CN112714067B - 一种路由扩展的芯片实现方法、数据报文的芯片处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种路由扩展的芯片实现方法、数据报文的芯片处理方法及装置，所述芯片实现方法包括在路由查找结果中增加桥接转发使能字段，桥接转发使能字段用于控制数据报文是否使能FDB转发表项的查找。本发明通过路由扩展技术来使能桥接FDB转发表项查找，解决VXLAN域出口网关同时提供虚拟机访问外网和访问私网服务器的问题，也避免了对Default PBR表项的消耗。

Description

一种路由扩展的芯片实现方法、数据报文的芯片处理方法及 装置
技术领域
本发明涉及一种路由扩展技术，尤其是涉及一种路由扩展的芯片实现方法、数据报文的芯片处理方法及装置。
背景技术
传统的路由技术是基于目的IP地址(即IPDA)来转发，但如果是通过目的IPDA地址，对于VXLAN(虚拟扩展局域网)网络内的不同网段IP的服务器期望都访问相同的公网地址(比如8.8.8.8或www.163.com)。因此，在VXLAN域中，对于边界设备需要具备访问外网的能力，但公网的路由条目数量众多，在普通的交换机设备，无法承载几十万条的路由表项。而该VXLAN边界网络设备的关键功能是将VXLAN域内的不同网段的虚拟机发送的数据流，对应不同的VNI(虚拟扩展局域网实例)映射到不同的VLAN上去。边界网络设备基于数据报文的目的IP就无法区分这两个数据流执行不同的转发行为(比如：对于不同网段服务器发出的数据流加上不同的VLAN，以及从不同的出端口转发等)。
为了解决这个问题，传统的VXLAN域访问公网的方案，是在边界网络设备上，下发默认策略路由来匹配访问公网的数据流量。由于Default PBR策略匹配的优先级是高于默认路由，但低于非默认路由(即明细路由)，因此，访问公网的数据流会先匹配默认路由，还会匹配Default PBR，并基于数据流的源IP地址(IPSA)来出不同的转发行为。
如图1所示，在数据中心内部服务器IP-A访问公网IP-B和私网服务器IP-C，在该网关设备上下发匹配源IP-A的Default PBR表项，且该PBR表项匹配结果是执行访问公网IP-B的操作。在该网关设备上下发匹配目的IP-C的路由表项，且该路由表项匹配结果是执行访问私网IP-C的操作。当IP-A服务器发出两种数据流：一是IP-A到IP-B的数据报文的源IP为IP-A，目的IP为IP-B，二是IP-A到IP-C的数据报文的源IP为IP-A，目的IP为IP-C。在网关设备上下发的Key(关键字)为IP-A的Default PBR表项(相对于PBR策略路由，数据流匹配Default PBR优先级更低，但高于传统的默认路由，优先级从高到低的排序是：PBR>明细路由>Default PBR>默认路由)，因此，传统方案下发Default PBR表项只会匹配服务器IP-A到公网IP-B的数据报文，不会匹配IP-A到IP-C的数据报文，能够满足出口网关设备的提供对内访问私网服务器和对外访问公网服务器的不同需求。
但是，Default PBR默认策略路由在交换机转发芯片中表项规格很小，甚至还会占用ACL(Access Control List，访问控制列表)TCAM的规格。而且一些功能较弱的交换机上，有的甚至不支持该Default PBR功能，导致Default PBR方案在部署中存在适用范围受限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种路由扩展的芯片实现方法、数据报文的芯片处理方法及装置。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种路由扩展的芯片实现方法，包括：在路由查找结果中增加桥接转发使能字段，所述桥接转发使能字段用于控制数据报文是否使能FDB转发表项的查找。
