CN110572487A - 一种交换机任意端口虚拟化的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交换机任意端口虚拟化的方法及系统,涉及虚拟机技术领域,该方法包括以下步骤:将目标交换机中选定线卡的选定端口组成自定义虚拟机,自定义虚拟机的主控配置第一同步管理模块,各选定线卡均配置第二同步管理模块,同时,选定线卡至少为两个;响应于主控或任一选定线卡的MAC地址表项改变,获取对应的MAC地址更改信息,第一同步管理模块与第二同步管理模块之间传输与MAC地址更改信息对应的虚拟化同步报文,各选定线卡根据MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改。本发明能够跨不同线卡的任意几个端口组成虚拟机,达到跨芯片虚拟化,提供了更灵活的交换机虚拟化方法,以便应对更多样的工作需求。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟机技术领域,具体涉及一种交换机任意端口虚拟化的方法及系统。
背景技术
随着云计算的高速发展,虚拟化应用成为了近几年在企业级环境下广泛实施的技术,而除了服务器/存储虚拟化之外,在软件定义网络和OpenFlow技术的进一步推动下,网络虚拟化成为了一个技术热点,已服务于网络应用的各个层面和各个方面。
虚拟化技术具有的横向虚拟化、纵向虚拟化、一对多虚拟化、多对一虚拟化等技术,现阶段网络虚拟化技术关注的是数据中心交换机内部实现,主要是实现一对多和多对一的虚拟化技术,给数据中心带来了实质的好处。
实现网络设备的虚拟化,不仅可以便于管理,还可以根据业务需要对网络设备进行划分、隔离,便于部署业务。但传统的一对多虚拟化多是按照芯片来划分,虚拟化的方法基本固定,不够灵活,无法应对多样的虚拟化需求。
因此,急需一种交换机任意端口虚拟化的方法及系统来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种交换机任意端口虚拟化的方法及系统,能够跨不同线卡的任意几个端口组成虚拟机,达到跨芯片虚拟化,提供了更灵活的交换机虚拟化方法,以便应对更多样的工作需求。
为达到以上目的,本发明采取的技术方案是:
第一方面,本发明提供一种交换机任意端口虚拟化的方法,所述方法包括以下步骤:
根据虚拟机配置需求,将目标交换机中选定线卡的选定端口组成自定义虚拟机,所述自定义虚拟机的主控配置第一同步管理模块,各所述选定线卡均配置第二同步管理模块,同时,所述选定线卡至少为两个;
响应于所述主控或任一选定线卡的MAC地址表项改变,获取对应的MAC地址更改信息,所述第一同步管理模块与所述第二同步管理模块之间传输与MAC地址更改信息对应的虚拟化同步报文,各所述选定线卡根据所述MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改。
在上述技术方案的基础上,所述选定线卡的MAC地址学习模式为软件学习模式,所述主控以及各所述选定线卡的MAC hash算法一致。
在上述技术方案的基础上,所述方法包括以下步骤:
响应任一选定线卡的MAC地址表项改变,所述第二同步管理模块根据所述MAC地址更改信息,生成第一虚拟化同步报文并发送至所述第一同步管理模块;
所述第一同步管理模块接收第一虚拟化同步报文,并生成第二虚拟化同步报文发送至剩余各所述选定线卡的所述第二同步管理模块,剩余各所述选定线卡根据第二虚拟化同步报文中的所述MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改;
响应于所述主控配置的改变,所述第一同步管理模块根据MAC地址更改信息生成第一虚拟化同步报文,并发送至各所述第二同步管理模块,各所述选定线卡根据所述MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改。
在上述技术方案的基础上,响应于任一所述选定线卡进行的MAC地址学习指令,所述方法包括以下步骤:
所述选定线卡学习目标MAC地址,并将所述目标MAC地址置于等待状态;
所述第二同步管理模块根据所述目标MAC地址,生成第一虚拟化同步报文发送至所述第一同步管理模块;
判断所述已学习MAC地址数是否大于MAC地址最大学习数;
当已学习MAC地址数大于所述MAC地址最大学习数时,所述选定线卡删除所述目标MAC地址,并终止步骤;
当已学习MAC地址数不大于所述MAC地址最大学习数时,所述主控提取所述目标MAC地址,计算获得对应的MAC地址表索引,并判断bucket空间是否已满;
当所述bucket空间已满时,所述选定线卡删除所述目标MAC地址,并终止步骤;
当所述bucket空间未满时,所述主控记录所述MAC地址表索引,并通过第一同步管理模块生成第二虚拟化同步报文并发送至剩余各所述选定线卡的第二同步管理模块;
剩余各所述选定线卡根据所述第二虚拟化同步报文,学习所述目标MAC地址。
在上述技术方案的基础上,响应于任一所述选定线卡发生的地址表老化或被删除情况,所述方法包括以下步骤:
所述第二同步管理模块根据MAC地址老化信息或MAC地址删除信息,生成第一虚拟化同步报文并发送至所述第一同步管理模块;
