CN111181764A - 一种基于ovs的主备切换方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于OVS的主备切换方法及其系统，主备切换系统包括主网关设备、备网关设备和宿主机，宿主机包括OVS报文控制模块、主备切换模块、故障检测模块、告警模块以及虚拟机，OVS报文控制模块包括物理网口模块以及虚拟网口模块，物理网口模块包括主物理网口模块和备物理网口模块，故障检测模块包括硬件故障检测子模块和软件故障检测子模块，虚拟机包括虚拟网卡模块；主网关设备通过主物理网口模块与OVS报文控制模块连接，备网关设备通过备物理网口模块与OVS报文控制模块连接，OVS报文控制模块、主备切换模块和故障检测模块依次连接。本发明能够在网关设备发生故障时，快速地自动切换到另一网关设备，使得网络通信不中断，保障了数据传输的稳定。

Description

一种基于OVS的主备切换方法及其系统

技术领域

本发明涉及云计算虚拟机的网关设备技术领域，特别涉及一种基于OVS的主备切换方法及其系统。

背景技术

OpenvSwitch简称OVS，其是一个高质量、多层的虚拟交换软件。它的目的是通过编程扩展支持大规模网络自动化，同时还支持标准的管理接口和协议。OVS可用于生产环境，支持跨物理服务器分布式管理、扩展编程、大规模网络自动化和标准化接口，实现了和大多数商业闭源交换机功能类似的软件交换机。

现阶段，网络虚拟化是云计算领域的重要技术，云主机通常需要借助网络虚拟化技术与互联网通信，而互联网通信都经过网关设备。为了保持网络的稳定可用，网关设备就必须采用冗余方法，对设备故障进行容灾处理。在现有技术状态下，一旦网关设备出现故障时，就会造成云主机断网的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种基于OVS的主备切换方法及其系统，结合OVS技术，能够在主备网关设备发生故障时，快速地自动切换另一网关设备，使得网络通信不会产生中断，保障了数据传输的稳定。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于OVS的主备切换系统，包括主网关设备、备网关设备和宿主机，所述宿主机包括OVS报文控制模块、主备切换模块、故障检测模块、虚拟机以及告警模块；所述主网关设备、备网关设备、告警模块均与所述OVS报文控制模块连接，所述OVS报文控制模块、主备切换模块和故障检测模块依次连接，所述OVS报文控制模块连接所述虚拟机；

所述OVS报文控制模块用于对虚拟机网络数据报文的流入及流出进行控制和路由；

所述故障检测模块用于检测主网关设备或备网关设备的网络通信是否正常；

所述主备切换模块用于：若主网关设备的网络通信不正常，则将主网关设备切换成备网关设备进行网络通信，并通过所述告警模块发出警告对主网关设备进行更换；若备网关设备的网络通信不正常，则将备网关设备切换成主网关设备进行网络通信，并通过所述告警模块发出警告对备网关设备进行更换。

进一步地，所述OVS报文控制模块包括物理网口模块，所述物理网口模块包括主物理网口模块和备物理网口模块，所述故障检测模块包括硬件故障检测子模块和软件故障检测子模块；

所述主网关设备通过主物理网口模块连接所述OVS报文控制模块，所述备网关设备通过备物理网口模块连接所述OVS报文控制模块；

所述硬件故障检测子模块用于检测物理网口模块是否发生故障，若主物理网口模块发生故障，则通过所述主备切换模块将主物理网口模块切换成备物理网口模块进行网络通信，此时所述OVS报文控制模块是通过所述备网关设备进行网络通信，并且通过所述告警模块发出警告对主物理网口模块进行更换；若备物理网口模块发生故障，则通过所述主备切换模块将备物理网口模块切换成主物理网口模块进行网络通信，此时所述OVS报文控制模块是通过所述备网关设备进行网络通信，并且通过所述告警模块发出警告对备物理网口模块进行更换；

