CN110912836B - 使转发设备转发数据的方法、控制设备、存储介质和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供种使转发设备转发数据的方法、控制设备、存储介质和系统，转发设备包括智能网卡，方法包括：在转发设备中设置虚拟机，虚拟机具备与智能网卡的物理功能相对应的第一虚拟功能网口和第二虚拟功能网口；当智能网卡接收到数据时，使智能网卡对数据进行解封装，得到解封装数据，并将解封装数据发送给第一虚拟功能网口；利用数据转发程序，使解封装数据在虚拟机之内从第一虚拟功能网口传送到第二虚拟功能网口；使第二虚拟功能网口对解封装数据进行重新封装，得到新封装数据，将新封装数据转发到智能网卡，并使智能网卡将新封装数据转发给目的地云主机。通过本发明，智能网卡的转发性能不会受到CPU处理能力的限制，因此能够提高数据转发性能。

Description

使转发设备转发数据的方法、控制设备、存储介质和系统
技术领域
本发明涉及使转发设备转发数据的方法、控制设备、存储介质和系统。
背景技术
在云计算的环境下，基于多租户的外网隧道网关转发设备用于租户的云主机与外部网络之间转发。多租户的隧道网关转发设备通过一个物理网口进行外层隧道封装转发,物理网口接收到隧道报文，在协议栈中解掉外层隧道，保存隧道信息，通过虚拟隧道端口传递给虚拟交换机OpenVswitch。OpenVswitch根据租户隧道信息和NAT转发逻辑修改报文，设置转发送隧道信息。然后发送给虚拟隧道端口，后者根据发送隧道信息加上隧道头，通过协议栈路由找到物理网口进行发送。
当前的多租户的隧道网关转发设备，通过纯软件的方式去实现，受CPU处理能力的限制，性能比较差。在租户流量增加的情况，设备的处理能力受到了极大的挑战。当前智能网卡的出现能将流量卸载到硬件上，避免CPU处理能力的限制。但是智能网卡的出现解决的是云主机测的性能问题，它能卸载物理网卡的隧道报文和云主机上的虚拟功能(VF)之间的流量。而多租户的隧道网关转发设备的隧道流量的转发只在物理网卡上，并且收发的隧道信息并不一样，所以难以直接进行智能网卡卸载。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种使转发设备转发数据的方法，所述转发设备包括智能网卡，所述方法包括：
在所述转发设备中设置虚拟机，其中，所述虚拟机具备与所述智能网卡的物理功能相对应的第一虚拟功能网口和第二虚拟功能网口；
当所述智能网卡接收到所述数据时，使所述智能网卡对所述数据进行解封装，得到解封装数据，并将所述解封装数据发送给所述第一虚拟功能网口；
利用数据转发程序，使所述解封装数据在所述虚拟机之内从所述第一虚拟功能网口传送到所述第二虚拟功能网口；
使所述第二虚拟功能网口对所述解封装数据进行重新封装，得到新封装数据，将所述新封装数据转发到所述智能网卡，并使所述智能网卡将所述新封装数据转发给目的地云主机。
其中，所述数据包括所述目的地云主机的外网地址。
其中，使所述第二虚拟功能网口对所述解封装数据进行重新封装包括：将所述目的地云主机的外网地址转换为所述目的地云主机的内网地址和隧道信息。
其中，所述新封装数据包括所述内网地址和所述隧道信息，
其中，使所述智能网卡将所述新封装数据转发给目的地云主机包括：使所述智能网卡根据所述内网地址和所述隧道信息将所述新封装数据转发到所述目的地云主机。
本发明还提供一种使转发设备转发数据的控制设备，所述转发设备包括智能网卡，控制设备包括：
设置单元，在所述转发设备中设置虚拟机，其中，所述虚拟机具备与所述智能网卡的物理功能相对应的第一虚拟功能网口和第二虚拟功能网口；
第一转发单元，当所述智能网卡接收到所述数据时，所述第一转发单元使所述智能网卡对所述数据进行解封装，得到解封装数据，并将所述解封装数据发送给所述第一虚拟功能网口；
第二转发单元，所述第二转发单元利用数据转发程序，使所述解封装数据在所述虚拟机之内从所述第一虚拟功能网口传送到所述第二虚拟功能网口；
第三转发单元，所述第三转发单元使所述第二虚拟功能网口对所述解封装数据进行重新封装，得到新封装数据，将所述新封装数据转发到所述智能网卡，并使所述智能网卡将所述新封装数据转发给目的地云主机。
本发明还提供一种计算机可读的存储介质，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，使得所述计算机执行使转发设备转发数据的方法，所述转发设备包括智能网卡，所述指令包括：
