CN110149231B - 更新虚拟交换机的方法、装置、存储介质和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种更新虚拟交换机的方法、装置、存储介质和设备，该方法包括：将与虚拟交换机进行数据交换的虚拟机的转发规则从虚拟交换机分别发送到虚拟机的虚拟网卡和与虚拟机相对应的物理网卡；建立虚拟网卡和物理网卡之间的数据传输链路，使得虚拟网卡和物理网卡根据转发规则直接经由数据传输链路转发虚拟机的数据；更新虚拟交换机。

Description

更新虚拟交换机的方法、装置、存储介质和设备

技术领域

本发明涉及虚拟交换机领域，具体涉及一种更新虚拟交换机的方法、装置、存储介质和设备。

背景技术

在云计算的环境中,Virtual Switch(虚拟交换机)为各个虚拟机提供高效的虚拟网络报文转发。Virtual Switch通常分为控制面和数据转发面，控制面下发转发规则(流表)到数据面，真正的转发行为都发生在数据面。由于数据面的重要性，数据面设计通常比较简洁，尽量避免重启。

当前升级数据面主要是依靠一些用户态热补丁。还有用于数据面快速重启的机制。

但是现有方案具有以下不足：

对于用户态热补丁方式通常只能修复一些简易的BUG，且不能进行功能特性升级更新。而快速重启数据面的方法虽然能有效的完成升级。但是一旦转发面规则过多的时候升级就需要一段时间，在这段时间内所有已存在的流量都将丢失。这会影响用户体验，通常也只能在凌晨等用户低流量的时候进行操作。

发明内容

为了解决上述问题。本发明提供一种更新虚拟交换机的方法、装置、存储介质和设备。

在一些方面，提供了一种更新虚拟交换机的方法，包括：将与所述虚拟交换机进行数据交换的虚拟机的转发规则从所述虚拟交换机分别发送到所述虚拟机的虚拟网卡和与所述虚拟机相对应的物理网卡；建立所述虚拟网卡和所述物理网卡之间的数据传输链路，使得所述虚拟网卡和所述物理网卡根据所述转发规则直接经由所述数据传输链路转发所述虚拟机的数据；更新所述虚拟交换机。

在另一些方面，更新虚拟交换机进一步包括：保存所述虚拟交换机的转发规则；更改所述虚拟交换机的运行模式，使得所述虚拟交换机停止响应数据交换请求；重启所述虚拟交换机，以完成所述虚拟交换机的更新；在所述虚拟交换机中加载所述转发规则；更改所述运行模式，使得所述虚拟交换机响应所述数据交换请求。

在另一些方面，在更新所述虚拟交换机之后，清除所述虚拟网卡和所述物理网卡中的所述转发规则；以及向所述虚拟网卡和所述物理网卡发送所述虚拟机的新的转发规则。在另一些方面，一种更新虚拟交换机的装置，包括：发送模块，用于将与所述虚拟交换机进行数据交换的虚拟机的转发规则从所述虚拟交换机分别发送到所述虚拟机的虚拟网卡和与所述虚拟机相对应的物理网卡；建立模块，用于建立所述虚拟网卡和所述物理网卡之间的数据传输链路，使得所述虚拟网卡和所述物理网卡根据所述转发规则直接经由所述数据传输链路转发所述虚拟机的数据；更新模块，用于更新所述虚拟交换机。

在另一些方面，更新虚拟交换机进一步包括：保存所述虚拟交换机的转发规则；更改所述虚拟交换机的运行模式，使得所述虚拟交换机停止响应数据交换请求；重启所述虚拟交换机，以完成所述虚拟交换机的更新；在所述虚拟交换机中加载所述转发规则；更改所述运行模式，使得所述虚拟交换机响应所述数据交换请求。

在另一些方面，在更新所述虚拟交换机之后，清除所述虚拟网卡和所述物理网卡中的所述转发规则；以及向所述虚拟网卡和所述物理网卡发送所述虚拟机的新的转发规则。

还有一些方面，提供一种存储介质，所述存储介质具有存储在其中的指令，当所述指令被执行时，使得处理器执行更新虚拟交换机的方法，所述更新虚拟交换机的方法包括：

将与所述虚拟交换机进行数据交换的虚拟机的转发规则从所述虚拟交换机分别发送到所述虚拟机的虚拟网卡和与所述虚拟机相对应的物理网卡；建立所述虚拟网卡和所述物理网卡之间的数据传输链路，使得所述虚拟网卡和所述物理网卡根据所述转发规则直接经由所述数据传输链路转发所述虚拟机的数据；更新所述虚拟交换机。