本发明还提出另外一种技术方案：一种基于路由扩展的芯片实现方法的数据报文的芯片处理方法，包括：
S200，芯片对接收到的数据报文进行路由查找，根据查找结果对报文进行相应的处理，并由查找结果得到桥接转发使能字段；
S300，芯片根据所述桥接转发使能字段判断是否对匹配的数据报文执行FDB转发表项的查找，若查找，则将数据报文中的信息组成查找关键字并查找FDB转发表项，若匹配，则执行FDB转发下一跳处理。
优选地，在步骤S200之前，所述方法还包括：
S100，芯片对接收到的数据报文进行解析，解析得到报文匹配信息，所述报文匹配信息至少包括源IP地址、目的IP地址、目的MAC地址、VLAN信息或VNI信息。
优选地，所述S200包括：
S201，将数据报文的目的IP地址作为路由查找关键字，并进行路由查找，若查找结果是匹配明细路由，则执行明细路由的转发下一跳处理，若查找结果是匹配默认路由，则进入S202；
S202，将数据报文执行默认路由的转发下一跳处理，并将路由查找结果中的桥接转发使能字段携带到步骤S300中处理。
优选地，步骤S300中，若桥接转发使能字段的值为1，则表示数据报文需要执行FDB转发表项的查找，若桥接转发使能字段的值为0，则表示数据报文不执行FDB转发表项的查找。
优选地，步骤S300中，若根据所述桥接转发使能字段判断需要对数据报文执行FDB转发表项的查找，则根据报文的目的MAC地址及VLAN信息或VNI信息组成查找关键字，并查找FDB转发表项。
优选地，所述方法还包括：
S400，芯片对数据报文进行默认策略路由查找，若匹配，则根据策略路由查找结果对报文进行转发下一跳处理。
优选地，若FDB转发表项查找和默认策略路由查找均未匹配，则根据默认路由查找结果对报文进行转发下一跳处理；若FDB转发表项查找匹配或不匹配，且默认策略路由查找匹配，则根据默认策略路由查找结果对报文进行转发下一跳处理。
本发明还提出另外一种技术方案：一种数据报文的芯片处理装置，包括：
路由查找模块，用于对接收到的数据报文进行路由查找，根据查找结果对报文进行相应的处理，并由查找结果得到桥接转发使能字段；
FDB表项查找模块，用于根据所述桥接转发使能字段判断是否对匹配的数据报文执行FDB转发表项的查找，若查找，则将数据报文中的信息组成查找关键字并查找FDB转发表项，若匹配，则执行FDB转发下一跳处理。
优选地，所述装置还包括：
默认策略路由查找模块，用于在FDB表项查找模块查找不匹配后，对数据报文进行默认策略路由查找，若匹配，则根据策略路由查找结果对报文进行转发下一跳处理。
优选地，所述装置还包括：
报文解析模块，用于对接收到的数据报文进行解析，解析得到报文匹配信息，所述报文匹配信息至少包括源IP地址、目的IP地址、目的MAC地址、VLAN信息或VNI信息。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过复用传统路由技术，在路由转发表项的查找结果中增加对二层桥接转发表项查找的控制字段，来控制匹配中该路由表项的报文是否使能二层桥接FDB转发表项的查找，能够极大简化该路由扩展技术的芯片设计实现与交换机软件实现，降低对现网设备的软硬件升级的影响，降低部署的难度。
2、本发明不仅解决VXLAN域出口网关同时提供虚拟机访问外网和访问私网服务器的问题，还避免传统解决方案对Default PBR表项的消耗，降低了设备表项和能力的压力，提高了系统和芯片设计方案的难度，有利于实际部署。
附图说明
图1是现有公网服务器和私网服务器之间访问的原理示意图；
图2是本发明公网服务器和私网服务器之间访问的原理示意图；
图3、图4均是本发明数据报文的芯片处理方法的流程示意图；
