CN112367263B - 一种组播数据报文转发方法及设备 - Google Patents

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本申请提供了一种组播数据报文转发方法及设备。该方法应用在虚拟可扩展局域网VXLAN的二层接入设备，该设备接收带有组播组三层组播地址的组播数据报文；根据收到的组播数据报文获取组播组的三层组地址以及入VXLAN的三层硬件虚接口；根据三层硬件虚接口以及三层组地址查找到三层组播表项；基于三层组播表项的多个成员VXLAN分别查找对应的二层组播表项；基于每个查找到二层组播表项VXLAN组播表的每个接入电路复制一份组播数据报文，将每份复制的组播数据报文的虚拟局域网标识修改为对应接入电路的绑定VLAN标识，通过对应接入电路的端口发送。

Description

一种组播数据报文转发方法及设备
技术领域
本申请涉及通信技术，具体地讲是一种组播数据报文转发方法及设备。
背景技术
VXLAN(Virtual eXtensible LAN，虚拟可扩展局域网)是一种二层VPN(VirtualPrivate Network，虚拟专用网)技术，用于将二层数据报文封装在UDP报文(User DatagramProtocol，用户数据报协议)中，并在三层网络中传输。
VXLAN组网中通过VNI(VXLAN Network ID)标识不同的VXLAN网络，不同VNI内的用户不能之间进行二层转发。因而，目前VXLAN组网中，作为网关的核心/汇聚交换机必须使能三层组播协议PIM(Protocol Independent Multicast，协议无关组播)和IGMP Snooping(Internet Group Management Protocol Snooping，英特网组管理协议监听)协议报文，将接收自组播源所在VXLAN的三层组播数据报文进行三层转发复制，为请求了组播数据的组成员所在的每个VXLAN都复制一份组播数据报文。在每个VXLAN内，运行了二层组播协议IGMP Snooping的接入交换机在各VXLAN内进行二层转发复制，将收到的每个VXLAN的组播数据报文发往同一个VXLAN内的组成员。
但是，网关需要通过CPU对大量的三层协议报文以及三层数据报文进行软件处理，当请求组播数据的组成员所属的不同VXLAN越多，网关为执行了三层转发复制所需的软件处理就越大，导致网关的业务负载更大。
发明内容
本申请的目的在于提供一种组播数据报文转发方法及设备，由接入交换机为不同VXLAN内的组成员执行跨VXLAN的三层组播数据报文转发。
为实现上述目的，本申请提供了一种组播数据报文转发方法，该方法包括：接入交换机接收带有组播组三层组播地址的组播数据报文；根据收到的组播数据报文获取组播组的三层组地址以及入虚拟可扩展局域网VXLAN的三层硬件虚接口；根据三层硬件虚接口以及三层组地址查找到三层组播表项；基于三层组播表项的多个成员VXLAN分别查找对应的二层组播表项；基于每个查找到二层组播表项VXLAN组播表的每个接入电路复制一份组播数据报文，将每份复制的组播数据报文的虚拟局域网标识修改为对应接入电路的绑定VLAN标识，并通过对应接入电路的端口发送，从而将通过主VXLAN接收的二层组播报文发往不同的子XVLAN的组成员。
为实现上述目的，本申请还提供了一种转发组播数据报文的设备，该设备包括：接收单元，接收带有组播组的三层组播地址的组播数据报文；转发单元，根据收到的组播数据报文获取组播组的三层组地址以及入VXLAN的三层硬件虚接口；根据三层硬件虚接口以及三层组地址查找到三层组播表项；基于三层组播表项的多个成员VXLAN分别查找对应的二层组播表项；基于每个查找到二层组播表项VXLAN组播表的每个接入电路复制一份组播数据报文，将每份复制的组播数据报文的虚拟局域网标识修改为对应接入电路的绑定VLAN标识，通过对应接入电路的端口发送。