所述主控根据所述第一虚拟化同步报文,计算获得对应的MAC地址表索引,并判断bucket空间是否存在数据;
当所述bucket空间存在数据时,所述主控删除所述第一虚拟化同步报文对应的MAC地址,通过第一同步管理模块生成第二虚拟化同步报文并发送至剩余各所述第二同步管理模块;
剩余各所述选定线卡删除与所述二虚拟化同步报文对应的MAC地址。
在上述技术方案的基础上,响应于所述自定义虚拟机的端口增加指令,所述方法包括以下步骤:
所述主控获取新增端口MAC地址,查询已学习MAC地址数,并判断所述已学习MAC地址数是否小于预设的MAC地址最大学习数;
当已学习MAC地址数等于所述MAC地址最大学习数时,终止步骤;
当已学习MAC地址数小于所述MAC地址最大学习数时,所述主控计算获得对应的MAC地址表索引,并判断bucket空间是否已满;
当所述bucket空间已满时,终止步骤;
当所述bucket空间未满时,所述主控记录所述MAC地址表索引,通过第一同步管理模块生成第二虚拟化同步报文并发送至各所述选定线卡的第二同步管理模块;
各所述选定线卡学习所述新增端口MAC地址。
在上述技术方案的基础上,响应于所述自定义虚拟机的端口删除指令,所述方法包括以下步骤:
所述主控根据待删端口MAC地址,计算获得对应的MAC地址表索引,并判断bucket空间是否存在数据;
当所述bucket空间存在数据时,所述主控删除待删端口MAC地址,通过第一同步管理模块生成第二虚拟化同步报文并发送至所有所述第二同步管理模块;
各所述选定线卡根据所述二虚拟化同步报文,删除与所述二虚拟化同步报文对应的MAC地址。
在上述技术方案的基础上,所述bucket空间用于存储MAC地址表,所述MAC地址表索引用于记录MAC地址在所述bucket空间的存储位置。
第二方面,本发明还提供一种交换机任意端口虚拟化的系统,所述系统包括:
虚拟机配置单元,其用于根据虚拟机配置需求,将目标交换机中选定线卡的选定端口组成自定义虚拟机;
配置在各所述选定线卡内的第二同步管理模块;
配置在所述自定义虚拟机的主控内的第一同步管理模块;
响应于所述主控或任一所述选定线卡的MAC地址表项改变,获取对应的MAC地址更改信息,所述第一同步管理模块与所述第二同步管理模块之间传输与MAC地址更改信息对应的虚拟化同步报文,各所述选定线卡根据所述MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改。
在上述技术方案的基础上,所述选定线卡的MAC地址学习模式为软件学习模式,所述主控以及各所述选定线卡的MAC hash算法一致。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
本发明实施例中,MAC地址学习模式采用软件学习模式,基于线卡以及主控内的同步管理模块,能够跨不同线卡的任意几个端口组成虚拟机,达到跨芯片虚拟化,提供了更灵活的交换机虚拟化方法,以便应对更多样的工作需求。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种交换机任意端口虚拟化的方法的步骤流程图;
图2为本发明实施例提供的一种交换机任意端口虚拟化的方法的响应于主控或选定线卡中任一线卡配置的改变的步骤流程图;
图3为本发明实施例提供的一种交换机任意端口虚拟化的方法的响应于任一选定线卡进行的MAC地址学习指令的步骤流程图;
图4为本发明实施例提供的一种交换机任意端口虚拟化的方法的响应于任一选定线卡发生的地址表老化或被删除情况的步骤流程图;
图5为本发明实施例提供的一种交换机任意端口虚拟化的方法的响应于自定义虚拟机的端口增加指令的步骤流程图;
图6为本发明实施例提供的一种交换机任意端口虚拟化的方法的响应于自定义虚拟机的端口删除指令的步骤流程图;
图7为本发明实施例提供的一种交换机任意端口虚拟化的系统的结构框图;
图8为本发明实施例提供的一种自定义虚拟机的结构框图;
图中:1、虚拟机配置单元;2、第二同步管理模块;3、第一同步管理模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
为达到上述技术效果,本申请的总体思路如下:
一种交换机任意端口虚拟化的方法,方法包括以下步骤:
S1、根据虚拟机配置需求,将目标交换机中选定线卡的选定端口组成自定义虚拟机,选定线卡配置第二同步管理模块,自定义虚拟机的主控配置第一同步管理模块,同时,选定线卡至少为两个;
S2、响应于主控或选定线卡中任一线卡的MAC地址表项改变,获取对应的MAC地址更改信息,第一同步管理模块与第二同步管理模块之间传输与MAC地址更改信息对应的虚拟化同步报文,各选定线卡根据虚拟化同步报文中的MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改;
其中,选定线卡的MAC地址学习模式为软件学习模式,主控以及各选定线卡的MAChash算法一致。
本发明实施例中,MAC地址学习模式采用软件学习模式,基于线卡以及主控内的同步管理模块,能够跨不同线卡的任意几个端口组成虚拟机,达到跨芯片虚拟化,提供了更灵活的交换机虚拟化方法,以便应对更多样的工作需求。
