CN109889623A - 大二层层叠以太网arp广播消除方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大二层层叠以太网ARP广播消除方法及装置，该方法步骤包括：S1.在Infiniband网络上配置用于管理IP地址和MAC地址的对应关系的地址管理器，以及在各网络主机节点上分别配置层叠网驱动器；S2.通过层叠网驱动器侦听网络主机节点的通信，并将侦听到的IP地址和MAC地址的对应关系通过Infiniband网络注册在地址管理器上；S3.当存在虚拟机需要发送ARP广播进行地址解析时，通过层叠网驱动器截获ARP广播，并将ARP广播转换为对本地缓存查询或者地址管理器的单播请求。本发明具有实现简单、能够消除大二层层叠以太网中ARP广播报文且消除效果好、效率高等优点。

Description

大二层层叠以太网ARP广播消除方法及装置

技术领域

本发明涉及大二层Infiniband层叠以太网技术领域，尤其涉及一种大二层层叠以太网ARP广播消除方法及装置。

背景技术

在云计算中，为了能够有效的按需分配计算、存储、网络资源，需要将所有的资源采用“资源池”的方式统一管理，网络作为其中一种资源，也需要能够按需管理和分配，这就要求物理网络采用大二层的方式进行连接，使得在虚拟层能够灵活的划分虚拟子网、创建虚拟路由。

在云计算中心中使用传统的以太网很难构建大二层网络(网络中有几万至几十万个节点)，这是由于一方面，以太网的转发表大小往往受到限制，很多情况下，在一个二层网络中不能容纳超过4000个节点；另一方面，以太网底层的工作方式有大量的广播报文存在，特别是ARP广播作为以太网通信握手的基础广泛存在，在大二层网络中这种ARP广播在很大程度上消耗着网络的带宽，带来网络处理性能的下降。

Infiniband网络作为一种典型的系统区域网络，物理带宽、延迟的性能上远远优于传统的以太网，而且特别适合构建大二层的云计算数据中心网络，而目前的主流云计算平台还不能支持Infiniband网络。为了能够将Infiniband网络应用于云计算的数据中心，需要提供一种层叠的以太网，以能够适配主流的云计算平台，而要实现大二层层叠以太网，主要问题就在于如何能够消除ARP广播，因此亟需提供一种大二层层叠以太网ARP广播消除方法，以提高大二层层叠以太网的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现简单、能够消除大二层层叠以太网中ARP广播报文且消除效果好、效率高的大二层层叠以太网ARP广播消除方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种大二层层叠以太网ARP广播消除方法，步骤包括：

S1.在Infiniband网络上配置用于管理IP地址和MAC地址的对应关系的地址管理器，以及在各网络主机节点上分别配置以太网的层叠网驱动器，所述层叠网驱动器的上层为各网络主机节点上虚拟机提供以太网网络接口，下层采用Infiniband网络机制通信；

S2.通过所述层叠网驱动器侦听网络主机节点的通信，并将侦听到的IP地址和MAC地址的对应关系通过Infiniband网络注册在所述地址管理器上；

S3.当存在虚拟机需要发送ARP广播进行地址解析时，通过所述层叠网驱动器截获所述ARP广播，并将所述ARP广播转换为对本地缓存查询或者所述地址管理器的单播请求。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S2的步骤包括：

S21.节点注册：所述层叠网驱动器初始化时，通过Infiniband网络单播向网络上的所述地址管理器注册各网络主机节点信息，并加入到层叠网的组播组；所述地址管理器接收来自网络主机节点的注册请求，并记录节点的地址；

S22.地址注册：所述层叠网驱动器侦听来自虚拟机的ARP请求和ARP应答；如果侦听到的ARP请求或ARP应答的源IP地址和MAC地址不在本地注册表中，在本地注册表中记录以及向所述地址注册管理器注册该新的IP地址和MAC地址的对应关系，所述地址管理器接收来自网络主机节点端的地址注册请求，记录IP地址和MAC地址的对应关系。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S3的步骤包括：