本申请的有益效果在于，由接入交换机为不同VXLAN内的组成员执行跨VXLAN的组播数据报文转发，无需通过网关实现跨VXLAN的三层组播数据转发，降低了网关的业务负载，提高了组网灵活性。
附图说明
图1所示本申请提供的组播数据报文转发方法实施例的流程图；
图2所示为本申请提供的接入交换机执行组播数据报文三层转发的示意图；
图3是本申请的转发组播数据报文的设备实施例的示意图。
具体实施方式
将以多个附图所示的多个例子进行详细说明。在以下详细描述中，多个具体细节用于提供对本申请的全面理解。实例中没有详细地描述已知的方法、步骤、组件以及电路，以免使这些例子的难于理解。
使用的术语中，术语“包括”表示包括但不限于；术语“含有”表示包括但不限于；术语“以上”、“以内”以及“以下”包含本数；术语“大于”、“小于”表示不包含本数。术语“基于”表示至少基于其中一部分。
图1为本申请提供了组播数据报文转发方法的流程图，该方法包括：
步骤101，接收带有组播组三层组播地址的二层组播数据报文；
步骤102，根据收到的组播数据报文获取组播组的三层组地址以及入虚拟可扩展局域网VXLAN的三层硬件虚接口；
步骤103，根据三层硬件虚接口以及三层组地址查找到三层组播表项；
步骤104，基于三层组播表项的多个成员VXLAN分别查找对应的二层组播表项；
步骤105基于每个查找到二层组播表项VXLAN组播表的每个接入电路复制一份组播数据报文，将每份复制的组播数据报文的虚拟局域网标识修改为对应接入电路的绑定VLAN标识，并通过对应接入电路(Attached Circuit，AC)的端口发送。
本申请的有益效果在于，由接入交换机为不同VXLAN内的组成员执行跨VXLAN的三层转发，降低了网关的业务负载，提高了组网灵活性。
图2所示为本申请提供的接入交换机执行组播数据报文三层转发的示意图。图2中，接入交换机上创建一个组播主VXLAN10及三个子VXLAN，即VXLAN20、VXLAN30、VXLAN40。主VXLAN和每个子VLXAN的VXLAN ID用于识别每个VXLAN对应的VSI(Virtual SwitchInstance，虚拟交换实例),即一个VXLAN转发域。主VXLAN10及子VXLAN20、30、40内均需要使能二层组播协议，使用标准的二层组播协议IGMP Snooping或MLD-Snooping维护各子VXLAN内的组成员关系。以下IGMP Snooping协议为例说明
接入交换机为主VXAN10设置三层硬件虚接口，通过为主VXLAN分配转发芯片的硬件层面的三层虚接口，将主VXLAN10与分配的硬件三层虚接口进行绑定，通过主VXLAN10收到带有组播组三层组播地址的组播数据报文的入接口为主VXLAN10的硬件三层虚接口。
图2中，接入交换机收到来自VXLAN20的成员a加入组播组的IGMP Report(报告)报文。接入交换机基于IGMP Report报文的接收VLAN和接收端口识别AC1。接入交换机未查找到AC1所属的VXLAN20对应二层组播表项，则建立VXLAN20的二层组播表项，记录连接用户a的AC1。
接入交换机建立三层组播表项，组播组的三层组播IP地址以及主VXLAN10的三层硬件虚接口映射于VXLAN20，将接收到组播数据报文的主VXLAN10作为入VXLAN与成员VXLAN20进行映射。
同样地，接入交换机分别收到来自VXLAN30的成员c以及VXLAN40的成员d的IGMPReport报文时，基于这些IGMP Report报文的接收VLAN和接收端口识别连接用户c的AC3以及连接用户d的AC4。
接入交换机未查找到AC3所属的VXLAN30对应二层组播表项，建立VXLAN30的二层组播表项，记录连接用户c的AC3；接入交换机未查找到AC4所属的VXLAN40对应二层组播表项，建立VXLAN40的二层组播表项，记录连接用户d的AC3。
接入交换机将成员VXLAN30和成员VXLAN40记录在三层组播表项。接入交换机通过三层组播表项维护的所有成员VXLAN包括了加入组播组的组成员所在的所有VXLAN。