参见图1至6所示,本发明的方法实施例提供一种交换机任意端口虚拟化的方法,方法包括以下步骤:
S1、根据虚拟机配置需求,将目标交换机中选定线卡的选定端口组成自定义虚拟机,自定义虚拟机的主控配置第一同步管理模块,各选定线卡均配置第二同步管理模块,同时,所述选定线卡至少为两个;
S2、响应于主控或选定线卡中任一线卡的MAC地址表项改变,获取对应的MAC地址更改信息,第一同步管理模块与第二同步管理模块之间传输与MAC地址更改信息对应的虚拟化同步报文,各选定线卡根据虚拟化同步报文中的MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改;
其中,选定线卡的MAC地址学习模式为软件学习模式,主控以及各选定线卡的MAChash算法一致。
本发明实施例中,首先根据虚拟机配置需求,在目标交换机中选定一些线卡以及对应线卡的端口,组成需要的虚拟机,即组成自定义虚拟机,选定线卡的数量至少为两个;
进而,在自定义虚拟机的主控内,配置第一同步管理模块,在各选定线卡内,配置第二同步管理模块;
而后,响应于主控或选定线卡中任一线卡的MAC地址表项改变,即当主控或选定线卡中任一线卡的MAC地址表项发生改变时,获取对应的MAC地址更改信息,第一同步管理模块与第二同步管理模块之间传输与MAC地址更改信息对应的虚拟化同步报文,各选定线卡根据虚拟化同步报文中的MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改。
需要说明的是,选定线卡的芯片可以是不同型号,也可以是同一型号,在芯片是不同型号时,由于选定线卡的MAC地址学习模式为软件学习模式,在借助第二同步管理模块以及第一同步管理模块建立的通信渠道,主控能够直接控制各选定线卡的MAC地址配置更改工作,具体可以进行增加或删除,而不受线卡芯片的型号的限制;
另外,主控以及各选定线卡的MAC hash算法一致;
传统情况下,线卡芯片的MAC地址学习模式都是硬件学习模式,在硬件学习模式下学习到的地址只具有本地意义,而改为软件学习模式以后,主控收到多个线卡芯片上传的MAC学习消息后,由主控统一决策,相当于由硬件学习模式的分布式改为软件学习模式的集中式;
需要学习某个MAC地址时,主控则下发学习消息报文给相关线卡学习,不能学习的MAC地址则下发删除MAC地址消息给相关线卡删除该MAC地址。
本发明实施例中,MAC地址学习模式采用软件学习模式,基于线卡以及主控内的同步管理模块,能够跨不同线卡的任意几个端口组成虚拟机,达到跨芯片虚拟化,提供了更灵活的交换机虚拟化方法,以便应对更多样的工作需求。
本发明实施例中的另一种实施方式,响应于主控或选定线卡中任一线卡的MAC地址表项改变,获取对应的MAC地址更改信息,第一同步管理模块与第二同步管理模块之间传输与MAC地址更改信息对应的虚拟化同步报文,各选定线卡根据虚拟化同步报文中的MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改,具体包括以下步骤:
A1、接收选定线卡中任一线卡的MAC地址表项改变情况或主控的MAC地址表项改变情况;
A2、响应选定线卡中任一线卡的MAC地址表项改变,第二同步管理模块根据MAC地址更改信息,生成第一虚拟化同步报文并发送至第一同步管理模块;
A3、第一同步管理模块接收第一虚拟化同步报文,并生成第二虚拟化同步报文发送至剩余各选定线卡的第二同步管理模块,剩余各选定线卡根据第二虚拟化同步报文中的MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改;
A4、响应于主控的MAC地址表项改变,第一同步管理模块根据MAC地址更改信息生成第一虚拟化同步报文,并发送至各第二同步管理模块,各选定线卡根据第一虚拟化同步报文中的MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改。
本发明实施例中,具体的配置更改包括两种情况,一种是选定线卡发生了MAC地址表项更改,另一种是主控发起的MAC地址表项更改;
第一种情况,当选定线卡发生MAC地址表项更改时,响应选定线卡中任一线卡配置的MAC地址表项改变,第二同步管理模块根据MAC地址更改信息,生成第一虚拟化同步报文并发送至第一同步管理模块;
第一同步管理模块接收第一虚拟化同步报文,并生成第二虚拟化同步报文发送至剩余各选定线卡的第二同步管理模块,剩余各选定线卡根据第二虚拟化同步报文中的MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改;
该情况中,首先是选定线卡中的某一线卡的MAC地址表项发生了改变,具体的改变可能是学习新的MAC地址,也可能是MAC地址发生老化或被删除,此时MAC地址表项发生改变的选定线卡的第二同步管理模块会根据MAC地址更改信息,生成第一虚拟化同步报文,进而配置发生改变的选定线卡的第二同步管理模块会将该第一虚拟化同步报文发送至主控的第一同步管理模块,主控的第一同步管理模块会根据第一虚拟化同步报文,生成第二虚拟化同步报文,并发送至剩余各选定线卡的第二同步管理模块,当剩余的各选定线卡的第二同步管理模块接收到第二虚拟化同步报文后,进行解析,进而剩余各选定线卡根据第二虚拟化同步报文解析得到的数据,具体是得到MAC地址更改信息,统一进行MAC地址表项同步更改;