所述软件故障检测子模块用于检测主网关设备或备网关设备的网络通信是否正常。

进一步地，所述OVS报文控制模块包括虚拟网口模块，所述虚拟机包括虚拟网卡模块，所述虚拟网口模块与所述虚拟网卡模块连接。

本发明另一目的是提供一种基于OVS的主备切换方法，包括以下步骤：

S1、硬件故障检测子模块检测物理网口模块是否发生故障，若主物理网口模块发生故障，则通过主备切换模块将主物理网口模块切换成备物理网口模块进行网络通信，此时OVS报文控制模块控制虚拟机通过备网关设备进行网络通信，并且通过告警模块发出需要对主物理网口模块进行更换的警告；若备物理网口模块发生故障，则通过主备切换模块将备物理网口模块切换成主物理网口模块进行网络通信，此时OVS报文控制模块控制虚拟机通过备网关设备进行网络通信，并且通过告警模块发出需要对备物理网口模块进行更换的警告；

S2、软件故障检测子模块检测主网关设备以及备网关设备的网络通信是否正常，若主网关设备的网络通信不正常，则通过主备切换模块将主网关设备切换成备网关设备进行网络通信，此时OVS报文控制模块控制虚拟机通过备网关设备进行网络通信，并通过告警模块发出需要对主网关设备进行更换的警告；若备网关设备的网络通信不正常，则通过主备切换模块将备网关设备切换成主网关设备进行网络通信，此时OVS报文控制模块控制虚拟机通过主网关设备进行网络通信，并通过所述告警模块发出需要对备网关设备进行更换的警告。

进一步地，所述步骤S2中软件故障检测子模块检测主网关设备以及备网关设备的网络通信是否正常，其具体为：

软件故障检测子模块循环向主网关设备以及备网关设备发送arp单播请求并接收arp响应，通过是否得到arp响应来判断主网关设备或备网关设备的网络通信是否正常。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：本发明通过设置告警模块，能够及时提醒需要更换的网关设备，若主网关设备损坏则将数据通信切换备网关设备，并提示更换新的主网关设备，若下一次备网关设备损坏则可以轻松地更换成主网关设备使用，不会造成虚拟机网络通信的中断，告警模块起到了关键性的作用；同样地，本发明通过设置告警模块，能够及时提醒需要更换的物理网口模块，若主物理网口模块损坏则将数据通信切换备物理网口模块，并提示更换新的主物理网口模块，若下一次备物理网口模块损坏则可以轻松地更换成主物理网口模块，不会造成虚拟机网络通信的中断。

附图说明

图1为本发明一种基于OVS的主备切换系统框架图；

图2为本发明一种基于OVS的主备切换方法流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。

实施例1

为了避免主网关设备出现故障时，造成云主机断网的情况，首先需要做设备主备冗余，然后实现主备自动切换，基于此，本发明提供了一种基于OVS的主备切换系统，如图1所示，包括主网关设备、备网关设备和宿主机，所述宿主机包括OVS报文控制模块、主备切换模块、故障检测模块、告警模块以及若干个虚拟机，所述OVS报文控制模块包括物理网口模块以及一系列的虚拟网口模块，所述物理网口模块包括主物理网口模块和备物理网口模块，所述故障检测模块包括硬件故障检测子模块和软件故障检测子模块，所述虚拟机包括虚拟网卡模块；所述OVS报文控制模块用于对虚拟机网络数据报文的流入及流出进行控制和路由；。

所述主网关设备通过主物理网口模块与OVS报文控制模块连接，所述备网关设备通过备物理网口模块与所述OVS报文控制模块连接，所述OVS报文控制模块、主备切换模块和故障检测模块依次连接；宿主机上可安装一系列的虚拟机，按照虚拟机编号，虚拟机通过其虚拟网卡模块与OVS报文控制模块的虚拟网口模块连接，例如：虚拟机1的虚拟网卡模块1连接虚拟网口模块1，虚拟机2的虚拟网卡模块2连接虚拟网口模块2，虚拟机3的虚拟网卡模块3连接虚拟网口模块3，按编号顺序连接；所述告警模块连接OVS报文控制模块。