当接入交换机收到来自成员VXLAN20的用户b加入组播组的IGMP Report，报文，基于IGMP Report报文的接收VLAN和接收端口识别AC2，查找到AC1所属的成员VXLAN20对应二层组播表项，将AC2记录在成员VXLAN20的二层组播表项。用户a-d都加入了组播组，成为了组播组的组成员。
如图2所示，携带在PIM协议报文中的三层组播数据报文自组播源到达三层交换机以后，三层交换机在主VXLAN10内，根据连接接入交换机的链路的VLAN和端口将三层组播数据报文封装一个二层头内，将带有三层组播地址的组播数据报文发送到接入交换机。
接入交换机收到组播数据报文，根据组播数据报文的接收VLAN和接收端口识别入AC；根据入AC识别主VXLAN10为入VXLAN。
接入交换机获取分配给VXLAN10的三层硬件虚接口，根据收到的组播数据报文获取三层组播(Group IP)地址以及VXLAN10的三层硬件虚接口查找到三层组播表项，获取成员VXLAN20、VXLAN30以及VXLAN40。
接入交换机分别查找三个成员VXLAN对应的二层组播表项。接入交换机查找到VXLAN20的二层组播表项，为AC1和AC2分别复制一份组播数据报文，将一份复制的组播数据报文的VLAN标识修改为AC1的绑定VLAN标识，并通过AC1的端口发送，将另一份复制的组播数据报文VLAN标识修改为AC2的绑定VLAN标识，并通过AC2的端口。本实施例中，同一VXLAN内接入的不同用户的接入电路既可以绑定相同的VLAN也可以绑定不同的VLAN，在此不做限定。
接入交换机查找到成员VXLAN30的二层组播表项，为AC3复制一份组播数据报文，将复制的组播数据报文的VLAN标识修改为AC3的绑定VLAN标识，并通过AC3的端口发送。
接入交换机查找到成员VXLAN40的二层组播表项，为AC4复制一份组播数据报文，将复制的组播数据报文的VLAN标识修改为AC4的绑定VLAN标识，并通过AC4的端口发送，将另一份复制的组播数据报文VLAN标识修改为AC2的绑定VLAN标识。
如图2所示，本申请实施例中，三层交换机没有执行三层组播数据报文转发，无需为具有组成员的每个VXLAN复制一份二层组播报文，降低了三层交换机的负荷。二层的接入交换机建立了三层组播表项将组播数据报文三层转发到三个成员VXLAN(VXLAN20、30以及40)，然后在每个成员VXLAN内为每个成员复制一份组播数据报文，实现了跨VXLAN的组播数据报文三层转发。
当用户c离开组播组时，发送IGMP Leave(离开)报文，接入交换机基于IGMP Leave报文的接收VLAN和接收端口识别AC3，查找到AC3所属的成员VXLAN40对应二层组播表项，将AC3从成员VXLAN30的二层组播表项删除。
接入交换机成员判断成员VXLAN30的二层组播表项还有其他组成员的AC；删除成员VXLAN30的二层组播表项，从三层组播表项中删除成员VXLAN30。接入交换机判断三层组播表项还成员VXLAN20和成员VXLAN40，刷新三层组播表项的老化时间。
当用户a离开组播组时，发送IGMP Leave报文，接入交换机基于IGMP Leave报文的接收VLAN和接收端口识别AC1，查找到AC1所属的成员VXLAN20对应二层组播表项，将AC1从成员VXLAN20的二层组播表项删除。接入交换机成员判断成员VXLAN20的二层组播表项还有组成员的AC2,刷新成员VXLAN20的二层组播表项的老化时间。
当用户b和用户d也离开组播组，接入交换机按上述方法删除了成员VXLAN20和成员VXLAN40的二层组播表项。接入交换机判断三层组播表项没有成员VXLAN，删除三层组播表项，则不再执行三层组播数据转发。
图3所示为本申请提供的转发组播数据报文的设备300的示意图，该设备300包括：配置模块310，表项单元320、接收单元330，以及转发单元340。
配置模块310创建一个主VXLAN及多个子VXLAN。其中，主VXLAN和每个子VLXAN的VXLAN ID用于识别每个VXLAN对应的VXLANVXLAN,即一个VXLAN转发域。