设置指令，在所述转发设备中设置虚拟机，其中，所述虚拟机具备与所述智能网卡的物理功能相对应的第一虚拟功能网口和第二虚拟功能网口；
第一转发指令，当所述智能网卡接收到所述数据时，使所述智能网卡对所述数据进行解封装，得到解封装数据，并将所述解封装数据发送给所述第一虚拟功能网口；
第二转发指令，利用数据转发程序，使所述解封装数据在所述虚拟机之内从所述第一虚拟功能网口传送到所述第二虚拟功能网口；
第三转发指令，使所述第二虚拟功能网口对所述解封装数据进行重新封装，得到新封装数据，将所述新封装数据转发到所述智能网卡，并使所述智能网卡将所述新封装数据转发给目的地云主机。
本发明还提供一种系统，包括：
存储器，用于存储由系统的一个或多个处理器执行的指令，以及
处理器，是所述系统的处理器之一，用于执行使转发设备转发数据的方法。
通过本发明，智能网卡的转发性能不会受到CPU处理能力的限制，因此能够提高数据转发性能。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的用于使转发设备转发数据的系统的框图；
图2示出了根据本发明实施例的转发设备的示意图；
图3示出了根据本发明实施例的用于使转发设备转发数据的控制设备的结构图；
图4示出了根据本发明实施例的用于使转发设备转发数据的方法的流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，不表示任何顺序，不能理解为指示或暗示相对重要性。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明所提供的实施方式可以在移动终端、计算机终端、或者类似的运算装置(如ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元))、系统中执行。以运行在系统为例，图1是根据本发明实施例的用于使转发设备转发数据的系统的硬件结构框图。如图1所示，系统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，系统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。
输入输出接口102可以连接一个或多个显示器、触控屏等，用于显示从系统100传送的数据，还可以连接键盘、触控笔、触控板和/或鼠标等，用于输入诸如，选择、创建、编辑等的用户指令。
存储器103可用于存储应用软件的软件程序以及模块，例如与本发明实施方式中的用于使转发设备转发数据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，即实现上述的用于使转发设备转发数据的方法。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系统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、移动通信网及其组合。
传输装置104用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括系统100的通信供应商提供的互联网。在上述运行环境下，本发明提供了本发明的用于使转发设备转发数据的方法的流程图。
图2示出了根据本发明实施例的转发设备20的示意图，转发设备20包括智能网卡201以及控制设备202。尽管控制设备202作为示例被显示在转发设备20之内，但是本发明不限于此，而是可以位于转发设备之外或位于能够与转发设备20进行通信的其他设备中。其中，转发设备20将从网卡21发来的数据转发给目的云用户22。
图3示出了根据本发明实施例的用于使转发设备转发数据的控制设备202的结构图，如图3所示，控制设备202包括设置单元301、第一转发单元302、第二转发单元303、以及第三转发单元304。
图4示出了根据本发明实施例的用于使转发设备转发数据的方法的流程图。
下面结合图2-图4，具体描述本发明的实施例。
在步骤S41，设置单元301在转发设备20中设置虚拟机203，且该虚拟机203具备与智能网卡201的物理功能相对应的第一虚拟功能网口VF1和第二虚拟功能网口VF2。