本发明的主备切换系统工作原理大概为：软件故障检测子模块实时检测主网关设备或备网关设备的网络通信是否正常，默认情况下，虚拟机与外界的数据通信首先通过主网关设备实现，也就是说在第一次使用网关设备的情况下，软件故障检测子模块首先检测的是主网关设备，如果检测到主网关设备异常，则主备切换模块将数据通信的路径转换成备网关设备，此时告警模块会向宿主机发出主网关设备异常的告警信息，提示需要对主网关设备进行更换；在数据通信使用备网关设备情况下，软件故障检测子模块实时检测备网关设备的网络通信是否正常，如果检测到备网关设备异常，则主备切换模块将数据通信的路径转换成主网关设备(主网关设备在出现异常情况后进行更换)，此时告警模块会向宿主机发出备网关设备异常的告警信息，提示需要对主网关设备进行更换。

同理，硬件故障检测子模块也会实时检测物理网口模块是否发生故障；在虚拟机与外部数据通信使用主网关设备下，即数据通信经过了主物理网口模块，硬件故障检测子模块实时监测主物理网口模块是否发生故障或通信异常，若发生异常，则主备切换模块将主物理网口模块切换成备物理网口模块进行网络通信，此时数据通信需要经过备网关设备，告警模块会向宿主机发出主物理网口模块异常的告警信息，提示需要对主物理网口模块进行更换；在数据通信使用备网关设备情况下，硬件故障检测子模块实时监测备物理网口模块是否发生故障或通信异常，若发生异常，则主备切换模块将备物理网口模块切换成主物理网口模块(经过上一次异常故障后进行了更换)进行网络通信，此时数据通信需要经过主网关设备，告警模块会向宿主机发出备物理网口模块异常的告警信息，提示需要对备物理网口模块进行更换。

上述的主备切换系统通过对故障检测进而触发主备快速切换，使到虚拟网络保持稳定运行；对于网关设备硬件问题引起的设备故障，切换时间达到毫秒级，对于网关设备软件问题引起的故障，切换时间达到秒级。

实施例2

针对上述实施例1的主备切换系统及其工作大概原理，如图2所示，本实施例提供一种基于OVS的主备切换方法，步骤包括：

S11、硬件故障检测子模块对通过检测物理网口模块是否发生故障，若主物理网口模块发生故障，则通过主备切换模块将主物理网口模块切换成备物理网口模块进行网络通信，此时OVS报文控制模块控制虚拟机通过备网关设备进行网络通信，并且通过告警模块发出需要对主物理网口模块进行更换的警告；若备物理网口模块发生故障，则通过主备切换模块将备物理网口模块切换成主物理网口模块进行网络通信，此时OVS报文控制模块控制虚拟机通过备网关设备进行网络通信，并且通过告警模块发出需要对备物理网口模块进行更换的警告；

S12、软件故障检测子模块检测主网关设备以及备网关设备的网络通信是否正常，若主网关设备的网络通信不正常，则通过主备切换模块将主网关设备切换成备网关设备进行网络通信，此时OVS报文控制模块控制虚拟机通过备网关设备进行网络通信，并通过告警模块发出需要对主网关设备进行更换的警告；若备网关设备的网络通信不正常，则通过主备切换模块将备网关设备切换成主网关设备进行网络通信，此时OVS报文控制模块控制虚拟机通过主网关设备进行网络通信，并通过所述告警模块发出需要对备网关设备进行更换的警告；

作为优先的，软件故障检测子模块循环向主网关设备以及备网关设备发送arp单播请求并接收arp响应，通过是否得到arp响应来判断主网关设备或备网关设备的网络通信是否正常。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种等效的变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (5)