图5是本发明数据报文的芯片处理装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明所揭示的一种路由扩展的芯片实现方法、数据报文的芯片处理方法及装置，通过路由扩展技术来使能桥接FDB转发表项查找，而不是采用传统的默认策略路由(Default PBR)技术来满足出口网关的需求，一是解决VXLAN域出口网关同时提供虚拟机访问外网和访问私网服务器的问题，二是避免传统解决方案对Default PBR表项的消耗，降低了设备表项和能力的压力，且提高了系统和芯片设计方案的难度，降低了实际部署并降低运维实施的难度。
结合图2～图4所示，本发明所揭示的一种路由扩展的芯片实现方法，通过基于路由转发技术进行扩展，重点是对单播路由和默认路由分别进行扩展支持。本发明的方案的应用主要面向数据中心和企业网等场景，这些场景下组播路由应用少，因此，重点对单播路由和组播路由来扩展支持。
具体是在单播路由转发表项的查找结果中增加对二层桥接转发表项查找的控制开关，本实施例中，是通过在路由转发表项的查找结果中增加桥接转发使能字段(如表示为forcebridge字段)，用于控制匹配中该路由表项的数据报文是否使能二层(L2)桥接FDB转发表项的查找，如果FDB转发表项的查找结果为命中，就优先按照FDB转发下一跳执行转发处理；如果FDB转发表项的查找结果为未命中，就按照路由表项查找的转发下一跳执行转发处理。
考虑到在实际部署的VXLAN现网中，服务器IP-A，IP-B对应的网段会分配到不同的VNI域，且每个网段会对应分配一个虚拟网关用于路由转发处理，以及每个虚拟网关的MAC地址都是唯一的。本实施例中，若桥接转发使能字段为1，就会根据目的MAC地址(MACDA)和FID(二层桥接转发实例，可由VLAN，VXLAN VNI映射)，在VLAN转发场景下，FID作为VLAN的映射值，在VXLAN转发场景下，FID作为VNI的映射值；所以，若是VLAN网络，则根据MACDA和VLAN组查找关键字(Key)并查找FDB表项；如果是VXLAN网络，就会根据VXLAN内层报文的MACDA和虚拟扩展局域网实例(VNI)组Key并查找FDB转发表项，并根据FDB转发表项的查找结果进行转发，执行多种转发行为，如从相应的出端口转发、插入不同的VLAN等行为。
本方案不需要重新单独设计芯片功能模块，只需要在原有的单播路由查找结果中增加forcebridge字段即可，能够极大简化该路由扩展技术的芯片设计实现与交换机软件实现，降低对现网设备的软硬件升级的影响，降低部署的难度。
将上述路由扩展技术部署在数据中心出口网关设备上，能够满足私网服务器与公网服务器之间的正常访问。
如图2所示，在数据中心内部服务器IP-A访问公网服务器IP-B和私网服务器IP-C，在该网关设备上下发使能默认路由桥接转发查找的FDB转发表项，且该FDB转发表项匹配结果是执行访问公网IP-B的操作。在该网关设备上下发匹配目的IP-C的路由表项，且该路由表项匹配结果是执行访问私网IP-C的操作。当IP-A服务器发出两种数据流：一是IP-A到IP-B的数据报文的源IP为IP-A，目的IP为IP-B，二是IP-A到IP-C的数据报文的源IP为IP-A，目的IP为IP-C。
在该出口网关设备上，服务器IP-A到服务器IP-B的数据报文只会匹配FDB转发表项，服务器IP-A到服务器IP-C的数据报文只会路由表项，从而满足服务器IP-A与私网服务器IP-C之间及服务器IP-A与公网服务器IP-B之间的正常访问。
本发明通过路由扩展技术来使能桥接FDB转发表项查找，一是复用成熟完善的传统二层转发技术，二是FDB表项大小相对于Default PBR更大，对设备成本压力更小。因此，本发明不仅解决VXLAN域出口网关同时提供虚拟机访问外网和访问私网服务器的问题，还避免传统解决方案对Default PBR表项的消耗，降低了设备表项和能力的压力，提高了系统和芯片设计方案的难度，有利于实际部署。
结合图3和图4所示，基于上述路由扩展技术设计的网络芯片对数据报文的具体处理方法，关键在于在芯片流水线中增加对forcebridge字段是否使能的判断，即forcebridge字段是否为1的判断，若报文所携带的转发信息中forcebridge字段为1，表示需要对该报文执行FDB表项查找处理。