还有一些方面，提供一种设备，包括存储器，存储有计算机可执行指令，处理器，所述处理器被配置为执行所述指令以实施更新虚拟交换机的方法，所述更新虚拟交换机的方法包括：将与所述虚拟交换机进行数据交换的虚拟机的转发规则从所述虚拟交换机分别发送到所述虚拟机的虚拟网卡和与所述虚拟机相对应的物理网卡；建立所述虚拟网卡和所述物理网卡之间的数据传输链路，使得所述虚拟网卡和所述物理网卡根据所述转发规则直接经由所述数据传输链路转发所述虚拟机的数据；更新所述虚拟交换机。

本申请的实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

本申请的实施方式，数据流的转发直接由网卡在底层、驱动级别完成，不用进入上层协议栈和虚拟交换机软件，转发速度快，并且对虚拟交换机的业务进行分流，提高了虚拟交换的性能，降低了在数据包转发时的计算资源和能耗。

以及，通过旁路转发已存在的数据流，使得在虚拟交换机重启的过程中保证已存在流量正常转发，由于升级前的用户流量能有效的转发，进而整个过程对用户几乎没影响。由此，可以满足自动化运维的需要，随时对虚拟交换机进行热升级。

附图说明

图1示出了本发明的方法的计算机终端的硬件结构框图。

图2示出了根据本发明实施例的虚拟交换机的示例环境的示意图。

图3示出了根据本发明实施例的更新虚拟交换机的方法的流程图。

图4示出了根据本发明实施例的更新虚拟交换机的装置的模块示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

根据本发明实施方式，提供了一种更新虚拟交换机的方法的实施方式，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本申请方式所提供的方法实施方式可以在移动终端、计算机终端或者服务器中执行。以运行在计算机终端上为例，图1是根据本发明实施方式的更新虚拟交换机的方法的计算机终端的硬件结构框图。如图1所示，计算机终端100可以包括一个或多个(图中仅示出一个)处理器101(处理器101可以包括但不限于中央处理器CPU、图像处理器GPU、数字信号处理器DSP、微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于与用户交互的输入输出接口102、用于存储数据的存储器103、以及用于通信功能的传输装置104。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，计算机终端100还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

存储器103可用于存储数据库、队列、应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施方式中的更新虚拟交换机的方法对应的程序指令/模块，处理器101通过运行存储在存储器103内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的更新虚拟交换机的方法。存储器103可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器103可进一步包括相对于处理器101远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端100。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信10网及其组合。

传输装置104用于经由网络接收或者发送数据，网络可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。上述的网络具体实例可包括计算机终端100的通信供应商提供的互联网。

为了方便理解本发明的实施例，首先在此介绍实施例描述中引入的几个要素：控制面：虚拟交换机的控制模块，一般为交换机的控制器组件。

数据面：也称为数据转发面，包括内核数据路径模块和核心交换守护进程，数据路径模块负责具体收发包，交换守护进程通过控制面下发的流表指导数据路径模块如何转发包。

流表：是数据转发功能的一种抽象。由很多个流表项组成，每个流表项就是一个转发规则，进入交换机的数据包通过查询流表来获得转发的目的端口。

图2示出了根据本发明实施方式的示例网络环境。如图2所示，虚拟交换机220分别连接虚拟机210的虚拟网卡(vNIC)211和物理网卡(NIC)230，由此构成数据交换链路240。虚拟机210的数据包经由数据交换链路240进行转发。图2仅为示意作用，并没有限制意义。例如，虽然图中仅示出一台虚拟机210，但是虚拟机可以有多台。

如图所示，一个或多个数据交换旁路251、252直接连接虚拟网卡211和物理网卡230，使得虚拟交换机被旁路。虚拟交换机220从数据面中将虚拟机210的转发规则(流表)分别发送到虚拟网卡211和物理网卡230。例如，分别在虚拟网卡211和物理网卡230的逻辑缓存中保存这些转发规则，然后通过软件或硬件的方式建立数据交换旁路。作为一个示例，可以通过虚拟网卡的traffic control提供前置流量转发，还可以通过虚拟网卡的硬件配置让具有转发规则的数据流量绕过数据面进行转发。