1.一种基于OVS的主备切换系统，包括主网关设备、备网关设备和宿主机，其特征在于，所述宿主机包括OVS报文控制模块、主备切换模块、故障检测模块、虚拟机以及告警模块；所述主网关设备、备网关设备、告警模块均与所述OVS报文控制模块连接，所述OVS报文控制模块、主备切换模块和故障检测模块依次连接，所述OVS报文控制模块连接所述虚拟机；

所述OVS报文控制模块用于对虚拟机网络数据报文的流入及流出进行控制和路由；

所述故障检测模块用于检测主网关设备或备网关设备的网络通信是否正常；

所述主备切换模块用于：若主网关设备的网络通信不正常，则将主网关设备切换成备网关设备进行网络通信，并通过所述告警模块发出警告对主网关设备进行更换；若备网关设备的网络通信不正常，则将备网关设备切换成主网关设备进行网络通信，并通过所述告警模块发出警告对备网关设备进行更换。

2.根据权利要求1所述的一种基于OVS的主备切换系统，其特征在于，所述OVS报文控制模块包括物理网口模块，所述物理网口模块包括主物理网口模块和备物理网口模块，所述故障检测模块包括硬件故障检测子模块和软件故障检测子模块；

所述主网关设备通过主物理网口模块连接所述OVS报文控制模块，所述备网关设备通过备物理网口模块连接所述OVS报文控制模块；

所述硬件故障检测子模块用于检测物理网口模块是否发生故障，若主物理网口模块发生故障，则通过所述主备切换模块将主物理网口模块切换成备物理网口模块进行网络通信，此时所述OVS报文控制模块是通过所述备网关设备进行网络通信，并且通过所述告警模块发出警告对主物理网口模块进行更换；若备物理网口模块发生故障，则通过所述主备切换模块将备物理网口模块切换成主物理网口模块进行网络通信，此时所述OVS报文控制模块是通过所述备网关设备进行网络通信，并且通过所述告警模块发出警告对备物理网口模块进行更换；

所述软件故障检测子模块用于检测主网关设备或备网关设备的网络通信是否正常。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于OVS的主备切换系统，其特征在于，所述OVS报文控制模块包括虚拟网口模块，所述虚拟机包括虚拟网卡模块，所述虚拟网口模块与所述虚拟网卡模块连接。

4.一种基于OVS的主备切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、硬件故障检测子模块检测物理网口模块是否发生故障，若主物理网口模块发生故障，则通过主备切换模块将主物理网口模块切换成备物理网口模块进行网络通信，此时OVS报文控制模块控制虚拟机通过备网关设备进行网络通信，并且通过告警模块发出需要对主物理网口模块进行更换的警告；若备物理网口模块发生故障，则通过主备切换模块将备物理网口模块切换成主物理网口模块进行网络通信，此时OVS报文控制模块控制虚拟机通过备网关设备进行网络通信，并且通过告警模块发出需要对备物理网口模块进行更换的警告；

S2、软件故障检测子模块检测主网关设备以及备网关设备的网络通信是否正常，若主网关设备的网络通信不正常，则通过主备切换模块将主网关设备切换成备网关设备进行网络通信，此时OVS报文控制模块控制虚拟机通过备网关设备进行网络通信，并通过告警模块发出需要对主网关设备进行更换的警告；若备网关设备的网络通信不正常，则通过主备切换模块将备网关设备切换成主网关设备进行网络通信，此时OVS报文控制模块控制虚拟机通过主网关设备进行网络通信，并通过所述告警模块发出需要对备网关设备进行更换的警告。

5.根据权利要求4所述的一种基于OVS的主备切换方法，其特征在于，所述步骤S2中软件故障检测子模块检测主网关设备以及备网关设备的网络通信是否正常，其具体为：

软件故障检测子模块循环向主网关设备以及备网关设备发送arp单播请求并接收arp响应，通过是否得到arp响应来判断主网关设备或备网关设备的网络通信是否正常。

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