S31.本地缓存ARP解析：在本地缓存中查询侦听到的ARP中目的IP地址所对应的MAC地址，如果查询成功，构造ARP应答，并发送给本地虚拟机；如果在本地缓存中没有所查询的目的IP地址对应的MAC地址，通过Infiniband单播向所述地址管理器查询IP地址和MAC地址的对应关系；

S32.地址管理器ARP解析：所述地址管理器搜索所需查询的IP地址和MAC地址的对应关系，若查询成功，所述地址管理器将IP地址和MAC地址对应关系的查询应答通过Infiniband单播给网络主机节点，所述层叠驱动模块接收所述地址管理器发送的查询应答，并发送给本地网络主机节点的虚拟机；

S33.基于广播的ARP解析：若所述地址管理器查询失败，所述地址管理器将地址解析请求通过Infiniband组播给所有注册的网络主机节点，所述层叠驱动模块接收所述地址管理器通过Infiniband组播发送的地址解析请求，根据接收到的所述解析请求构造ARP广播，并发送给本地网络主机节点的虚拟机。

作为本发明方法的进一步改进，还包括地址保持步骤，具体步骤为：查询所述地址管理器中记录的本地虚拟机IP地址，根据IP地址构造ARP广播，并发送给本地虚拟机，若侦听到本地虚拟机的ARP应答，更新所述地址管理器中对应IP地址的更新时间。

作为本发明方法的进一步改进，还包括全局地址作废步骤，具体步骤为：轮询所述地址管理器中IP地址的更新时间，若存在某个IP地址的最新时间超时，则向所述地址管理器发送作废请求以在所述地址管理器中删除本地的IP地址和MAC地址对应关系；接收所述地址管理器通过Infiniband组播发送到已注册的网络主机节点的IP地址作废请求，删除本地缓存中对应IP地址的地址缓存。

一种大二层层叠以太网ARP广播消除装置，包括：

配置模块，用于在Infiniband网络上配置用于管理IP地址和MAC地址的对应关系的地址管理器，以及在各网络主机节点上分别配置以太网的层叠网驱动器，所述层叠网驱动器的上层为各网络主机节点上虚拟机提供以太网网络接口，下层采用Infiniband网络机制通信；

地址管理模块，用于通过所述层叠网驱动器侦听网络主机节点的通信，并将侦听到的IP地址和MAC地址的对应关系通过Infiniband网络注册在所述地址管理器上；

ARP广播转换模块，用于当存在虚拟机需要发送ARP广播进行地址解析时，通过所述层叠网驱动器截获所述ARP广播，并将所述ARP广播转换为对本地缓存查询或者所述地址管理器的单播请求。

作为本发明装置的进一步改进，所述层叠网驱动器包括：

节点注册模块，用于对所述层叠网驱动器初始化时，通过Infiniband网络单播向网络上的所述地址管理器注册各网络主机节点信息，并加入到层叠网的组播组；

侦听模块，用于通过各所述层叠网驱动器侦听来自虚拟机的ARP请求和ARP应答；

地址注册单元，用于如果所述侦听模块侦听到的ARP请求或ARP应答的源IP地址和MAC地址不在本地注册表中，在本地注册表中记录以及向所述地址注册管理器注册该新的IP地址和MAC地址的对应关系；

缓存响应模块，用于在本地缓存中查询侦听到的ARP中目的IP地址所对应的MAC地址，如果查询成功，构造ARP应答，并发送给本地虚拟机；

远程请求模块，用于如果在本地缓存中没有所查询的目的IP地址对应的MAC地址，通过Infiniband单播向所述地址管理器查询IP地址和MAC地址的对应关系；

ARP代理模块，用于接收所述地址管理器通过Infiniband组播给所有注册的网络主机节点的地址解析请求，根据接收到的所述解析请求构造ARP广播，并发送给本地网络主机节点的虚拟机，等待虚拟机的ARP应答，并以Infiniband单播形式将ARP的结果发送至所述地址管理器。

作为本发明装置的进一步改进，所述地址管理器包括：

注册管理模块，用于接收来自主机节点的Infiniband注册请求，并将物理节点和Infiniband节点的地址记录在内存的物理节点表中，以及接收来自主机节点端地址注册请求，记录IP地址和MAC地址的对应关系；