这样，对于已有转发规则的虚拟机210的数据流，将经由数据交换旁路251、252进行转发。可以理解，对于虚拟机210的没有转发规则的新的数据流，将仍由虚拟交换机220进行转发。

相对于在虚拟交换机中的所有虚拟机的全局转发规则(流表)来说，在虚拟网卡211和物理网卡230保存的虚拟机210的转发规则(流表)业务逻辑简单，转发直接由网卡在底层、驱动级别完成，不用进入上层协议栈和虚拟交换机软件，转发速度快，并且对虚拟交换机的业务进行分流，提高了虚拟交换的性能，降低了在数据包转发时的计算资源和能耗。

当虚拟机的已存在的数据流经由数据交换旁路转发时，可以对虚拟交换机进行重启更新。作为一个示例，虚拟交换机220先保存数据面转发规则，快速重启虚拟交换机220，控制面启动后暂停处理新的请求，转发面快速自动恢复转发规则后，控制面恢复服务。这样在转发规则下发的时候数据交换旁路依然在转发前面已存在的流量。

因此，通过旁路转发已存在的数据流，使得在虚拟交换机重启的过程中保证已存在流量正常转发，由于升级前的用户流量能有效的转发，进而整个过程对用户几乎没影响。由此，可以满足自动化运维的需要，随时对虚拟交换机进行热升级。

在上述运行环境下，本发明提供了如图3所示的更新虚拟交换机的方法。该方法可以应用于服务器中，由服务器中的处理器执行。服务器中安装有至少一个应用程序，本发明实施方式并不限定应用程序的种类，可以为系统类应用程序，也可以为软件类应用程序。

图3示出了根据本发明实施例的更新虚拟交换机的方法300的流程图。如图3所示，该方法流程如下。

310、将与虚拟交换机进行数据交换的虚拟机的转发规则从虚拟交换机分别发送到虚拟机的虚拟网卡和与虚拟机相对应的物理网卡；

320、建立虚拟网卡和物理网卡之间的数据传输链路，使得虚拟网卡和物理网卡根据转发规则直接经由数据传输链路转发虚拟机的数据；

330、更新虚拟交换机。

参考图2，虚拟交换机220从数据面中将虚拟机210的转发规则(流表)分别发送到虚拟网卡211和物理网卡230。作为一个示例，虚拟交换机220可以响应来自虚拟网卡211和物理网卡230的请求，发送转发规则，附加地或替代地，虚拟交换机220可以根据自身的业务负载情况，直接向虚拟网卡211和物理网卡230发送转发规则。例如，分别在虚拟网卡211和物理网卡230的逻辑缓存中保存这些转发规则，然后通过软件或硬件的方式建立数据交换旁路。作为一个示例，可以通过虚拟网卡的traffic control提供前置流量转发，还可以通过虚拟网卡的硬件配置让具有转发规则的数据流量绕过数据面进行转发。

这样，对于已有转发规则的虚拟机210的数据流，将经由数据交换旁路251、252进5

行转发。可以理解，对于虚拟机210的没有转发规则的新的数据流，将仍由虚拟交换机220进行转发。

相对于在虚拟交换机中的所有虚拟机的全局转发规则(流表)来说，在虚拟网卡211和物理网卡230保存的虚拟机210的转发规则(流表)业务逻辑简单，转发直接由网卡在底层、驱动级别完成，不用进入上层协议栈和虚拟交换机软件，转发速度快，并且对虚拟交换机的业务进行分流，提高了虚拟交换的性能，降低了在数据包转发时的计算资源和能耗。

当虚拟机的已存在的数据流经由数据交换旁路转发时，可以对虚拟交换机进行重启更新。以下具体描述重启更新的有关内容。

作为一个示例，在虚拟交换机重启之前，虚拟交换机220检查虚拟网卡211和物理网卡230中是否已保存转发规则，如果没有转发规则，则发送转发规则到虚拟网卡和物理网卡(块310)，然后旁路转发已具有转发规则的数据流(块320)。

