CN106550059A - 一种arp请求的响应方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种ARP请求的响应方法和装置，该ARP请求的响应方法包括：获取ARP请求的数据包；将数据包和OpenFlow流表相匹配，以获取与数据包中的IP地址对应的MAC地址，其中，OpenFlow流表存储有与本物理机通信的虚拟机的IP地址和MAC地址的映射关系；根据IP地址和MAC地址，构造ARP请求的响应包。本发明通过获取ARP请求的数据包，并将数据包和OpenFlow流表相匹配，以获取与数据包中的IP地址对应的MAC地址，其中，OpenFlow流表存储有与本物理机通信的虚拟机的IP地址和MAC地址的映射关系，最后根据IP地址和MAC地址，构造ARP请求的响应包，从而能够在本地物理主机回应虚拟机的ARP广播，从而大大减轻网络上的ARP风暴，提高网络性能。

Description

一种ARP请求的响应方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体来说，涉及一种ARP请求的响应方法和装置。

背景技术

在云计算环境下，经过计算虚拟化以后，传统数据中心的网卡数量会成几十倍的往上整加，那么在传统网络中会产生大量的ARP包，严重消耗网络带宽，其中，ARP(AddressResolution Protocol，地址解析协议)是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议，主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址，收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种ARP请求的响应方法和装置，能够在本地物理主机回应虚拟机的ARP广播，从而大大减轻网络上的ARP风暴，提高网络性能。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种ARP请求的响应方法。

该响应方法包括：获取ARP请求的数据包；将数据包和OpenFlow流表相匹配，以获取与数据包中的IP地址对应的MAC地址，其中，OpenFlow流表存储有与本物理机通信的虚拟机的IP地址和MAC地址的映射关系；根据IP地址和MAC地址，构造ARP请求的响应包。

根据本发明的一个实施例，将数据包和OpenFlow流表相匹配，以获取与数据包中的IP地址对应的MAC地址包括：将数据包和OpenFlow流表中的每条流表规则相匹配；在数据包和流表规则匹配的情况下，获取与数据包中的IP地址对应的MAC地址；在数据包和流表规则不匹配的情况下，洪泛ARP请求的数据包。

根据本发明的一个实施例，进一步包括：数据库中存储有所有虚拟机的IP地址和MAC地址。

根据本发明的一个实施例，进一步包括：将数据库中与本物理机通信的虚拟机的IP地址和MAC地址同步至OpenFlow流表。

根据本发明的另一方面，提供了一种ARP请求的响应装置。

该响应装置包括：获取模块，用于获取ARP请求的数据包；

匹配模块，用于将数据包和OpenFlow流表相匹配，以获取与数据包中的IP地址对应的MAC地址，其中，OpenFlow流表存储有与本物理机通信的虚拟机的IP地址和MAC地址的映射关系；

构造模块，用于根据IP地址和MAC地址，构造ARP请求的响应包。

根据本发明的一个实施例，匹配模块包括：匹配子模块，用于将数据包和OpenFlow流表中的每条流表规则相匹配；获取子模块，在数据包和流表规则匹配的情况下，获取与数据包中的IP地址对应的MAC地址；洪泛模块，用于在数据包和流表规则不匹配的情况下，洪泛ARP请求的数据包。

根据本发明的一个实施例，进一步包括：存储模块，用于在数据库中存储所有虚拟机的IP地址和MAC地址。

根据本发明的一个实施例，进一步包括：同步模块，用于将数据库中与本物理机通信的虚拟机的IP地址和MAC地址同步至OpenFlow流表。

本发明的有益技术效果在于：

本发明通过获取ARP请求的数据包，并将数据包和OpenFlow流表相匹配，以获取与数据包中的IP地址对应的MAC地址，其中，OpenFlow流表存储有与本物理机通信的虚拟机的IP地址和MAC地址的映射关系，最后根据IP地址和MAC地址，构造ARP请求的响应包，从而能够在本地物理主机回应虚拟机的ARP广播，从而大大减轻网络上的ARP风暴，提高网络性能。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获取其他的附图。

图1是根据本发明实施例的ARP请求的响应方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的OVS流表之间的关系和数据包的处理流程图；

图3是根据本发明实施例的ARP请求的响应装置的框图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种ARP请求的响应方法。

如图1所示，根据本发明实施例的响应方法包括：

步骤S101，获取ARP请求的数据包；

步骤S103，将数据包和OpenFlow流表相匹配，以获取与数据包中的IP地址对应的MAC地址，其中，OpenFlow流表存储有与本物理机通信的虚拟机的IP地址和MAC地址的映射关系，该OpenFlow流表是通过OpenFlow协议对Flow流表进行编程；

步骤S105，根据IP地址和MAC地址，构造ARP请求的响应包。

通过本发明的上述方案，能够通过获取ARP请求的数据包，并将数据包和OpenFlow流表相匹配，以获取与数据包中的IP地址对应的MAC地址，其中，OpenFlow流表存储有与本物理机通信的虚拟机的IP地址和MAC地址的映射关系，最后根据IP地址和MAC地址，构造ARP请求的响应包，从而能够在本地物理主机回应虚拟机的ARP广播，从而大大减轻网络上的ARP风暴，提高网络性能。