第二种情况,主控发生MAC地址表项更改,需要向各选定线卡发送MAC地址更改信息,具体的工作流程为:响应于主控的MAC地址表项改变,获取MAC地址更改信息,第一同步管理模块根据MAC地址更改信息生成第一虚拟化同步报文,并发送至各选定线卡的第二同步管理模块,各选定线卡根据第一虚拟化同步报文中的MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改。
本发明实施例中的另一种实施方式,响应于任一选定线卡进行的MAC地址学习指令,方法包括以下步骤:
B1、选定线卡获取并学习目标MAC地址,并将目标MAC地址置于等待状态;
B2、选定线卡的第二同步管理模块根据目标MAC地址,生成第一虚拟化同步报文发送至主控的第一同步管理模块;
B3、主控查询已学习MAC地址数,并判断已学习MAC地址数是否大于预设的MAC地址最大学习数;
B40、当已学习MAC地址数大于MAC地址最大学习数时,第一同步管理模块向选定线卡的第二同步管理模块发送删除指令,选定线卡响应删除指令,删除目标MAC地址,并终止步骤;
B41、当已学习MAC地址数不大于MAC地址最大学习数时,主控提取第一虚拟化同步报文中的目标MAC地址,计算获得与目标MAC地址对应的MAC地址表索引,并判断bucket空间是否已满;
B50、当bucket空间已满时,主控向选定线卡发送删除指令,选定线卡响应删除指令,删除目标MAC地址,并终止步骤;
B51、当bucket空间未满时,主控记录MAC地址表索引,并通过第一同步管理模块生成第二虚拟化同步报文并发送至剩余各选定线卡的第二同步管理模块;
B6、剩余各选定线卡根据第二虚拟化同步报文,学习目标MAC地址;
其中,bucket空间用于存储MAC地址表,MAC地址表索引用于记录MAC地址在bucket空间的存储位置。
需要说明的是,当已学习MAC地址数大于MAC地址最大学习数时,则无法再继续学习MAC地址,故而选定线卡只能被迫放弃学习新的MAC地址,而当bucket空间已满时,同样表明bucket空间无法存储新的MAC地址,此时选定线卡同样只能被迫放弃学习新的MAC地址。
本发明实施例中的另一种实施方式,响应于任一选定线卡发生的地址表老化或被删除情况,方法包括以下步骤:
C1、选定线卡的第二同步管理模块根据MAC地址老化信息或MAC地址删除信息,生成第一虚拟化同步报文并发送至第一同步管理模块;
C2、主控根据第一虚拟化同步报文,计算获得与目标MAC地址对应的MAC地址表索引,并判断bucket空间是否存在数据;
C3、当bucket空间存在数据时,主控删除第一虚拟化同步报文对应的MAC地址,通过第一同步管理模块生成第二虚拟化同步报文并发送至剩余各选定线卡的第二同步管理模块;
C4、剩余各选定线卡根据二虚拟化同步报文,删除与二虚拟化同步报文对应的MAC地址;
其中,bucket空间用于存储MAC地址表,MAC地址表索引用于记录MAC地址在bucket空间的存储位置。
针对第二种情况,主控发生MAC表项更改,需要向各选定线卡发送MAC地址更改信息,具体可以是自定义虚拟机中对主控发起的端口增加指令或端口删除指令。
本发明实施例中的另一种实施方式,响应于自定义虚拟机的端口增加指令,方法包括以下步骤:
D1、主控获取新增端口MAC地址,查询已学习MAC地址数,并判断已学习MAC地址数是否小于预设的MAC地址最大学习数;
D20、当已学习MAC地址数等于MAC地址最大学习数时,终止步骤;
D21、当已学习MAC地址数小于MAC地址最大学习数时,主控计算获得与新增端口MAC地址对应的MAC地址表索引,并判断bucket空间是否已满;
D30、当bucket空间已满时,终止步骤;
D31、当bucket空间未满时,主控记录MAC地址表索引,通过第一同步管理模块生成第二虚拟化同步报文并发送至各选定线卡的第二同步管理模块;
D4、各选定线卡根据第二虚拟化同步报文,学习新增端口MAC地址;
其中,bucket空间用于存储MAC地址表,MAC地址表索引用于记录MAC地址在bucket空间的存储位置。
本发明实施例中的另一种实施方式,响应于自定义虚拟机的端口删除指令,方法包括以下步骤:
Q1、主控根据待删端口MAC地址,计算获得与待删端口MAC地址对应的MAC地址表索引,并判断bucket空间是否存在数据;
Q2、当bucket空间存在数据时,主控删除待删端口MAC地址,通过第一同步管理模块生成第二虚拟化同步报文并发送至所有选定线卡的第二同步管理模块;
Q3、各选定线卡根据二虚拟化同步报文,删除与二虚拟化同步报文对应的MAC地址;
其中,bucket空间用于存储MAC地址表,MAC地址表索引用于记录MAC地址在bucket空间的存储位置。
另外,在上述两种情况中,计算获得MAC地址表索引,具体是利用MAC算法,而在虚拟机初始化时,主控以及各选定线卡的MAC算法均保持一致,
MAC算法(Message Authentication Codes),即带秘密密钥的Hash函数,其消息的散列值由只有通信双方知道的秘密密钥K来控制,该算法的Hash值称作MAC。