配置模块310配置组播主VXLAN及子VXLAN使能二层组播协议或MLD-snooping。
配置模块310，用于为主VXAN设置三层硬件虚接口。配置模块310可通过为主VXLAN分配转发芯片的硬件层面的三层虚接口，将主VXLAN与分配的硬件三层虚接口进行绑定，通过主VXLAN收到组播数据报文的入接口为该硬件三层虚接口。
接收单元320，接收组播组的组播数据报文。转发单元330，根据收到的组播数据报文获取组播组的三层组地址以及入VXLAN的三层硬件虚接口；根据三层硬件虚接口以及三层组地址查找到三层组播表项；基于三层组播表项的多个成员VXLAN分别查找对应的二层组播表项；基于每个查找到二层组播表项VXLAN组播表的每个接入电路复制一份组播数据报文，将每份复制的组播数据报文的虚拟局域网标识修改为对应接入电路的绑定VLAN标识，通过对应接入电路的端口发送。转发单元330可基于收到的组播数据报文的接收VLAN和接收端口识别入AC；根据所属入AC识别组播组的入VXLAN；获取分配给入VXLAN的三层硬件虚接口。
表项单元320，用于将每个成员VXLAN的组成员的接入电路记录在一个二层组播表项，将所有成员VXLAN记录在三层组播表项。
接收模块330，用于接收多个组成员报告报文；表项单元320，用于基于每个所组成员报告报文的接收VLAN和接收端口识别AC；基于识别的AC所属VXLAN查找二层组播表项；将识别的AC添加在查找到的二层组播表项；或者，未查找到二层组播表项时，以识别的AC所属VXLAN一个成员VXLAN建立一个二层组播表项，添加识别的AC。
接收模块330可以基于收到的组播数据报文的接收VLAN和接收端口识别入AC；根据所属入AC识别组播组的入VXLAN；获取分配给入VXLAN的三层硬件虚接口。
接收模块330，还用于接收组成员离开报文；表项单元320，还用于基于组成员离开报文的接收VLAN和接收端口识别离开组成员的AC；将离开组成员的AC从所属成员VXLAN的二层组播表项删除；判断离开组成员的AC所属的成员VXLAN的二层组播表项是否还有其他组成员的AC；若是，所刷新离开组成员的AC所属的成员VXLAN的二层组播表项的老化时间；若否，删除离开组成员的AC所属的成员VXLAN的二层组播表项，从三层组播表项中删除离开组成员的AC所属的成员VXLAN。
表项单元320，还用于判断三层组播表项是否还记录其他成员VXLAN；若是，刷新三层组播表项的老化时间；若否，删除三层组播表项。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种组播数据报文转发方法，其特征在于，所述方法包括：
接入交换机接收带有组播组三层组播地址的组播数据报文；
所述接入交换机根据收到的组播数据报文获取所述组播组的三层组地址以及入虚拟可扩展局域网VXLAN的三层硬件虚接口；
所述接入交换机根据所述三层硬件虚接口以及所述三层组地址查找到三层组播表项；
所述接入交换机基于所述三层组播表项的多个成员VXLAN分别查找对应的二层组播表项；
所述接入交换机基于每个查找到二层组播表项VXLAN组播表的每个接入电路复制一份组播数据报文，将每份复制的组播数据报文的虚拟局域网标识修改为对应接入电路的绑定VLAN标识，并通过对应接入电路的端口发送，从而将通过主VXLAN接收的二层组播报文发往不同的子XVLAN的组成员。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收带有组播组三层组播地址的组播数据报文之前，所述方法包括：
所述接入交换机将每个所述成员VXLAN的组成员的接入电路记录在一个所述二层组播表项；
将所有所述成员VXLAN记录在所述三层组播表项。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接入交换机将每个所述成员VXLAN的组成员的接入电路记录在一个所述二层组播表项包括：
所述接入交换机接收多个组成员报告报文；
