CN108270699B - 报文处理方法、分流交换机及聚合网络 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种云网络中分流交换机执行的报文处理方法，所述方法包括：从所述云网络中的不同的镜像口接收并匹配同一业务相关联的报文；以及对所述报文进行聚合处理，使得与同一业务相关联的所述报文汇聚到所述分流交换机的同一输出端口以便后续的分析服务器进行处理，其中，所述聚合处理包括所述分流交换机利用预定义的偏移量匹配所述报文中感兴趣的元组。本发明还提供了一种分流交换机和扩展的聚合网络。

Description

报文处理方法、分流交换机及聚合网络
技术领域
本发明涉及云网监控技术，特别涉及报文处理方法、分流交换机及扩展的聚合网络。
背景技术
云网络中同一业务相关联的网络报文会分散在不同的镜像口上，导致后端聚合分析难度加大。在现有技术中，一般通过以下两种方式对分散的网络报文进行整合：1)通过计算服务器；2)通过传统的分流交换机。当通过计算服务器对分散的网络报文进行聚合时，其聚合效率较低，处理性能一般比交换机至少低1-2个数量级。对于传统的分流交换机而言，其无法处理云网络的报文镜像格式。在云网络中，报文的格式发生了变化，原始的报文通常会被封装在VxLan以及ERSPAN头中，而传统的分流交换机是无法匹配到被封装后的内层报文的。
以上公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
为了解决以上现有技术的多个问题中的至少一个，本发明提供了一种云网络中分流交换机执行的报文处理方法，所述方法包括：从所述云网络中的不同的镜像口接收并匹配同一业务相关联的报文；以及对所述报文进行聚合处理，使得与同一业务相关联的所述报文汇聚到所述分流交换机的同一输出端口以便后续的分析服务器进行处理，其中，所述聚合处理包括所述分流交换机利用预定义的偏移量匹配所述报文中感兴趣的元组。
在上述报文处理方法中，所述预定义的偏移量定义在用户自定义字段中，表示所述感兴趣的元组在所述报文中的偏移量。
在上述报文处理方法中，所述感兴趣的元组为所述报文中的内层报文字段。
在上述报文处理方法中，所述内层报文字段设置在所述报文的ERSPAN头部和/或VxLan头部之后。
在上述报文处理方法中，所述聚合处理进一步包括：所述分流交换机对匹配的感兴趣的元组进行哈希后转发到LAG聚合端口中的确定端口上。
上述报文处理方法还可包括：提取ERSPAN头部中的信息字段；去除所述ERSPAN头部；将所述信息字段进行转换并附加到所述报文的标签中；以及将所述报文输出以供后续的分析服务器进行处理。
根据本发明的另一个方面，提供了一种分流交换机，所述分流交换机包括：输入匹配单元，配置成从云网络中的不同的镜像口接收并匹配同一业务相关联的报文；以及处理单元，配置成对所述报文进行聚合处理，使得与同一业务相关联的所述报文汇聚到所述分流交换机的同一输出端口以便后续的分析服务器进行处理，其中，所述处理单元配置成利用预定义的偏移量匹配所述报文中感兴趣的元组来进行所述聚合处理。
在上述分流交换机中，所述预定义的偏移量定义在用户自定义字段中，表示所述感兴趣的元组在所述报文中的偏移量。
在上述分流交换机中，所述感兴趣的元组为所述报文中的内层报文字段。
在上述分流交换机中，所述内层报文字段设置在所述报文的ERSPAN头部和/或VxLan头部之后。
在上述分流交换机中，所述处理单元进一步配置成对匹配的感兴趣的元组进行哈希后转发到LAG聚合端口中的确定端口上。
上述分流交换机进一步可包括：提取单元，用于提取ERSPAN头部中的信息字段；去除单元，用于去除所述ERSPAN头部；转换单元，用于将所述信息字段进行转换并附加到所述报文的标签中；以及输出单元，用于将所述报文输出以供后续的分析服务器进行处理。
在上述分流交换机中，所述分流交换机为SDN可编程交换机，并且所述分流交换机还包括：SDN控制器，其配置成对每个新进入的报文流进行策略配置下发。