地址查询模块，用于接收来自网络主机节点上所述层叠网驱动器的地址查询请求，搜索IP地址和MAC地址的对应关系，并按照Infiniband单播的形式发送地址查询应答给网络主机节点的所述层叠网驱动器；若搜索不到IP地址和MAC地址的对应关系，则发送Infiniband组播到各个注册的网络主机节点。

作为本发明装置的进一步改进，所述层叠网驱动器还包括地址保持模块，用于查询所述地址管理器中记录的本地虚拟机IP地址，根据IP地址构造ARP广播，并发送给本地虚拟机，若侦听到本地虚拟机的ARP应答，更新所述地址管理器中对应IP地址的更新时间；

作为本发明装置的进一步改进，所述层叠网驱动器还包括全局地址作废模块，用于轮询所述地址管理器中IP地址的更新时间，若存在某个IP地址的最新时间超时，则向所述地址管理器发送作废请求以在所述地址管理器中删除本地的IP地址和MAC地址对应关系；接收所述地址管理器通过Infiniband组播发送到已注册的网络主机节点的IP地址作废请求，删除本地缓存中对应IP地址的地址缓存。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明通过在Infiniband网络上配置地址管理器以及在各网络主机节点上配置层叠网驱动器，由层叠网驱动器与地址管理器配合提供虚拟机的以太网服务以及地址的管理，同时由层叠网驱动器截获ARP广播，转换为对本地缓存查询或者地址管理器的单播请求，大大减少了ARP广播的数量，使得在大二层网络中有效的消除绝大多数因地址解析产生的ARP广播，提高大二层层叠以太网的性能，从而使得可以将Infiniband网络应用到云计算数据中心上，很好的适配主流的云计算技术，提升云计算数据中的互连交换能力。

2、本发明层叠网驱动器与上层的接口无需改变任何以太网的协议和工作模式，通过设计网络全局的地址管理器有效的减少了ARP广播的传播范围，从而将绝大多数的ARP广播变换为本地高速缓存查询或者Infiniband单播查询，实现方法简单，能够高效的消除大量的ARP广播，使得可以很好的支撑大二层网络的通信。

3、本发明进一步通过从本地缓存中查询目的地址所对应的MAC地址，构成ARP应答发送给虚拟机，将ARP广播转换为本地缓存查询，若本地缓存中没有所查询的MAC地址，通过Infiniband单播给地址管理器进行查询，将ARP广播转换为地址管理器单播请求，地址管理器查询失败后通过Infiniband组播进行ARP解析，可以高效的将绝大多数因地址解析产生的ARP广播进行消除。

附图说明

图1是本实施例大二层层叠以太网ARP广播消除方法的实现流程示意图。

图2是本实施例中实现大二层层叠以太网ARP广播消除所采用的装置的结构示意图。

图3是本实施例中实现地址注册的实现原理示意图。

图4是本实施例中本地缓存ARP解析的实现原理示意图。

图5是本实施例中地址管理器ARP解析的实现原理示意图。

图6是本实施例中地址管理器通过广播进行ARP解析的实现原理示意图。

图7是本实施例中本地地址保持的实现原理示意图。

图8是本实施例中全局地址作废的实现原理示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例大二层层叠以太网ARP广播消除方法步骤包括：

S1.在Infiniband网络上配置用于管理IP地址和MAC地址的对应关系的地址管理器，以及在各网络主机节点上分别配置以太网的层叠网驱动器，层叠网驱动器的上层为各网络主机节点上虚拟机提供以太网网络接口，下层采用Infiniband网络机制通信；

S2.通过层叠网驱动器侦听网络主机节点的通信，并将侦听到的IP地址和MAC地址的对应关系通过Infiniband网络注册在地址管理器上；

S3.当存在虚拟机需要发送ARP广播进行地址解析时，通过层叠网驱动器截获ARP广播，并将ARP广播转换为对本地缓存查询或者地址管理器的单播请求。

本实施例通过在Infiniband网络上配置地址管理器以及在各网络主机节点上配置层叠网驱动器，由层叠网驱动器与地址管理器配合提供虚拟机的以太网服务以及地址的管理，同时由层叠网驱动器截获ARP广播，转换为对本地缓存查询或者地址管理器的单播请求，大大减少了ARP广播的数量，使得在大二层网络中有效的消除绝大多数因地址解析产生的ARP广播，有效提高了大二层层叠以太网的性能，从而使得可以将Infiniband网络应用到云计算数据中心上，很好的适配主流的云计算技术，提升云计算数据中的互连交换能力。