需要说明的是,第一虚拟化同步报文以及第二虚拟化同步报文的类型以及格式可以是相同的,第一虚拟化同步报文以及第二虚拟化同步报文具体包括:Ether Header、MsgHeader以及Data,其中:
Ether Header是标准以太头部,后面封装一层预定义的消息头部,即Msg Header;
Msg Header,该预定义消息头部中主要包含以下信息:
Serial Number,协议序列号,用于增加可靠性;
Message Type,报文类型,标识该报文为那种类型的报文,具体是同步包还是回应包;
Dst Member,目的地址的虚拟化成员系统号;
Src Member,源地址的虚拟化成员系统号;
Cmd Type,报文内容对应的处理类型;
Data Len,除二层头部的报文长度;
而DATA,则具体包括Type、Length以及Value,其中,
Type,同步表项类型;
Length,表项长度;
Value,实际表项内容。
需要说明的是,同步报文包是线卡学习到某个地址后,线卡主动上送主控裁决是否需要进行学习的报文;
回应报文就是线卡按照主控的要求对硬件配置完成以后,回应主控是否操作成功的报文。
需要说明的是,第二同步管理模块在选定线卡中,负责创建发送消息任务:line_card_send_msg_thread任务,定时从ringbuf中取最大不超过60个mac状态消息发送到主控,同时还负责创建接收消息任务:line_card_receive_msg_thread,对接收到的MAC地址进行下硬件的处理;
而第一同步管理模块在主控中,负责创建接收消息任务:mc_card_receive_msg_thread,接受选定线卡发送的状态改变或者地址学习消息,同时创建发送消息任务:mc_card_send_msg_thread,发送同步硬件表项或者配置的消息;
其中,ringbuf是一个环形buf空间,用来缓存本地的MAC地址表的学习信息;
下硬件处理是指在选定线卡的收消息进程中,如果收到主控下发的下硬件消息,这个MAC地址表才会被写入交换芯片;
接受选定线卡发送的状态改变或者地址学习消息中的状态改变,具体是指的MAC地址表老化或者静态地址表被删除的情况。
基于同一发明构思,本发明的系统实施例提供了一种交换机任意端口虚拟化的系统的实施例,具体如下:
如图7、8所示,一种交换机任意端口虚拟化的系统,该系统包括:
虚拟机配置单元1,其用于根据虚拟机配置需求,将目标交换机中选定线卡的选定端口组成自定义虚拟机;
配置在各选定线卡内的第二同步管理模块3;
配置在自定义虚拟机的主控内的第一同步管理模块2;
响应于主控或选定线卡中任一线卡配置的MAC地址表项改变,获取对应的MAC地址更改信息,第一同步管理模块2与第二同步管理模块3之间传输与MAC地址更改信息对应的虚拟化同步报文,各选定线卡根据虚拟化同步报文中的MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改;
其中,选定线卡的MAC地址学习模式为软件学习模式,主控以及各选定线卡的MAChash算法一致。
本发明实施例中,首先根据虚拟机配置需求,在目标交换机中选定一些线卡以及对应线卡的端口,组成需要的虚拟机,即组成自定义虚拟机,选定线卡的数量至少为两个;
进而,在各选定线卡内,配置第二同步管理模块3,在自定义虚拟机的主控内,配置第一同步管理模块2;
而后,响应于主控或选定线卡中任一线卡配置的MAC地址表项改变,即当主控或选定线卡中任一线卡的MAC地址表项发生改变时,获取对应的MAC地址更改信息,第一同步管理模块2与第二同步管理模块3之间传输与MAC地址更改信息对应的虚拟化同步报文,各选定线卡根据虚拟化同步报文中的MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改。
需要说明的是,选定线卡的芯片可以是不同型号,也可以是同一型号,在芯片是不同型号时,由于选定线卡的MAC地址学习模式为软件学习模式,在借助第二同步管理模块3以及第一同步管理模块2建立的通信渠道,主控能够直接控制各选定线卡的MAC地址配置更改工作,具体可以进行增加或删除,而不受线卡芯片的型号的限制;
另外,主控以及各选定线卡的MAC hash算法一致;
传统情况下,线卡芯片的MAC地址学习模式都是硬件学习模式,在硬件学习模式下学习到的地址只具有本地意义,而改为软件学习模式以后,主控收到多个线卡芯片上传的MAC学习消息后,由主控统一决策,相当于由硬件学习模式的分布式改为软件学习模式的集中式;
需要学习某个MAC地址时,主控则下发学习消息报文给相关线卡学习,不能学习的MAC地址则下发删除MAC地址消息给相关线卡删除该MAC地址。
本发明实施例中,MAC地址学习模式采用软件学习模式,基于线卡以及主控内的同步管理模块,能够跨不同线卡的任意几个端口组成虚拟机,达到跨芯片虚拟化,提供了更灵活的交换机虚拟化方法,以便应对更多样的工作需求。
本发明实施例中的另一种实施方式,响应于主控或选定线卡中任一线卡MAC地址表项改变,第二同步管理模块3根据MAC地址更改信息,生成第一虚拟化同步报文并发送至第一同步管理模块2;