根据本发明的又一个方面，提供了一种扩展的聚合网络，该聚合网络包括多个前述分流交换机，其中，该多个分流交换机按Leaf-Spine架构进行布置。
与现有技术相比，本发明的技术方案提出通过例如SDN可编程交换机对云网络中分散的报文进行聚合处理，相对于采用计算服务器进行报文汇聚具有更高的处理性能。交换机对于网络报文的匹配转发处理效率比计算服务器至少高出1-2个数量级。另外，本发明的技术方案可以灵活处理云网络的报文镜像格式。具体来说，通过SDN交换机的UDF(用户自定义字段)可以匹配自定义的网络报文字段，从而可以针对云网络镜像报文中新出现的ERSPAN以及VxLan等格式甚至是自定义封装格式的报文进行匹配处理，并转发到相应的输出端口。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施例的分流交换机执行的报文处理方法的示意图；
图2是表示本发明的一个实施例的分流交换机的结构示意图；
图3是表示本发明的一个实施例的云网络部署架构图；
图4是表示本发明的一个实施例的云网络报文处理的数据流向图；以及
图5是表示本发明的一个实施例的云网络镜像报文。
具体实施方式
以下说明描述了本发明的特定实施方式以教导本领域技术人员如何制造和使用本发明的最佳模式。为了教导发明原理，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型将落在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式接合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述特定实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
在本发明的上下文中，术语“SDN”指软件定义网络，其通过开放接口实现对网络的软件化可编程控制。
术语“SDN Fabric”与“SDN交换矩阵”具有相同的含义，即通过SDN交换机相连所构成的SDN网络。
术语“Leaf”或“Leaf switch”表示叶子交换机，即二层SDN架构中作为接入层的交换机。
术语“Spine”或“Spine switch”表示骨干交换机，即二层SDN架构中作为转接层的交换机。
术语“Leaf-Spine架构”也称为分布式核心网络，包括叶子交换机和骨干交换机。
术语“ERSPAN”即Encapsulated Remote Switch Port Analyzer，表示封装远程交换机端口分析，它是一种将交换机端口报文进行封装传送的技术与协议。
术语“VxLan”即Virtual Extensible LAN，表示虚拟可扩展局域网，是一种基于IP隧道的报文封装协议。
术语“LAG”即Link Aggregation Group，表示链路聚合组，是网络中将多个端口合并使用的技术。
图1是表示本发明的一个实施例的分流交换机执行的报文处理方法1000的示意图。其中，报文处理1000包括如下步骤：
在步骤120中，从所述云网络中的不同的镜像口接收并匹配同一业务相关联的报文；以及
在步骤140中，对所述报文进行聚合处理，使得与同一业务相关联的所述报文汇聚到所述分流交换机的同一输出端口以便后续的分析服务器进行处理，其中，所述聚合处理包括所述分流交换机利用预定义的偏移量匹配所述报文中感兴趣的元组。
在上述步骤140中，所述预定义的偏移量定义在用户自定义字段中，表示所述感兴趣的元组在所述报文中的偏移量。在一个实施例中，所述感兴趣的元组为所述报文中的内层报文字段，该内层报文字段设置在所述报文的ERSPAN头部和/或VxLan头部之后。
在上述步骤140中，在一个实施例中，所述聚合处理可进一步包括：所述分流交换机对匹配的感兴趣的元组进行哈希后转发到LAG聚合端口中的确定端口上。
在一个实施例中，上述报文处理方法1000还可包括：提取ERSPAN头部中的信息字段；去除所述ERSPAN头部；将所述信息字段进行转换并附加到所述报文的标签中；以及将所述报文输出以供后续的分析服务器进行处理。