本实施例上述方法，层叠网驱动器对上层的接口不改变任何以太网的协议和工作模式，在驱动和网络底层的工作原理上与传统的以太网工作模式不同，通过设计网络全局的地址管理器有效的减少了ARP广播的传播范围，从而将绝大多数的ARP广播变换为本地高速缓存查询或者Infiniband单播查询，实现方法简单，能够高效的消除大量的ARP广播，使得可以很好的支撑大二层网络的通信。

本实施例中，首先在Infiniband网络主机节点上设计以太网的层叠网驱动程序模块，“层叠网驱动程序模块为网络主机节点上面的虚拟机提供以太网网络接口，下层采用Infiniband网络单播和组播进行网络通信，在Infiniband网络上采用一个特殊的节点“地址管理器”管理网络中IP地址和MAC地址的对应关系，构建的层叠以太网如图2所示，该层叠以太网中包含两类节点：一类是地址管理器，本实施例具体配置一个，用于负责层叠网上物理节点、虚拟节点IP地址、MAC地址的管理和解析；另一类是网络上承载虚拟机的网络主机节点，本实施例具体配置有多个，用于实现网络主机节点上的层叠网驱动功能，由层叠网驱动程序模块为上层的虚拟机提供以太网的标准网络接口，底层采用Infiniband网络机制通信；工作时，通过层叠网驱动程序模块侦听来自本地网络主机节点的通信，记录IP地址和MAC地址对应关系，同时将这种对应关系通过Infiniband网络注册在地址管理器上，当某个虚拟机需要发送ARP广播进行地址解析时，层叠网驱动程序模块截获到该ARP广播后，将ARP广播转换为对本地缓存查询或者地址管理器的单播请求，从而消除了大量ARP广播报文。

本实施例中，步骤S2的步骤包括：

S21.节点注册：层叠网驱动器初始化时，通过Infiniband网络单播向网络上的地址管理器注册各网络主机节点信息，并加入到层叠网的组播组；地址管理器接收来自网络主机节点的注册请求，并记录节点的地址；

S22.地址注册：层叠网驱动器侦听来自虚拟机的ARP请求和ARP应答；如果侦听到的ARP请求或ARP应答的源IP地址和MAC地址不在本地注册表中，在本地注册表中记录以及向地址注册管理器注册该新的IP地址和MAC地址的对应关系，地址管理器接收来自网络主机节点端的地址注册请求，记录IP地址和MAC地址的对应关系。

通过上述步骤，将各网络主机节点注册在地址管理器中，同时将侦听到的新的IP地址和MAC地址的对应关系注册在地址管理器中，可以实现IP地址与MAC地址的有效地址管理。

本实施例中，步骤S3的步骤包括：

S31.本地缓存ARP解析：在本地缓存中查询侦听到的ARP中目的IP地址所对应的MAC地址，如果查询成功，构造ARP应答，并发送给本地虚拟机；如果在本地缓存中没有所查询的目的IP地址对应的MAC地址，通过Infiniband单播向地址管理器查询IP地址和MAC地址的对应关系；

S32.地址管理器ARP解析：地址管理器搜索所需查询的IP地址和MAC地址的对应关系，若查询成功，地址管理器将IP地址和MAC地址对应关系的查询应答通过Infiniband单播给网络主机节点，层叠驱动模块接收地址管理器发送的查询应答，并发送给本地网络主机节点的虚拟机；

S33.基于广播的ARP解析：若地址管理器查询失败，地址管理器将地址解析请求通过Infiniband组播给所有注册的网络主机节点，层叠驱动模块接收地址管理器通过Infiniband组播发送的地址解析请求，根据接收到的解析请求构造ARP广播，并发送给本地网络主机节点的虚拟机。