第一同步管理模块2接收第一虚拟化同步报文,并生成第二虚拟化同步报文发送至剩余各选定线卡的第二同步管理模块3,剩余各选定线卡根据第二虚拟化同步报文中的MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改;
响应于主控的MAC地址表项改变,第一同步管理模块2根据MAC地址更改信息生成第一虚拟化同步报文,并发送至各第二同步管理模块3,各选定线卡根据第一虚拟化同步报文中的MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改。
本发明实施例中,具体的配置更改包括两种情况,一种是选定线卡发生了MAC地址表项更改,另一种是主控发起的MAC地址表项更改;
第一种情况,当选定线卡发生MAC地址表项更改时,响应选定线卡中任一线卡的MAC地址表项改变,第二同步管理模块3根据MAC地址更改信息,生成第一虚拟化同步报文并发送至第一同步管理模块2;
第一同步管理模块2接收第一虚拟化同步报文,并生成第二虚拟化同步报文发送至剩余各选定线卡的第二同步管理模块3,剩余各选定线卡根据第二虚拟化同步报文中的MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改;
该情况中,首先是选定线卡中的某一线卡的MAC地址表项发生了改变,具体的改变可能是学习新的MAC地址,也可能是MAC地址发生老化或被删除,此时MAC地址表项发生改变的选定线卡的第二同步管理模块3会根据MAC地址更改信息,生成第一虚拟化同步报文,进而配置发生改变的选定线卡的第二同步管理模块3会将该第一虚拟化同步报文发送至主控的第一同步管理模块2,主控的第一同步管理模块2会根据第一虚拟化同步报文,生成第二虚拟化同步报文,并发送至剩余各选定线卡的第二同步管理模块3,当剩余的各选定线卡的第二同步管理模块3接收到第二虚拟化同步报文后,进行解析,进而剩余各选定线卡根据第二虚拟化同步报文解析得到的数据,具体是得到MAC地址更改信息,统一进行MAC地址表项同步更改;
第二种情况,主控发生MAC地址表项更改,需要向各选定线卡发送MAC地址更改信息,具体的工作流程为:响应于主控的MAC地址表项改变,获取MAC地址更改信息,第一同步管理模块2根据MAC地址更改信息生成第一虚拟化同步报文,并发送至各选定线卡的第二同步管理模块3,各选定线卡根据第一虚拟化同步报文中的MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改。
针对第一种情况,即选定线卡中的某一线卡的配置发生了改变,具体可以是某一选定线卡进行MAC地址学习或MAC地址老化或MAC地址删除。
本发明实施例中的另一种实施方式,响应于任一选定线卡进行的MAC地址学习指令,系统包括以下流程:
B1、选定线卡获取并学习目标MAC地址,并将目标MAC地址置于等待状态;
B2、选定线卡的第二同步管理模块3根据目标MAC地址,生成第一虚拟化同步报文发送至主控的第一同步管理模块2;
B3、主控查询已学习MAC地址数,并判断已学习MAC地址数是否大于预设的MAC地址最大学习数;
B40、当已学习MAC地址数大于MAC地址最大学习数时,第一同步管理模块2向选定线卡的第二同步管理模块3发送删除指令,选定线卡响应删除指令,删除目标MAC地址,并终止步骤;
B41、当已学习MAC地址数不大于MAC地址最大学习数时,主控提取第一虚拟化同步报文中的目标MAC地址,计算获得与目标MAC地址对应的MAC地址表索引,并判断bucket空间是否已满;
B50、当bucket空间已满时,主控向选定线卡发送删除指令,选定线卡响应删除指令,删除目标MAC地址,并终止步骤;
B51、当bucket空间未满时,主控记录MAC地址表索引,并通过第一同步管理模块2生成第二虚拟化同步报文并发送至剩余各选定线卡的第二同步管理模块3;
B6、剩余各选定线卡根据第二虚拟化同步报文,学习目标MAC地址;
其中,bucket空间用于存储MAC地址表,MAC地址表索引用于记录MAC地址在bucket空间的存储位置。
需要说明的是,当已学习MAC地址数大于MAC地址最大学习数时,则无法再继续学习MAC地址,故而选定线卡只能被迫放弃学习新的MAC地址,而当bucket空间已满时,同样表明bucket空间无法存储新的MAC地址,此时选定线卡同样只能被迫放弃学习新的MAC地址。
本发明实施例中的另一种实施方式,响应于任一选定线卡发生的地址表老化或被删除情况,系统包括以下流程:
C1、选定线卡的第二同步管理模块3根据MAC地址老化信息或MAC地址删除信息,生成第一虚拟化同步报文并发送至第一同步管理模块2;
C2、主控根据第一虚拟化同步报文,计算获得与目标MAC地址对应的MAC地址表索引,并判断bucket空间是否存在数据;
C3、当bucket空间存在数据时,主控删除第一虚拟化同步报文对应的MAC地址,通过第一同步管理模块2生成第二虚拟化同步报文并发送至剩余各选定线卡的第二同步管理模块3;
C4、剩余各选定线卡根据二虚拟化同步报文,删除与二虚拟化同步报文对应的MAC地址;
其中,bucket空间用于存储MAC地址表,MAC地址表索引用于记录MAC地址在bucket空间的存储位置。