本发明所揭示的网络芯片对数据报文的具体处理过程，包括以下步骤：
S100，芯片对接收到的数据报文进行解析，解析得到报文匹配信息。
具体地，芯片接收到数据报文，首先对数据报文进行报文解析处理，解析得到报文匹配信息，报文匹配信息包括源MAC地址(MACSA)、目的MAC地址(MACDA)、源IP地址，目的IP地址、L4源端口号，L4目的端口号，VLAN或者VNI(若是VXLAN网络就解析得到VNI，若是VLAN网络，就解析得到VLAN ID)等信息，并将解析获取的报文匹配信息携带到后续的处理流程中。
S200，芯片对接收到的数据报文进行路由查找，根据查找结果对报文进行相应的处理，并由查找结果得到桥接转发使能字段。
具体地，芯片将解析得到的目的IP地址作为路由查找关键字，查找路由转发表项。如果查找的结果是匹配明细路由，就执行明细路由的转发下一跳处理，就不执行后续默认路由、FDB转发表项、Default PBR表项等的匹配；如果不匹配明细路由，则继续进行默认路由的匹配，如果查找的结果是命中默认路由，就执行默认路由的转发下一跳处理，并将路由查找结果中的forcebridge字段传送给步骤S300。
S300，芯片根据桥接转发使能字段判断是否对匹配的数据报文执行FDB转发表项的查找，若查找，则将数据报文中的信息组成查找关键字并查找FDB转发表项，若匹配，则执行FDB转发下一跳处理。
具体地，本实施例中，当forcebridge字段为1时，会根据目的MAC地址和VLAN(VLAN网络)或者VNI(VXLAN网络)等信息组成查找关键字，并查找FDB转发表项。如果查找的结果是命中，就执行FDB转发下一跳处理。另外，若芯片支持默认策略路由查找匹配功能，则在FDB转发表项查找匹配后，不管匹配结果是命中还是未命中，则继续进入步骤S400；若芯片不支持默认策略路由查找匹配功能，则直接执行FDB转发下一跳处理，即不进行后续默认策略路由查找匹配等过程。
S400，芯片对数据报文进行策略路由查找，若匹配，则根据策略路由查找结果对报文进行转发下一跳处理。
具体地，芯片对数据报文进行默认策略路由查找，若匹配，因默认策略路由查找匹配的优先级最高，则根据策略路由查找结果对报文进行转发下一跳处理。若不匹配同时步骤S300的FDB转发表项查找也不匹配，则根据默认路由查找结果对报文进行转发下一跳处理。若不匹配同时步骤S300的FDB转发表项查找匹配，则根据FDB转发表项查找结果对报文进行转发下一跳处理。
也就是在上述查找匹配中，若匹配明细路由，则直接按照明细路由转发下一跳处理；若明细路由不匹配，默认路由匹配或不匹配，同时FDB转发表项匹配或不匹配及DefaultPBR表项匹配，则优先按照Default PBR表项转发下一跳处理；若明细路由和Default PBR表项均不匹配，默认路由匹配或不匹配，同时FDB转发表项匹配，则优先按照FDB转发表项转发下一跳处理；若明细路由和Default PBR表项均不匹配，默认路由匹配，同时FDB转发表项不匹配，则按照默认路由转发下一跳处理。也就是说，明细路由、DefaultPBR、FDB转发表项和默认路由的匹配优先级之间的关系为：路由查找的默认路由查找优先级＜FDB转发表项的查找优先级＜Default PBR的查找优先级＜路由查找的明细路由查找优先级。
与上述数据报文的芯片处理方法相对应的，如图5所示，本发明所揭示的一种数据报文的芯片处理装置，包括：
报文解析模块，用于对接收到的数据报文进行解析，解析得到报文匹配信息。
路由查找模块，用于对接收到的数据报文进行路由查找，根据查找结果对报文进行相应的处理，并由查找结果得到桥接转发使能字段。
FDB表项查找模块，用于根据所述桥接转发使能字段判断是否对匹配的数据报文执行FDB转发表项的查找，若查找，则将数据报文中的信息组成查找关键字并查找FDB转发表项，若匹配，则执行FDB转发下一跳处理。