通过上述步骤，可以实现ARP的本地缓存解析，将ARP广播转换为本地缓存查询，从本地缓存中查询目的地址所对应的MAC地址，构成ARP应答发送给虚拟机，若本地缓存中没有所查询的MAC地址，则将ARP广播转换为地址管理器单播请求，通过Infiniband单播给地址管理器进行查询，地址管理器将查询应答通过Infiniband单播给网络主机节点，或在查询失败后通过Infiniband组播发送地址解析请求，通过广播进行ARP解析，可以高效的将绝大多数因地址解析产生的ARP广播进行消除。

为实现上述方法，如图2所示，本实施例中层叠网驱动器具体包括：

节点注册模块，用于对层叠网驱动器初始化时，通过Infiniband网络单播向网络上的地址管理器注册各网络主机节点信息，并加入到层叠网的组播组；

侦听模块，用于通过各层叠网驱动器侦听来自虚拟机的ARP请求和ARP应答；

地址注册单元，用于如果侦听模块侦听到的ARP请求或ARP应答的源IP地址和MAC地址不在本地注册表中，在本地注册表中记录以及向地址注册管理器注册该新的IP地址和MAC地址的对应关系；

缓存响应模块，用于在本地缓存中查询侦听到的ARP中目的IP地址所对应的MAC地址，如果查询成功，构造ARP应答，并发送给本地虚拟机；

远程请求模块，用于如果在本地缓存中没有所查询的目的IP地址对应的MAC地址，通过Infiniband单播向地址管理器查询IP地址和MAC地址的对应关系；

ARP代理模块，用于接收地址管理器通过Infiniband组播给所有注册的网络主机节点的地址解析请求，根据接收到的解析请求构造ARP广播，并发送给本地网络主机节点的虚拟机，等待虚拟机的ARP应答，并以Infiniband单播形式将ARP的结果发送至地址管理器。

本实施例中，地址管理器具体包括：

注册管理模块，用于接收来自主机节点的Infiniband注册请求，并将物理节点和Infiniband节点的地址记录在内存的物理节点表中，以及接收来自主机节点端地址注册请求，记录IP地址和MAC地址的对应关系；

地址查询模块，用于接收来自网络主机节点上层叠网驱动器的地址查询请求，搜索IP地址和MAC地址的对应关系，并按照Infiniband单播的形式发送地址查询应答给网络主机节点的层叠网驱动器；若搜索不到IP地址和MAC地址的对应关系，则发送Infiniband组播到各个注册的网络主机节点。

如图3所示，本实施例中实现地址注册的详细流程为：

步骤1：层叠网驱动器通过节点注册模块在初始化时通过Infiniband网络单播向网络上的地址管理器的注册模块注册网络主机节点信息，并加入到层叠网的组播组；

步骤2：层叠网驱动器通过侦听模块侦听来自虚拟机的ARP请求和ARP应答；

步骤3：如果是新的IP地址，层叠网驱动器通过地址注册单元注册ARP的源IP、MAC地址对；

步骤4：层叠网驱动器通过地址注册单元通过Infiniband网络单播向地址管理器发送注册请求，地址管理器的注册管理模块记录新的IP、MAC对应关系。

如图4所示，本实施例中实现本地缓存ARP解析的详细流程为：

步骤1：层叠网驱动器通过侦听模块侦听来自本地网络主机节点虚拟机的ARP请求；

步骤2：侦听模块通过缓存响应模块查询ARP中目的IP对应的MAC地址；

步骤3：如果找到目的IP对应的MAC地址，则构造ARP应答，并发送给本地虚拟机。

如图5所示，本实施例实现地址管理器ARP解析的详细流程为：

步骤1：层叠网驱动器通过侦听模块侦听来自本地网络主机节点虚拟机的ARP请求；

步骤2：侦听模块通过缓存响应模块查询ARP中目的IP对应的MAC地址；

步骤3：如果在本地缓存响应模块中没有目的IP对应的MAC地址，则由远程请求模块通过Infiniband单播向地址管理器的注册管理模块查询IP、MAC地址对应关系；