针对第二种情况,主控发生配置更改,需要向各选定线卡发送MAC地址更改信息,具体可以是自定义虚拟机中对主控发起的端口增加指令或端口删除指令。
本发明实施例中的另一种实施方式,响应于自定义虚拟机的端口增加指令,方法包括以下步骤:
D1、主控获取新增端口MAC地址,查询已学习MAC地址数,并判断已学习MAC地址数是否小于预设的MAC地址最大学习数;
D20、当已学习MAC地址数等于MAC地址最大学习数时,终止步骤;
D21、当已学习MAC地址数小于MAC地址最大学习数时,主控计算获得与新增端口MAC地址对应的MAC地址表索引,并判断bucket空间是否已满;
D30、当bucket空间已满时,终止步骤;
D31、当bucket空间未满时,主控记录MAC地址表索引,通过第一同步管理模块2生成第二虚拟化同步报文并发送至各选定线卡的第二同步管理模块3;
D4、各选定线卡根据第二虚拟化同步报文,学习新增端口MAC地址;
其中,bucket空间用于存储MAC地址表,MAC地址表索引用于记录MAC地址在bucket空间的存储位置。
本发明实施例中的另一种实施方式,响应于自定义虚拟机的端口删除指令,方法包括以下步骤:
Q1、主控根据待删端口MAC地址,计算获得与待删端口MAC地址对应的MAC地址表索引,并判断bucket空间是否存在数据;
Q2、当bucket空间存在数据时,主控删除待删端口MAC地址,通过第一同步管理模块生成第二虚拟化同步报文并发送至所有选定线卡的第二同步管理模块;
Q3、各选定线卡根据二虚拟化同步报文,删除与二虚拟化同步报文对应的MAC地址;
其中,bucket空间用于存储MAC地址表,MAC地址表索引用于记录MAC地址在bucket空间的存储位置。
另外,在上述两种情况中,计算获得MAC地址表索引,具体是利用MAC算法,而在虚拟机初始化时,主控以及各选定线卡的MAC算法均保持一致,
MAC算法(Message Authentication Codes),即带秘密密钥的Hash函数,其消息的散列值由只有通信双方知道的秘密密钥K来控制,该算法的Hash值称作MAC。
需要说明的是,第一虚拟化同步报文以及第二虚拟化同步报文的类型以及格式可以是相同的,第一虚拟化同步报文以及第二虚拟化同步报文具体包括:Ether Header、MsgHeader以及Data,其中:
Ether Header是标准以太头部,后面封装一层预定义的消息头部,即Msg Header;
Msg Header,该预定义消息头部中主要包含以下信息:
Serial Number,协议序列号,用于增加可靠性;
Message Type,报文类型,标识该报文为那种类型的报文,具体是同步包还是回应包;
Dst Member,目的地址的虚拟化成员系统号;
Src Member,源地址的虚拟化成员系统号;
Cmd Type,报文内容对应的处理类型;
Data Len,除二层头部的报文长度;
而DATA,则具体包括Type、Length以及Value,其中,
Type,同步表项类型;
Length,表项长度;
Value,实际表项内容。
需要说明的是,同步报文包是线卡学习到某个地址后,线卡主动上送主控裁决是否需要进行学习的报文;
回应报文就是线卡按照主控的要求对硬件配置完成以后,回应主控是否操作成功的报文。
需要说明的是,第二同步管理模块3在选定线卡中,负责创建发送消息任务:line_card_send_msg_thread任务,定时从ringbuf中取最大不超过60个mac状态消息发送到主控,同时还负责创建接收消息任务:line_card_receive_msg_thread,对接收到的MAC地址进行下硬件的处理;
而第一同步管理模块2在主控中,负责创建接收消息任务:mc_card_receive_msg_thread,接受选定线卡发送的状态改变或者地址学习消息,同时创建发送消息任务:mc_card_send_msg_thread,发送同步硬件表项或者配置的消息;
其中,ringbuf是一个环形buf空间,用来缓存本地的MAC地址表的学习信息;
下硬件处理是指在选定线卡的收消息进程中,如果收到主控下发的下硬件消息,这个MAC地址表才会被写入交换芯片;
接受选定线卡发送的状态改变或者地址学习消息中的状态改变,具体是指的MAC地址表老化或者静态地址表被删除的情况。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种交换机任意端口虚拟化的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
根据虚拟机配置需求,将目标交换机中选定线卡的选定端口组成自定义虚拟机,所述自定义虚拟机的主控配置第一同步管理模块,各所述选定线卡均配置第二同步管理模块,同时,所述选定线卡至少为两个;
响应于所述主控或任一选定线卡的MAC地址表项改变,获取对应的MAC地址更改信息,所述第一同步管理模块与所述第二同步管理模块之间传输与MAC地址更改信息对应的虚拟化同步报文,各所述选定线卡根据所述MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:
所述选定线卡的MAC地址学习模式为软件学习模式,所述主控以及各所述选定线卡的MAC hash算法一致。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
响应任一选定线卡的MAC地址表项改变,所述第二同步管理模块根据所述MAC地址更改信息,生成第一虚拟化同步报文并发送至所述第一同步管理模块;
所述第一同步管理模块接收第一虚拟化同步报文,并生成第二虚拟化同步报文发送至剩余各所述选定线卡的所述第二同步管理模块,剩余各所述选定线卡根据第二虚拟化同步报文中的所述MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改;
响应于所述主控配置的改变,所述第一同步管理模块根据MAC地址更改信息生成第一虚拟化同步报文,并发送至各所述第二同步管理模块,各所述选定线卡根据所述MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,响应于任一所述选定线卡进行的MAC地址学习指令,所述方法包括以下步骤:
所述选定线卡学习目标MAC地址,并将所述目标MAC地址置于等待状态;
所述第二同步管理模块根据所述目标MAC地址,生成第一虚拟化同步报文发送至所述第一同步管理模块;
判断所述已学习MAC地址数是否大于MAC地址最大学习数;
当已学习MAC地址数大于所述MAC地址最大学习数时,所述选定线卡删除所述目标MAC地址,并终止步骤;
当已学习MAC地址数不大于所述MAC地址最大学习数时,所述主控提取所述目标MAC地址,计算获得对应的MAC地址表索引,并判断bucket空间是否已满;
当所述bucket空间已满时,所述选定线卡删除所述目标MAC地址,并终止步骤;
当所述bucket空间未满时,所述主控记录所述MAC地址表索引,并通过第一同步管理模块生成第二虚拟化同步报文并发送至剩余各所述选定线卡的第二同步管理模块;
剩余各所述选定线卡根据所述第二虚拟化同步报文,学习所述目标MAC地址。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,响应于任一所述选定线卡发生的地址表老化或被删除情况,所述方法包括以下步骤:
所述第二同步管理模块根据MAC地址老化信息或MAC地址删除信息,生成第一虚拟化同步报文并发送至所述第一同步管理模块;
所述主控根据所述第一虚拟化同步报文,计算获得对应的MAC地址表索引,并判断bucket空间是否存在数据;
当所述bucket空间存在数据时,所述主控删除所述第一虚拟化同步报文对应的MAC地址,通过第一同步管理模块生成第二虚拟化同步报文并发送至剩余各所述第二同步管理模块;
剩余各所述选定线卡删除与所述二虚拟化同步报文对应的MAC地址。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,响应于所述自定义虚拟机的端口增加指令,所述方法包括以下步骤:
所述主控获取新增端口MAC地址,查询已学习MAC地址数,并判断所述已学习MAC地址数是否小于预设的MAC地址最大学习数;
当已学习MAC地址数等于所述MAC地址最大学习数时,终止步骤;
当已学习MAC地址数小于所述MAC地址最大学习数时,所述主控计算获得对应的MAC地址表索引,并判断bucket空间是否已满;
当所述bucket空间已满时,终止步骤;
当所述bucket空间未满时,所述主控记录所述MAC地址表索引,通过第一同步管理模块生成第二虚拟化同步报文并发送至各所述选定线卡的第二同步管理模块;
各所述选定线卡学习所述新增端口MAC地址。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,响应于所述自定义虚拟机的端口删除指令,所述方法包括以下步骤:
所述主控根据待删端口MAC地址,计算获得对应的MAC地址表索引,并判断bucket空间是否存在数据;
当所述bucket空间存在数据时,所述主控删除待删端口MAC地址,通过第一同步管理模块生成第二虚拟化同步报文并发送至所有所述第二同步管理模块;
各所述选定线卡根据所述二虚拟化同步报文,删除与所述二虚拟化同步报文对应的MAC地址。
8.如权利要求4至7中任意一项所述的方法,其特征在于:
所述bucket空间用于存储MAC地址表,所述MAC地址表索引用于记录MAC地址在所述bucket空间的存储位置。
9.一种交换机任意端口虚拟化的系统,其特征在于,所述系统基于包括:
虚拟机配置单元,其用于根据虚拟机配置需求,将目标交换机中选定线卡的选定端口组成自定义虚拟机;
配置在各所述选定线卡内的第二同步管理模块;
配置在所述自定义虚拟机的主控内的第一同步管理模块;
响应于所述主控或任一所述选定线卡的MAC地址表项改变,获取对应的MAC地址更改信息,所述第一同步管理模块与所述第二同步管理模块之间传输与MAC地址更改信息对应的虚拟化同步报文,各所述选定线卡根据所述MAC地址更改信息统一进行MAC地址表项同步更改。
10.如权利要求7所述的系统,其特征在于:
所述选定线卡的MAC地址学习模式为软件学习模式,所述主控以及各所述选定线卡的MAC hash算法一致。
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