所述接入交换机基于每个所组成员报告报文的接收VLAN和接收端口识别AC；
所述接入交换机基于识别的AC所属VXLAN查找二层组播表项；
所述接入交换机查找到二层组播表项时，将识别的AC添加在查找到的二层组播表项；
所述接入交换机未查找到二层组播表项，以识别的AC所属成员VXLAN建立一个所述二层组播表项，添加识别的AC。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述接入交换机接收组成员离开报文；
所述接入交换机基于所述组成员离开报文的接收VLAN和接收端口识别离开组成员的AC；
所述接入交换机将所述离开组成员的AC从所属成员VXLAN的二层组播表项删除；
所述接入交换机判断所述离开组成员的AC所属的成员VXLAN的二层组播表项是否还有其他组成员的AC；
若是，所述接入交换机刷新所述离开组成员的AC所属的成员VXLAN的二层组播表项的老化时间；
若否，所述接入交换机删除所述离开组成员的AC所属的成员VXLAN的二层组播表项，从所述三层组播表项中删除离开组成员的AC所属的成员VXLAN。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括；
所述接入交换机判断所述三层组播表项是否还记录其他成员VXLAN；
若是，所述接入交换机刷新所述三层组播表项的老化时间；
若否，所述接入交换机删除所述三层组播表项。
6.一种转发组播数据报文的设备，所述设备为虚拟可扩展局域网的接入交换机，其特征在于，所述设备包括：
接收单元，接收带有组播组的三层组播地址的组播数据报文；
转发单元，根据收到的组播数据报文获取所述组播组的三层组地址以及入VXLAN的三层硬件虚接口；根据所述三层硬件虚接口以及所述三层组地址查找到三层组播表项；基于所述三层组播表项的多个成员VXLAN分别查找对应的二层组播表项；基于每个查找到二层组播表项VXLAN组播表的每个接入电路复制一份组播数据报文，将每份复制的组播数据报文的虚拟局域网标识修改为对应接入电路的绑定VLAN标识，通过对应接入电路的端口发送。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
表项单元，用于将每个所述成员VXLAN的组成员的接入电路记录在一个所述二层组播表项，将所有所述成员VXLAN记录在所述三层组播表项。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，
所述接收单元，用于接收多个组成员报告报文；
所述表项单元，用于基于每个所组成员报告报文的接收VLAN和接收端口识别AC；基于识别的AC所属VXLAN查找二层组播表项；将识别的AC添加在查找到的二层组播表项；或者，未查找到二层组播表项时，以识别的AC所属VXLAN成员VXLAN建立一个所述二层组播表项，添加识别的AC。
9.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，
所述接收单元，还用于接收组成员离开报文；
表项单元，还用于基于所述组成员离开报文的接收VLAN和接收端口识别离开组成员的AC；将所述离开组成员的AC从所属成员VXLAN的二层组播表项删除；判断所述离开组成员的AC所属的成员VXLAN的二层组播表项是否还有其他组成员的AC；若是，所刷新所述离开组成员的AC所属的成员VXLAN的二层组播表项的老化时间；
若否，删除所述离开组成员的AC所属的成员VXLAN的二层组播表项，从所述三层组播表项中删除离开组成员的AC所属的成员VXLAN。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，
所述表项单元，还用于判断所述三层组播表项是否还记录其他成员VXLAN；若是，刷新所述三层组播表项的老化时间；若否，删除所述三层组播表项。
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