步骤4：若查询成功，则地址管理器通过Infiniband单播给网络主机节点的远程请求模块发送IP、MAC地址应答；

步骤5：远程请求模块根据返回的结果构造ARP应答，并发送被本地网络主机节点的虚拟机。

如图6所示，本实施例实现地址管理器通过广播进行ARP解析的详细流程如下：

步骤1：层叠网驱动器通过侦听模块侦听来自本地网络主机节点虚拟机的ARP请求；

步骤2：侦听模块通过缓存响应模块查询ARP中目的IP对应的MAC地址；

步骤3：如果在本地缓存响应模块中没有目的IP对应的MAC地址，则远程请求模块通过Infiniband单播向地址管理器的注册管理模块查询IP、MAC地址对应关系；

步骤4：若查询失败，则地址管理器通过Infiniband组播给所有注册的网络主机节点的ARP代理模块发送地址解析请求；

步骤5：各个节点的ARP代理模块根据解析请求构造ARP广播，并发送给本地网络主机节点的虚拟机；

步骤6：侦听模块侦听到ARP应答；

步骤7：侦听模块向地址管理器的地址查询模块发送IP地址和MAC地址的对应关系应答；

步骤8：地址管理器的地址查询模块向发出请求的网络主机节点运程请求模块返回地址查询结果；

步骤9：层叠网驱动器的远程请求模块构造ARP应答并发送给本地网络主机节点的虚拟机。

本实施例中，还包括地址保持步骤，具体步骤为：查询地址管理器中记录的本地虚拟机IP地址，根据IP地址构造ARP广播，并发送给本地虚拟机，若侦听到本地虚拟机的ARP应答，更新地址管理器中对应IP地址的更新时间，可以实现地址保持功能。

如图2所示，本实施例层叠网驱动器中还设置有地址保持模块，由地址保持模块查询地址管理器中记录的本地虚拟机IP地址，根据IP地址构造ARP广播，并发送给本地虚拟机，若侦听到本地虚拟机的ARP应答，更新地址管理器中对应IP地址的更新时间。

如图7所示，本实施例实现注册地址保持的详细流程为：

步骤1：层叠网驱动器通过地址保持模块查询地址注册模块中记录的本地虚拟机IP地址；

步骤2：地址保持模块根据IP地址构造ARP广播，并发送给本地虚拟机；

步骤3：若侦听模块截获到本地虚拟机的ARP应答，则说明IP地址存在；

步骤4：侦听模块更新地址注册模块中对应IP地址的更新时间。

本实施例中，还包括全局地址作废步骤，具体步骤为：轮询地址管理器中IP地址的更新时间，若存在某个IP地址的最新时间超时，则向地址管理器发送作废请求以在地址管理器中删除本地的IP地址和MAC地址对应关系；接收地址管理器通过Infiniband组播发送到已注册的网络主机节点的IP地址作废请求，删除本地缓存中对应IP地址的地址缓存，可以实现全局地址作废功能。

如图2所示，本实施例层叠网驱动器中还设置有全局地址作废模块，通过全局地址作废模块轮询地址管理器中IP地址的更新时间，若存在某个IP地址的最新时间超时，则向地址管理器发送作废请求以在地址管理器中删除本地的IP地址和MAC地址对应关系；接收地址管理器通过Infiniband组播发送到已注册的网络主机节点的IP地址作废请求，删除本地缓存中对应IP地址的地址缓存。

如图8所示，本实施例实现全局地址作废的详细流程为：

步骤1：地址作废模块轮询地址注册模块中IP地址的更新时间；

步骤2：若某个IP地址的最新时间超时，则向地址管理器的注册管理模块发送作废请求，注册管理模块删除本地的IP地址和MAC地址对应关系；

步骤3：地址管理器的注册管理模块通过Infiniband组播发送IP地址作废请求到已注册的网络主机节点；

步骤4：网络主机节点层叠网驱动的缓存响应模块删除对应IP的地址缓存。

本实施例进一步配置定期对注册的地址和缓存的地址进行有效性维护，以保持网络地址对应关系的一致性。

本实施例进一步包括大二层层叠以太网ARP广播消除装置，包括：

配置模块，用于在Infiniband网络上配置用于管理IP地址和MAC地址的对应关系的地址管理器，以及在各网络主机节点上分别配置以太网的层叠网驱动器，层叠网驱动器的上层为各网络主机节点上虚拟机提供以太网网络接口，下层采用Infiniband网络机制通信；