在步骤S42，当智能网卡201从网络21接收到数据时，第一转发单元301使智能网卡201对数据进行解封装，得到解封装数据，并将解封装数据发送给第一虚拟功能网口VF1。其中，该数据包括目的地云主机22的外网地址，因此解封装数据也包括该外网地址。
这里，解封装数据可以从智能网卡201经由第一虚拟功能网口VF1被卸载到虚拟机203，从而可以避免智能网卡201上的数据流量进入转发设备20的物理机系统。
在步骤S43，第二转发单元303利用数据转发程序，使解封装数据在虚拟机203之内从第一虚拟功能网口VF1传送到第二虚拟功能网口VF2。
该数据转发程序例如是现有的DPDK程序，该DPDK程序具有高速转发数据的特性，并且第一虚拟功能网口VF1和第二虚拟功能网口VF2都是逻辑简单的网口，因此本发明能够实现第一虚拟功能网口VF1和第二虚拟功能网口VF2之间的高速转发数据的性能。
在步骤S44，第三转发单元304使第二虚拟功能网口VF2对解封装数据进行重新封装，得到新封装数据，将新封装数据转发到智能网卡201，并使智能网卡201将新封装数据转发给目的地云主机22。
其中，第三转发单元304使第二虚拟功能网口VF2对解封装数据进行重新封装是指，将解封装数据中的目的地云主机22的外网地址转换为目的地云主机22的内网地址和隧道信息。这里，外网地址具有唯一对应的内网地址和隧道信息，因此可以通过外网地址查找到对应的内网地址和隧道信息。其中，隧道信息包括隧道地址等信息。
通过上述重新封装得到的新封装数据包括目的地云主机22的内网地址和隧道信息。其中，使智能网卡201将新封装数据转发给目的地云主机22是指，使智能网卡201根据新封装数据中的内网地址和隧道信息将新封装数据转发到目的地云主机22。
本发明中，重新封装数据的过程是由虚拟机203中的第二虚拟功能网口VF2来完成，即，重新封装数据的过程被卸载到虚拟机203中，从而避免了虚拟机203上的数据流量进入转发设备20的物理机系统。
通过本发明中设置的虚拟机203以及第一虚拟功能网口VF1、第二虚拟功能网口VF2，使得数据流量在通过智能网卡201进行转发的过程中被卸载到虚拟机203上，可以避免智能网卡201以及虚拟机203上的数据流量进入转发设备20的物理机系统，从而避免使用物理机系统(例如CPU)。因此，智能网卡201的转发性能不会受到CPU处理能力的限制，因此能够提高数据转发性能。
本发明还提供一种计算机可读的存储介质，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，使得所述计算机执行使转发设备转发数据的方法，所述转发设备包括智能网卡，所述指令包括：
设置指令，在所述转发设备中设置虚拟机，其中，所述虚拟机具备与所述智能网卡的物理功能相对应的第一虚拟功能网口和第二虚拟功能网口；
第一转发指令，当所述智能网卡接收到所述数据时，使所述智能网卡对所述数据进行解封装，得到解封装数据，并将所述解封装数据发送给所述第一虚拟功能网口；
第二转发指令，利用数据转发程序，使所述解封装数据在所述虚拟机之内从所述第一虚拟功能网口传送到所述第二虚拟功能网口；
第三转发指令，使所述第二虚拟功能网口对所述解封装数据进行重新封装，得到新封装数据，将所述新封装数据转发到所述智能网卡，并使所述智能网卡将所述新封装数据转发给目的地云主机。
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。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
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(包括伴随的权利要求、摘要和附图)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(包括伴随的权利要求、摘要和附图)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。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。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。在列举了若干终端设备的单元权利要求中，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。