之后，将虚拟交换机220的数据面转发规则进行保存，并更改虚拟交换机220的运行模式为，例如reload模式，在这种模式下，虚拟交换机不会处理新的命中请求。

重启虚拟交换机220，完成更新。虚拟交换机220的控制面向数据面加载已保存的转发规则。当转发规则加载完成后，更改虚拟交换机220的运行模式，使得虚拟交换机220响应来自各个虚拟机的数据交换请求，提供数据交换服务。

这样在控制面下发转发规则的时候数据交换旁路依然在转发前面已存在的流量。

可选地，在虚拟交换机更新完成后，虚拟交换机可以清除虚拟网卡和物理网卡中保存的转发规则，以及向虚拟网卡和物理网卡发送新的转发规则。这样可以有效避免脏数据的出现。

相对于在虚拟交换机中的所有虚拟机的全局转发规则(流表)来说，在虚拟网卡211和物理网卡230保存的虚拟机210的转发规则(流表)业务逻辑简单，转发直接由网卡在底层、驱动级别完成，不用进入上层协议栈和虚拟交换机软件，转发速度快，并且对虚拟交换机的业务进行分流，提高了虚拟交换的性能，降低了在数据包转发时的计算资源和能耗。

通过旁路转发已存在的数据流，使得在虚拟交换机重启的过程中保证已存在流量正常转发，由于升级前的用户流量能有效的转发，进而整个过程对用户几乎没影响。由此，可以满足自动化运维的需要，随时对虚拟交换机进行热升级。

本发明的各方法实施方式均可以以软件、磁件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、磁件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable ArrayLogic，简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory，简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM，简称“EEPROM”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称“DVD”)等等。

图4是根据本发明实施例的更新虚拟交换机的装置400的示意性框图。该装置用于执行上述方法流程，包括：

发送模块410，用于将与虚拟交换机进行数据交换的虚拟机的转发规则从虚拟交换机分别发送到虚拟机的虚拟网卡和与虚拟机相对应的物理网卡；

建立模块420，用于建立虚拟网卡和物理网卡之间的数据传输链路，使得虚拟网卡和物理网卡根据转发规则直接经由数据传输链路转发虚拟机的数据；

更新模块430，用于更新虚拟交换机。进一步地，更新虚拟交换机包括：

保存虚拟交换机的转发规则；

更改虚拟交换机的运行模式，使得虚拟交换机停止响应数据交换请求；重启虚拟交换机，以完成虚拟交换机的更新；

在虚拟交换机中加载转发规则；

更改运行模式，使得虚拟交换机响应数据交换请求。

可选地，在更新虚拟交换机之后，清除虚拟网卡和物理网卡中的转发规则；以及向虚拟网卡和物理网卡发送虚拟机的新的转发规则。

需要说明的是，更新虚拟交换机的装置400可以被配置为用于执行方法300中相应的操作、动作以及过程，此处省略对这些操作、动作以及过程的描述。

相对于在虚拟交换机中的所有虚拟机的全局转发规则(流表)来说，在虚拟网卡211和物理网卡230保存的虚拟机210的转发规则(流表)业务逻辑简单，转发直接由网卡在底层、驱动级别完成，不用进入上层协议栈和虚拟交换机软件，转发速度快，并且对虚拟交换机的业务进行分流，提高了虚拟交换的性能，降低了在数据包转发时的计算资源和能耗。

通过旁路转发已存在的数据流，使得在虚拟交换机重启的过程中保证已存在流量正常转发，由于升级前的用户流量能有效的转发，进而整个过程对用户几乎没影响。由此，可以满足自动化运维的需要，随时对虚拟交换机进行热升级。

根据本发明的另一实施例，还提供一种存储介质，该存储介质具有存储在其中的指令，当该指令被执行时，使得处理器执行更新虚拟交换机的方法，包括：

将与虚拟交换机进行数据交换的虚拟机的转发规则从虚拟交换机分别发送到虚拟机的虚拟网卡和与虚拟机相对应的物理网卡；

建立虚拟网卡和物理网卡之间的数据传输链路，使得虚拟网卡和物理网卡根据转发规则直接经由数据传输链路转发虚拟机的数据；

更新虚拟交换机。

进一步的，根据本发明的另一实施例，还提供一种设备，包括存储器，存储有计算机可执行指令，处理器，处理器被配置为执行指令以实施更新虚拟交换机的的过程，包括：

将与虚拟交换机进行数据交换的虚拟机的转发规则从虚拟交换机分别发送到虚拟机的虚拟网卡和与虚拟机相对应的物理网卡；

建立虚拟网卡和物理网卡之间的数据传输链路，使得虚拟网卡和物理网卡根据转发规则直接经由数据传输链路转发虚拟机的数据；

更新虚拟交换机。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。

位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的终端设备来实现。这些终端设备中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (8)