地址管理模块，用于通过各层叠网驱动器侦听各网络主机节点的通信，并将侦听到的IP地址和MAC地址的对应关系通过Infiniband网络注册在地址管理器上；

ARP广播转换模块，用于当存在虚拟机需要发送ARP广播进行地址解析时，通过层叠网驱动器截获ARP广播，并将ARP广播转换为对本地缓存查询或者地址管理器的单播请求。

层叠网驱动器以及地址管理模块的具体结构如上所示，本实施例大二层层叠以太网ARP广播消除装置与上述大二层层叠以太网ARP广播消除方法的原理一致，在此不再一一赘述。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种大二层层叠以太网ARP广播消除方法，其特征在于，步骤包括：

S1.在Infiniband网络上配置用于管理IP地址和MAC地址的对应关系的地址管理器，以及在各网络主机节点上分别配置以太网的层叠网驱动器，所述层叠网驱动器的上层为各网络主机节点上虚拟机提供以太网网络接口，下层采用Infiniband网络机制通信；

S2.通过所述层叠网驱动器侦听网络主机节点的通信，并将侦听到的IP地址和MAC地址的对应关系通过Infiniband网络注册在所述地址管理器上；

S3.当存在虚拟机需要发送ARP广播进行地址解析时，通过所述层叠网驱动器截获所述ARP广播，并将所述ARP广播转换为对本地缓存查询或者所述地址管理器的单播请求。

2.根据权利要求1所述的大二层层叠以太网ARP广播消除方法，其特征在于，所述步骤S2的步骤包括：

S21.节点注册：所述层叠网驱动器初始化时，通过Infiniband网络单播向网络上的所述地址管理器注册各网络主机节点信息，并加入到层叠网的组播组；所述地址管理器接收来自网络主机节点的注册请求，并记录节点的地址；

S22.地址注册：所述层叠网驱动器侦听来自虚拟机的ARP请求和ARP应答；如果侦听到的ARP请求或ARP应答的源IP地址和MAC地址不在本地注册表中，在本地注册表中记录以及向所述地址注册管理器注册该新的IP地址和MAC地址的对应关系，所述地址管理器接收来自网络主机节点端的地址注册请求，记录IP地址和MAC地址的对应关系。

3.根据权利要求1所述的大二层层叠以太网ARP广播消除方法，其特征在于，所述步骤S3的步骤包括：

S31.本地缓存ARP解析：在本地缓存中查询侦听到的ARP中目的IP地址所对应的MAC地址，如果查询成功，构造ARP应答，并发送给本地虚拟机；如果在本地缓存中没有所查询的目的IP地址对应的MAC地址，通过Infiniband单播向所述地址管理器查询IP地址和MAC地址的对应关系；

S32.地址管理器ARP解析：所述地址管理器搜索所需查询的IP地址和MAC地址的对应关系，若查询成功，所述地址管理器将IP地址和MAC地址对应关系的查询应答通过Infiniband单播给网络主机节点，所述层叠驱动模块接收所述地址管理器发送的查询应答，并发送给本地网络主机节点的虚拟机；

S33.基于广播的ARP解析：若所述地址管理器查询失败，所述地址管理器将地址解析请求通过Infiniband组播给所有注册的网络主机节点，所述层叠驱动模块接收所述地址管理器通过Infiniband组播发送的地址解析请求，根据接收到的所述解析请求构造ARP广播，并发送给本地网络主机节点的虚拟机。

4.根据权利要求1或2或3所述的大二层层叠以太网ARP广播消除方法，其特征在于，还包括地址保持步骤，具体步骤为：查询所述地址管理器中记录的本地虚拟机IP地址，根据IP地址构造ARP广播，并发送给本地虚拟机，若侦听到本地虚拟机的ARP应答，更新所述地址管理器中对应IP地址的更新时间。