若芯片支持默认策略路由查找功能，则本发明所揭示的一种数据报文的芯片处理装置还包括：
默认策略路由查找模块，用于在FDB表项查找模块查找不匹配后，对数据报文进行默认策略路由查找，若匹配，则根据策略路由查找结果对报文进行转发下一跳处理。
其中，报文解析模块、路由查找模块、默认策略路由匹配模块和策略路由匹配模块的具体原理可分别参照上述步骤S100～S400的描述，这里不做赘述。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种数据报文的芯片处理方法，其特征在于，所述芯片处理方法包括：
S200，芯片对接收到的数据报文进行路由查找，根据查找结果对报文进行相应的处理，并由查找结果得到桥接转发使能字段，其中，芯片在路由查找结果中增加桥接转发使能字段，所述桥接转发使能字段用于控制数据报文是否使能FDB转发表项的查找；
S300，芯片根据所述桥接转发使能字段判断是否对匹配的数据报文执行FDB转发表项的查找，若查找，则将数据报文中的信息组成查找关键字并查找FDB转发表项，若匹配，其中若芯片支持默认策略路由查找匹配功能时在查找FDB转发表项后还执行步骤S400，若芯片不支持默认策略路由查找匹配功能时则直接执行FDB转发下一跳处理；
S400，芯片对数据报文进行默认策略路由查找，若匹配，则根据默认策略路由查找结果对报文进行转发下一跳处理，若不匹配同时步骤S300的FDB转发表项查找匹配，则根据FDB转发表项查找结果对报文进行转发下一跳处理。
2.根据权利要求1所述的数据报文的芯片处理方法，其特征在于，在步骤S200之前，所述方法还包括：
S100，芯片对接收到的数据报文进行解析，解析得到报文匹配信息，所述报文匹配信息至少包括源IP地址、目的IP地址、目的MAC地址、VLAN信息或VNI信息。
3.根据权利要求1或2所述的数据报文的芯片处理方法，其特征在于，所述S200包括：
S201，将数据报文的目的IP地址作为路由查找关键字，并进行路由查找，若查找结果是匹配明细路由，则执行明细路由的转发下一跳处理，若查找结果是匹配默认路由，则进入S202；
S202，将数据报文执行默认路由的转发下一跳处理，并将路由查找结果中的桥接转发使能字段携带到步骤S300中处理。
4.根据权利要求1所述的数据报文的芯片处理方法，其特征在于，步骤S300中，若桥接转发使能字段的值为1，则表示数据报文需要执行FDB转发表项的查找，若桥接转发使能字段的值为0，则表示数据报文不执行FDB转发表项的查找。
5.根据权利要求1或4所述的数据报文的芯片处理方法，其特征在于，步骤S300中，若根据所述桥接转发使能字段判断需要对数据报文执行FDB转发表项的查找，则根据报文的目的MAC地址及VLAN信息或VNI信息组成查找关键字，并查找FDB转发表项。
6.一种数据报文的芯片处理装置，其特征在于，所述装置包括：
路由查找模块，用于对接收到的数据报文进行路由查找，根据查找结果对报文进行相应的处理，并由查找结果得到桥接转发使能字段，其中，芯片在路由查找结果中增加桥接转发使能字段，所述桥接转发使能字段用于控制数据报文是否使能FDB转发表项的查找；
FDB表项查找模块，用于根据所述桥接转发使能字段判断是否对匹配的数据报文执行FDB转发表项的查找，若查找，则将数据报文中的信息组成查找关键字并查找FDB转发表项，若匹配，其中若芯片支持默认策略路由查找匹配功能时在查找FDB转发表项后还执行默认策略路由查找模块，若芯片不支持默认策略路由查找匹配功能时则直接执行FDB转发下一跳处理；
默认策略路由查找模块，用于对数据报文进行默认策略路由查找，若匹配，则根据默认策略路由查找结果对报文进行转发下一跳处理，若不匹配同时FDB转发表项查找匹配，则根据FDB转发表项查找结果对报文进行转发下一跳处理。
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