1.一种更新虚拟交换机的方法，其特征在于，包括：

将与所述虚拟交换机进行数据交换的虚拟机的转发规则从所述虚拟交换机分别发送到所述虚拟机的虚拟网卡和与所述虚拟机相对应的物理网卡；

建立所述虚拟网卡和所述物理网卡之间的数据传输链路，使得所述虚拟网卡和所述物理网卡根据所述转发规则直接经由所述数据传输链路转发所述虚拟机的数据；

更新所述虚拟交换机。

2.根据权利要求1所述的更新虚拟交换机的方法，其特征在于，更新所述虚拟交换机还包括：

保存所述虚拟交换机的转发规则；

更改所述虚拟交换机的运行模式，使得所述虚拟交换机停止响应数据交换请求；

重启所述虚拟交换机，以完成所述虚拟交换机的更新；

在所述虚拟交换机中加载所述转发规则；

更改所述运行模式，使得所述虚拟交换机响应所述数据交换请求。

3.根据权利要求1所述的更新虚拟交换机的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在更新所述虚拟交换机之后，清除所述虚拟网卡和所述物理网卡中的所述转发规则；以及

向所述虚拟网卡和所述物理网卡发送所述虚拟机的新的转发规则。

4.一种更新虚拟交换机的装置，其特征在于，包括：

发送模块，用于将与所述虚拟交换机进行数据交换的虚拟机的转发规则从所述虚拟交换机分别发送到所述虚拟机的虚拟网卡和与所述虚拟机相对应的物理网卡；

建立模块，用于建立所述虚拟网卡和所述物理网卡之间的数据传输链路，使得所述虚拟网卡和所述物理网卡根据所述转发规则直接经由所述数据传输链路转发所述虚拟机的数据；

更新模块，用于更新所述虚拟交换机。

5.根据权利要求4所述的更新虚拟交换机的装置，其特征在于，所述更新虚拟交换机进一步包括：

保存所述虚拟交换机的转发规则；

更改所述虚拟交换机的运行模式，使得所述虚拟交换机停止响应数据交换请求；

重启所述虚拟交换机，以完成所述虚拟交换机的更新；

在所述虚拟交换机中加载所述转发规则；

更改所述运行模式，使得所述虚拟交换机响应所述数据交换请求。

6.根据权利要求4所述的更新虚拟交换机的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：

在更新所述虚拟交换机之后，清除所述虚拟网卡和所述物理网卡中的所述转发规则；以及

向所述虚拟网卡和所述物理网卡发送所述虚拟机的新的转发规则。

7.一种存储介质，所述存储介质具有存储在其中的指令，当所述指令被处理器执行时，使得所述处理器执行更新虚拟交换机的方法，所述更新虚拟交换机的方法包括：

将与所述虚拟交换机进行数据交换的虚拟机的转发规则从所述虚拟交换机分别发送到所述虚拟机的虚拟网卡和与所述虚拟机相对应的物理网卡；

建立所述虚拟网卡和所述物理网卡之间的数据传输链路，使得所述虚拟网卡和所述物理网卡根据所述转发规则直接经由所述数据传输链路转发所述虚拟机的数据；

更新所述虚拟交换机。

8.一种更新虚拟交换机的设备，包括存储器，存储有计算机可执行指令，处理器，所述处理器被配置为执行所述指令以实施更新虚拟交换机的方法，所述更新虚拟交换机的方法包括：

将与所述虚拟交换机进行数据交换的虚拟机的转发规则从所述虚拟交换机分别发送到所述虚拟机的虚拟网卡和与所述虚拟机相对应的物理网卡；

建立所述虚拟网卡和所述物理网卡之间的数据传输链路，使得所述虚拟网卡和所述物理网卡根据所述转发规则直接经由所述数据传输链路转发所述虚拟机的数据；

更新所述虚拟交换机。

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