关联的虚拟端口，并且释放分配给所述一个或多个虚拟机的虚拟端口ID。
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