根据本发明的一个实施例，将数据包和OpenFlow流表相匹配，以获取与数据包中的IP地址对应的MAC地址包括：将数据包和OpenFlow流表中的每条流表规则相匹配；在数据包和流表规则匹配的情况下，获取与数据包中的IP地址对应的MAC地址；在数据包和流表规则不匹配的情况下，洪泛ARP请求的数据包，其中，该洪泛仅要求接收到的信息的节点以广播方式转发数据包。

根据本发明的一个实施例，进一步包括：数据库中存储有所有虚拟机的IP地址和MAC地址。

根据本发明的一个实施例，进一步包括：将数据库中与本物理机通信的虚拟机的IP地址和MAC地址同步至OpenFlow流表。

为了更好的描述本发明，下面通过一个具体的实施例对本发明进行详细地描述。

OVS(open vswitch，开放虚拟交换标准)流表支持255个流表，如图2所示，本发明使用了其中的0-22号流表，当然可以理解，可根据实际需求对OVS流量中使用流表进行设置，例如，根据本发明的一个实施例，本发明使用其中的0-25号流表，本发明对此不做限定，下面对0-22号流表进行详细的描述，具体如下：

流表0(Table0)，用于分发本地物理机接收的消息，下面通过一个实施例进行描述，该实施例具体如下：

Table 0,priority＝1,in_port＝3actions＝resubmit(,3)

table 0,priority＝1,in_port＝1actions＝resubmit(,2)；

流表1(Table1)，用于处理分布式路由出包，下面通过一个实施例进行描述，该实施例具体如下：

Table 1,dl_vlan＝1,dl_src＝fa:16:3e:ec:f3:dd

actions＝mod_dl_src:fa:16:3f:b2:34:82,resubmit(,2)

table1,dl_vlan＝2,dl_src＝fa:16:3e:63:3b:4c

actions＝mod_dl_src:fa:16:3f:b2:34:82,resubmit(,2)；

流表2(Table2)，用于分发单播，组播，广播数据包，下面通过一个实施例进行描述，该实施例具体如下：

table2,dl_dst＝00:00:00:00:00:00/01:00:00:00:00:00actions＝resubmit(,20)

table,dl_dst＝01:00:00:00:00:00/01:00:00:00:00:00actions＝resubmit(,22)；

流表3(Table3)，用于只允许本机网络的数据包通过，下面通过一个实施例进行描述，该实施例具体如下：

table3,tun_id＝0x4actions＝mod_vlan_vid:1,resubmit(,9)

table 3,actions＝drop；

流表9(Table9)，用于处理分布式路由入包，下面通过一个实施例进行描述，该实施例具体如下：

table 9,dl_src＝fa:16:3f:db:6f:73actions＝output:1；

流表10(Table10)，用于学习MAC地址，tunnel(隧道)，vlan(虚拟局域网)；

流表20(Table20)，用于将流表10学习到的内容会存入本表中，L2Population会更新本流表20，其中，L2Population用于调用和更新数据库，下面通过一个实施例进行描述，该实施例具体如下：

table20,dl_vlan＝1,dl_dst＝fa:16:3e:7e:ab:cc

ctions＝strip_vlan,set_tunnel:0x3e9,output:5

流表21(Table21)，用于处理本地机器ARP请求，L2Population会更新本表；

流表22(Table22)，用于洪泛数据包，L2Population会更新本表，下面通过一个实施例进行描述，该实施例具体如下：

table22,dl_vlan＝2actions＝strip_vlan,set_tunnel:0x6,output:3。

在没有本地响应ARP请求的情况下，每次遇到ARP广播包，都会经过流表22洪泛到其他所有节点，这样大大的占用了网络带宽，因此，本发明通过L2Population的作用是在本地处理ARP请求，其中，L2Population用于调用数据库和更新数据库，在该数据库中保存了所有的端口(或虚拟机)的MAC地址和IP地址的相关数据，而ARP的请求过程就是一个虚机要根据另一个虚机的IP地址查询它的MAC地址，因此，只需要Neutron server通过RPC告诉每个计算节点上的agent所有活动端口的MAC地址和IP地址，其中，该neutron-server是neutron的核心组件之一，负责直接接收外部请求，这样本机上的虚机的ARP请求的响应就可以在本地解决，有了L2Population以后，流表(示例)有以下变化：

table＝2,priority＝1,arp,dl_dst＝ff:ff:ff:ff:ff:ff actions＝resubmit(,21)

table＝20,priority＝2,dl_vlan＝2,dl_dst＝fa:16:3e:73:49:41,actions＝strip_vla n,set_tunnel:0x6,output:5

table＝21,priority＝1,arp,dl_vlan＝2,arp_tpa＝10.0.1.11

table＝21,priority＝0actions＝resubmit(,22)

table＝22,hard_age＝78,dl_vlan＝2actions＝strip_vlan,set_tunnel:0x6,output:5,output:5,output:4，