Claims (10)

1.一种使转发设备转发数据的方法，所述转发设备包括智能网卡，其特征在于，所述方法包括：
在所述转发设备中设置虚拟机，其中，所述虚拟机具备与所述智能网卡的物理功能相对应的第一虚拟功能网口和第二虚拟功能网口；
当所述智能网卡接收到所述数据时，使所述智能网卡对所述数据进行解封装，得到解封装数据，并将所述解封装数据发送给所述第一虚拟功能网口；
利用数据转发程序，使所述解封装数据在所述虚拟机之内从所述第一虚拟功能网口传送到所述第二虚拟功能网口；
使所述第二虚拟功能网口对所述解封装数据进行重新封装，得到新封装数据，将所述新封装数据转发到所述智能网卡，并使所述智能网卡将所述新封装数据转发给目的地云主机。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据包括所述目的地云主机的外网地址。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使所述第二虚拟功能网口对所述解封装数据进行重新封装包括：将所述目的地云主机的外网地址转换为所述目的地云主机的内网地址和隧道信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述新封装数据包括所述内网地址和所述隧道信息，
其中，使所述智能网卡将所述新封装数据转发给目的地云主机包括：使所述智能网卡根据所述内网地址和所述隧道信息将所述新封装数据转发到所述目的地云主机。
5.一种使转发设备转发数据的控制设备，所述转发设备包括智能网卡，其特征在于，控制设备包括：
设置单元，在所述转发设备中设置虚拟机，其中，所述虚拟机具备与所述智能网卡的物理功能相对应的第一虚拟功能网口和第二虚拟功能网口；
第一转发单元，当所述智能网卡接收到所述数据时，所述第一转发单元使所述智能网卡对所述数据进行解封装，得到解封装数据，并将所述解封装数据发送给所述第一虚拟功能网口；
第二转发单元，所述第二转发单元利用数据转发程序，使所述解封装数据在所述虚拟机之内从所述第一虚拟功能网口传送到所述第二虚拟功能网口；
第三转发单元，所述第三转发单元使所述第二虚拟功能网口对所述解封装数据进行重新封装，得到新封装数据，将所述新封装数据转发到所述智能网卡，并使所述智能网卡将所述新封装数据转发给目的地云主机。
6.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，所述数据包括所述目的地云主机的外网地址。
7.根据权利要求6所述的控制设备，其特征在于，所述第三转发单元使所述第二虚拟功能网口对所述解封装数据进行重新封装包括：将所述目的地云主机的外网地址转换为所述目的地云主机的内网地址和隧道信息。
8.根据权利要求7所述的控制设备，其特征在于，所述新封装数据包括所述内网地址和所述隧道信息，
其中，使所述智能网卡将所述新封装数据转发给目的地云主机包括：使所述智能网卡根据所述内网地址和所述隧道信息将所述新封装数据转发到所述目的地云主机。
9.一种计算机可读的存储介质，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，使得所述计算机执行使转发设备转发数据的方法，所述转发设备包括智能网卡，其特征在于，所述指令包括：
设置指令，在所述转发设备中设置虚拟机，其中，所述虚拟机具备与所述智能网卡的物理功能相对应的第一虚拟功能网口和第二虚拟功能网口；
第一转发指令，当所述智能网卡接收到所述数据时，使所述智能网卡对所述数据进行解封装，得到解封装数据，并将所述解封装数据发送给所述第一虚拟功能网口；
第二转发指令，利用数据转发程序，使所述解封装数据在所述虚拟机之内从所述第一虚拟功能网口传送到所述第二虚拟功能网口；
第三转发指令，使所述第二虚拟功能网口对所述解封装数据进行重新封装，得到新封装数据，将所述新封装数据转发到所述智能网卡，并使所述智能网卡将所述新封装数据转发给目的地云主机。
10.一种使转发设备转发数据的系统，其特征在于，包括：
存储器，用于存储由系统的一个或多个处理器执行的指令，以及
处理器，是所述系统的处理器之一，用于执行如权利要求1-4中任一项所述的使转发设备转发数据的方法。
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