5.根据权利要求1或2或3所述的大二层层叠以太网ARP广播消除方法，其特征在于，还包括全局地址作废步骤，具体步骤为：轮询所述地址管理器中IP地址的更新时间，若存在某个IP地址的最新时间超时，则向所述地址管理器发送作废请求以在所述地址管理器中删除本地的IP地址和MAC地址对应关系；接收所述地址管理器通过Infiniband组播发送到已注册的网络主机节点的IP地址作废请求，删除本地缓存中对应IP地址的地址缓存。

6.一种大二层层叠以太网ARP广播消除装置，其特征在于，包括：

配置模块，用于在Infiniband网络上配置用于管理IP地址和MAC地址的对应关系的地址管理器，以及在各网络主机节点上分别配置以太网的层叠网驱动器，所述层叠网驱动器的上层为各网络主机节点上虚拟机提供以太网网络接口，下层采用Infiniband网络机制通信；

地址管理模块，用于通过所述层叠网驱动器侦听网络主机节点的通信，并将侦听到的IP地址和MAC地址的对应关系通过Infiniband网络注册在所述地址管理器上；

ARP广播转换模块，用于当存在虚拟机需要发送ARP广播进行地址解析时，通过所述层叠网驱动器截获所述ARP广播，并将所述ARP广播转换为对本地缓存查询或者所述地址管理器的单播请求。

7.根据权利要求6所述的大二层层叠以太网ARP广播消除装置，其特征在于，所述层叠网驱动器包括：

节点注册模块，用于对所述层叠网驱动器初始化时，通过Infiniband网络单播向网络上的所述地址管理器注册各网络主机节点信息，并加入到层叠网的组播组；

侦听模块，用于通过各所述层叠网驱动器侦听来自虚拟机的ARP请求和ARP应答；

地址注册单元，用于如果所述侦听模块侦听到的ARP请求或ARP应答的源IP地址和MAC地址不在本地注册表中，在本地注册表中记录以及向所述地址注册管理器注册该新的IP地址和MAC地址的对应关系；

缓存响应模块，用于在本地缓存中查询侦听到的ARP中目的IP地址所对应的MAC地址，如果查询成功，构造ARP应答，并发送给本地虚拟机；

远程请求模块，用于如果在本地缓存中没有所查询的目的IP地址对应的MAC地址，通过Infiniband单播向所述地址管理器查询IP地址和MAC地址的对应关系；

ARP代理模块，用于接收所述地址管理器通过Infiniband组播给所有注册的网络主机节点的地址解析请求，根据接收到的所述解析请求构造ARP广播，并发送给本地网络主机节点的虚拟机，等待虚拟机的ARP应答，并以Infiniband单播形式将ARP的结果发送至所述地址管理器。

8.根据权利要求6所述的大二层层叠以太网ARP广播消除装置，其特征在于，所述地址管理器包括：

注册管理模块，用于接收来自主机节点的Infiniband注册请求，并将物理节点和Infiniband节点的地址记录在内存的物理节点表中，以及接收来自主机节点端地址注册请求，记录IP地址和MAC地址的对应关系；

地址查询模块，用于接收来自网络主机节点上所述层叠网驱动器的地址查询请求，搜索IP地址和MAC地址的对应关系，并按照Infiniband单播的形式发送地址查询应答给网络主机节点的所述层叠网驱动器；若搜索不到IP地址和MAC地址的对应关系，则发送Infiniband组播到各个注册的网络主机节点。

9.根据权利要求7或8所述的大二层层叠以太网ARP广播消除装置，其特征在于，所述层叠网驱动器还包括地址保持模块，用于查询所述地址管理器中记录的本地虚拟机IP地址，根据IP地址构造ARP广播，并发送给本地虚拟机，若侦听到本地虚拟机的ARP应答，更新所述地址管理器中对应IP地址的更新时间。

10.根据权利要求7或8所述的大二层层叠以太网ARP广播消除装置，其特征在于，所述层叠网驱动器还包括全局地址作废模块，用于轮询所述地址管理器中IP地址的更新时间，若存在某个IP地址的最新时间超时，则向所述地址管理器发送作废请求以在所述地址管理器中删除本地的IP地址和MAC地址对应关系；接收所述地址管理器通过Infiniband组播发送到已注册的网络主机节点的IP地址作废请求，删除本地缓存中对应IP地址的地址缓存。