首先，流表2增加了一条规则来处理ARP数据包，将其交给流表21；

其次，由L2population发来的entry来更新流表21和流表20，例如，计算机节点C上增加了新的虚拟机VM3，计算节点A和B收到一条L2population关于VM3的MAC，IP和Network的消息，然后，计算机节点A和B会在流表21中增加相应的OpenFlow流表规则，随后流表21中的每一条OpenFlow流表规则，会和进来的帧的数据做匹配(包括：ARP协议，network、虚拟机的IP地址)，如果匹配成功，则构造一个ARP响应包，其中包括了IP地址和MAC地址，从原来的部分发回到虚机，例如，发送ARP请求的网关设备为本地，则通过流表21将响应包发送回源主机，若发送ARP请求的网关设备为异地，则通过流表20将响应包发送回源主机，如果没有匹配成功的，那么转发到流表22做泛洪，于此同时流表20新增一条OpenFlow流表规则来进行vlan与Tunnel号的更换和建立管道之间的链接。

根据本发明的实施例，还提供了一种ARP请求的响应装置。

如图3所示，根据本发明实施例的响应装置包括：

获取模块31，用于获取ARP请求的数据包；

匹配模块32，用于将数据包和OpenFlow流表相匹配，以获取与数据包中的IP地址对应的MAC地址，其中，OpenFlow流表存储有与本物理机通信的虚拟机的IP地址和MAC地址的映射关系；

构造模块33，用于根据IP地址和MAC地址，构造ARP请求的响应包。

根据本发明的一个实施例，匹配模块32包括：

匹配子模块(未示出)，用于将数据包和OpenFlow流表中的每条流表规则相匹配；

获取子模块(未示出)，在数据包和流表规则匹配的情况下，获取与数据包中的IP地址对应的MAC地址；洪泛模块，用于在数据包和流表规则不匹配的情况下，洪泛ARP请求的数据包。

根据本发明的一个实施例，进一步包括：存储模块(未示出)，用于在数据库中存储所有虚拟机的IP地址和MAC地址。

根据本发明的一个实施例，进一步包括：同步模块(未示出)，用于将数据库中与本物理机通信的虚拟机的IP地址和MAC地址同步至OpenFlow流表。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过获取ARP请求的数据包，并将数据包和OpenFlow流表相匹配，以获取与数据包中的IP地址对应的MAC地址，其中，OpenFlow流表存储有与本物理机通信的虚拟机的IP地址和MAC地址的映射关系，最后根据IP地址和MAC地址，构造ARP请求的响应包，从而能够在本地物理主机回应虚拟机的ARP广播，从而大大减轻网络上的ARP风暴，提高网络性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种ARP请求的响应方法，其特征在于，包括：

获取所述ARP请求的数据包；

将所述数据包和OpenFlow流表相匹配，以获取与所述数据包中的IP地址对应的MAC地址，其中，所述OpenFlow流表存储有与本物理机通信的虚拟机的IP地址和MAC地址的映射关系；

根据所述IP地址和所述MAC地址，构造所述ARP请求的响应包。

2.根据权利要求1所述的响应方法，其特征在于，将所述数据包和OpenFlow流表相匹配，以获取与所述数据包中的IP地址对应的MAC地址包括：

将所述数据包和OpenFlow流表中的每条流表规则相匹配；

在所述数据包和流表规则匹配的情况下，获取与所述数据包中的IP地址对应的MAC地址；

在所述数据包和流表规则不匹配的情况下，洪泛所述ARP请求的数据包。

3.根据权利要求1所述的响应方法，其特征在于，进一步包括：

数据库中存储有所有虚拟机的IP地址和MAC地址。

4.根据权利要求3所述的响应方法，其特征在于，进一步包括：

将所述数据库中与本物理机通信的虚拟机的IP地址和MAC地址同步至所述OpenFlow流表。

5.一种ARP请求的响应装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所述ARP请求的数据包；

匹配模块，用于将所述数据包和OpenFlow流表相匹配，以获取与所述数据包中的IP地址对应的MAC地址，其中，所述OpenFlow流表存储有与本物理机通信的虚拟机的IP地址和MAC地址的映射关系；

构造模块，用于根据所述IP地址和所述MAC地址，构造所述ARP请求的响应包。

6.根据权利要求1所述的响应装置，其特征在于，所述匹配模块包括：

匹配子模块，用于将所述数据包和OpenFlow流表中的每条流表规则相匹配；

获取子模块，在所述数据包和流表规则匹配的情况下，获取与所述数据包中的IP地址对应的MAC地址；

洪泛模块，用于在所述数据包和流表规则不匹配的情况下，洪泛所述ARP请求的数据包。

7.根据权利要求1所述的响应装置，其特征在于，进一步包括：

存储模块，用于在数据库中存储所有虚拟机的IP地址和MAC地址。

8.根据权利要求3所述的响应装置，其特征在于，进一步包括：

同步模块，用于将所述数据库中与本物理机通信的虚拟机的IP地址和MAC地址同步至所述OpenFlow流表。