图2是表示本发明的一个实施例的分流交换机2000的结构示意图。如图2所示，分流交换机2000包括输入匹配单元210和处理单元220。其中，输入匹配单元210配置成从云网络中的不同的镜像口接收并匹配同一业务相关联的报文。处理单元220配置成对所述报文进行聚合处理，使得与同一业务相关联的所述报文汇聚到所述分流交换机的同一输出端口以便后续的分析服务器进行处理，其中，所述处理单元配置成利用预定义的偏移量匹配所述报文中感兴趣的元组来进行所述聚合处理。
在一个实施例中，所述预定义的偏移量定义在用户自定义字段中，表示所述感兴趣的元组在所述报文中的偏移量。在一个实施例中，所述感兴趣的元组为所述报文中的内层报文字段。该内层报文字段可设置在所述报文的ERSPAN头部和/或VxLan头部之后。
在一个实施例中，处理单元220进一步配置成对匹配的感兴趣的元组进行哈希后转发到LAG聚合端口中的确定端口上。
在一个实施例中，分流交换机2000进一步可包括：提取单元，用于提取ERSPAN头部中的信息字段；去除单元，用于去除所述ERSPAN头部；转换单元，用于将所述信息字段进行转换并附加到所述报文的标签中；以及输出单元，用于将所述报文输出以供后续的分析服务器进行处理。
在一个实施例中，分流交换机2000为SDN可编程交换机，并且所述分流交换机2000还包括：SDN控制器，其配置成对每个新进入的报文流进行策略配置下发。
参考图3，在一个实施例中，云网络的典型部署如图3所示，其中SDN云网络的流量从不同地点的接入交换机通过某种形式(例如ERSPAN)镜像而出，并统一接入到SDN可编程交换机进行聚合，聚合后的报文输出到后端的分析服务器进行处理。
图4是根据本发明的一个实施例的云网络报文处理的数据流向图。在图4中，SDN可编程交换机的基本配置步骤如下：
1)在SDN交换机上通过UDF(用户自定义字段)定义所关心的内层报文字段(f1,f2,…,fi)在报文中的偏移量；对于典型的云网络镜像报文(如图5所示)，(f1,f2,…,fi)可以设置为在ERSPAN头与VxLan头部之后的内层原始报文的IP对，或者TCP/UDP五元组；
2)将输出端口(O1,O2,…,On)配置为一个聚合输出端口LAG，并定义这个聚合输出端口根据(f1,f2,…,fi)进行hash操作；
3)在SDN交换机上配置SDN流表规则：对于每个输入口I，匹配到封装标记后，按照(2)中定义的规则聚合输出到聚合口LAG上。
在一个实施例中，SDN交换机在收到每个报文后，将会通过预定义的偏移量匹配到内层报文的元组(f1,f2,…,fi)，对其进行hash后转发到LAG聚合端口的某个确定端口上，并且能够保证相同元组(f1,f2,…,fi)可以转发到同一个物理端口(如此也就保证了同一业务相关联的报文可以被汇聚到同一个端口上，便于后续的分析服务器进行处理)。
综上，本发明提出一种对于云网络中分散的网络报文流量进行高效聚合处理的方案。本发明的技术方案通过首先将所有的镜像报文都汇聚到前端的分流交换机(TAP交换机)上，然后通过TAP交换机的策略将同一业务的关联报文分发到同一个后端处理节点，这样能够有效对云网络中分散在不同镜像点的相关联报文进行聚合分发。另外，本发明的分流交换机采用可编程SDN交换机来处理云网络环境下的复杂报文格式，并可以识别匹配经过VxLan，ERSPAN或者其他自定义封装格式的网络报文，实现交换机对于内层网络报文的识别匹配。
与现有技术相比，本发明的技术方案提出通过例如SDN可编程交换机对云网络中分散的报文进行聚合处理，相对于采用计算服务器进行报文汇聚具有更高的处理性能。交换机对于网络报文的匹配转发处理效率比计算服务器至少高出1-2个数量级。另外，本发明的技术方案可以灵活处理云网络的报文镜像格式。具体来说，通过SDN交换机的UDF(用户自定义字段)可以匹配自定义的网络报文字段，从而可以针对云网络镜像报文中新出现的ERSPAN以及VxLan等格式甚至是自定义封装格式的报文进行匹配处理，并转发到相应的输出端口。
以上例子主要说明了本发明的报文处理方法、分流交换机及扩展的聚合网络。尽管只对其中一些本发明的一个或多个实施例进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。
例如，可引入SDN控制器对SDN可编程交换机进行控制，其中SDN控制器用于对每个新进入的报文流进行策略配置下发。这样的方案可达到更好的灵活性。又例如，可考虑去除封装报头。对于某些进行特殊封装的镜像报文(例如ERSPAN镜像)，在报文输出之前，可以提取ERSPAN中的信息字段，随后将ERSPAN报头去除，并将信息字段通过某种形式的转换附加到报文的tag中。再例如，可进行多SDN可编程交换机扩展。对于单一SDN可编程交换机无法满足聚合接入的情形，可以引入Leaf-Spine架构对整个聚合网络进行扩展。
因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (12)

1.一种云网络中分流交换机执行的报文处理方法，所述方法包括：
从所述云网络中的不同的镜像口接收与同一业务相关联的报文；以及
对所述报文进行聚合处理，使得与同一业务相关联的所述报文汇聚到所述分流交换机的同一输出端口以便后续的分析服务器进行处理，
其中，所述聚合处理包括所述分流交换机利用预定义的偏移量匹配所述报文中感兴趣的元组，以及
其中，所述聚合处理进一步包括：所述分流交换机对匹配的感兴趣的元组进行哈希后转发到LAG聚合端口中的确定端口上。
2.如权利要求1所述的报文处理方法，其中，所述预定义的偏移量定义在用户自定义字段中，表示所述感兴趣的元组在所述报文中的偏移量。
3.如权利要求1或2所述的报文处理方法，其中，所述感兴趣的元组为所述报文中的内层报文字段。
4.如权利要求3所述的报文处理方法，其中，所述内层报文字段设置在所述报文的ERSPAN头部和/或VxLan头部之后。
5.如权利要求4所述的报文处理方法，还包括：
提取ERSPAN头部中的信息字段；
去除所述ERSPAN头部；
将所述信息字段进行转换并附加到所述报文的标签中；以及
将所述报文输出以供后续的分析服务器进行处理。
6.一种分流交换机，所述分流交换机包括：
输入匹配单元，配置成从云网络中的不同的镜像口接收并匹配同一业务相关联的报文；以及
处理单元，配置成对所述报文进行聚合处理，使得与同一业务相关联的所述报文汇聚到所述分流交换机的同一输出端口以便后续的分析服务器进行处理，
其中，所述处理单元配置成利用预定义的偏移量匹配所述报文中感兴趣的元组来进行所述聚合处理，以及其中所述处理单元进一步配置成对匹配的感兴趣的元组进行哈希后转发到LAG聚合端口中的确定端口上。
7.如权利要求6所述的分流交换机，其中，所述预定义的偏移量定义在用户自定义字段中，表示所述感兴趣的元组在所述报文中的偏移量。
8.如权利要求6或7所述的分流交换机，其中，所述感兴趣的元组为所述报文中的内层报文字段。
9.如权利要求8所述的分流交换机，其中，所述内层报文字段设置在所述报文的ERSPAN头部和/或VxLan头部之后。
10.如权利要求9所述的分流交换机，进一步包括：
提取单元，用于提取ERSPAN头部中的信息字段；
去除单元，用于去除所述ERSPAN头部；
转换单元，用于将所述信息字段进行转换并附加到所述报文的标签中；以及
输出单元，用于将所述报文输出以供后续的分析服务器进行处理。
11.如权利要求6所述的分流交换机，其中，所述分流交换机为SDN可编程交换机，并且所述分流交换机还包括：
SDN控制器，其配置成对每个新进入的报文流进行策略配置下发。
12.一种扩展的聚合网络，包括多个如权利要求6至11中任一项权利要求所述的分流交换机，其中，该多个分流交换机按Leaf-Spine架构进行布置。
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