CN113132137B - 一种保障通信的多重虚拟网络系统及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种保障通信的多重虚拟网络系统及实现方法。其中的保障通信的多重虚拟网络系统及实现方法，通过虚拟网络控制器分别与共用节点操作系统和各接入虚拟网络接口的耦接，并以虚拟网络控制器使各虚拟网络在同一物理网络传输，并且在虚拟网络控制器的虚拟网络控制作用下实现各虚拟网络在逻辑上的隔离，进而在此基础上，通过对各虚拟网络的带宽管理，保障目标虚拟网络持续稳定的通信。

Description

一种保障通信的多重虚拟网络系统及实现方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体地，涉及一种保障通信的多重虚拟网络系统及实现方法。

背景技术

单台计算机设备通过多个物理网络接口分别连接多个相互隔离的网络，对于本领域技术人员是公知的。这一技术在使大型复杂网络中的每个独立的网络的安全性大大提高的同时，又允许单台计算机设备在具有接入许可的情况下访问各个独立网络，显然满足了诸多现实场景下的网络连接访问需求。但是，为每个独立的网络配置各自的网络连接设备硬件(如网卡、交换机等)，无疑将提高了组网难度和成本。

而虚拟化技术的出现，在一些应用场景下实现了对一些类型硬件资源的虚拟化管理。以网络虚拟化技术为例，其中的一种网络虚拟化技术，能够将不同的网络硬件和软件资源整合作为一个虚拟的整体，此类技术通常旨在实现负载均衡和冗余的同时，对网络逻辑节点数量进行了缩减，简化网络逻辑拓扑，以缓解维护管理压力；另一种虚拟网络技术——虚拟专用网络技术(VPN)，则侧重于通过软件在公用网络上架设专用网络，进而实现安全隔离的通信，借助VPN技术可以降低网络构建的硬件成本和配置难度。但是VPN技术通常一次只提供一个点到点的虚拟网络连接。

显然，以上现有技术，在对网络技术需求不断增加和多样化的当下，在许多新场景、新需求下，往往是力有不逮的。这其中就包括对多重网络虚拟化的需求场景。另外，即便是通过网络虚拟化技术在同一物理网络使多个虚拟网络并行通信，仍不可避免各种流量，特别是分属于不同业务的流量并发、并行，相互干扰，进而影响整个通信效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种保障通信的多重虚拟网络系统及实现方法。

一方面，本发明实施例提供一种保障通信的多重虚拟网络系统。

上述的保障通信的多重虚拟网络系统，包括：

若干个的虚拟网络；

上述的虚拟网络间存在着若干个共用的虚拟节点，这些虚拟节点也可简称共用节点；

上述的各虚拟网络，分别包括：

接入本虚拟网络的虚拟节点和连接它们的虚拟链路；其中，

上述的虚拟节点包括虚拟交换机和非交换机节点；

而上述的非交换机节点中，则包括接入本虚拟网络的共用节点；

上述的虚拟交换机，用于本虚拟网络中各非交换机节点间通信时的虚拟交换；

在上述的保障通信的多重虚拟网络系统中，还包括：虚拟网络控制器和通信保障器；其中，

上述的虚拟网络控制器，主要用于网络虚拟化和各虚拟网络的隔离；

虚拟网络控制器，分别与共用节点的操作系统、共用节点接入的各虚拟网络接口耦接；并提供各虚拟网络在物理网络的并行传输、以及各虚拟网络在逻辑上的隔离；

而上述的通信保障器，与上述的虚拟网络控制器耦接，用于保障各虚拟网络中的目标虚拟网络持续稳定的通信；具体地，通信保障器包括虚拟网络带宽管理器，与虚拟网络接口控制器耦接，通过对各虚拟网络的带宽管理，实现对目标虚拟网络的通信保障；其中，目标虚拟网络可以是各虚拟网络中的一个、数个甚至是全部。

另一方面，本发明实施例提供一种保障多重虚拟网络通信的实现方法。

上述的保障多重虚拟网络通信的方法，包括：

在接入多个虚拟网络的虚拟节点对应的宿主机上，运行虚拟网络控制器；上述的虚拟节点为接入的各虚拟网络共用，故也可简称共用节点；

将上述的虚拟网络控制器与共用节点的操作系统耦接，且将其与共用节点接入的各虚拟网络接口耦接；虚拟网络控制器将提供上述各虚拟网络在物理网络的并行通信、以及其在逻辑上的隔离；

通过对各虚拟网络的带宽管理，保障各虚拟网络中的目标虚拟网络持续稳定的通信；其中，目标虚拟网络可以是各虚拟网络中的一个、数个甚至是全部。

上述的保障通信的多重虚拟网络系统及实现方法，通过虚拟网络控制器分别与共用节点操作系统和各接入虚拟网络接口的耦接，并以虚拟网络控制器使各虚拟网络在同一物理网络传输，并且在虚拟网络控制器的虚拟网络控制作用下实现各虚拟网络在逻辑上的隔离，进而在此基础上，通过对各虚拟网络的带宽管理，保障目标虚拟网络持续稳定的通信。

下面通过附图、具体实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

附图说明

为更加清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明中一部分实施例或现有技术描述中涉及的附图做简单介绍。

图1为本发明一些实施例提供的一种保障通信的多重虚拟网络系统的逻辑架构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下为本发明的一些优选实施例。其中，

上述优选实施例中的一些提供一种保障通信的多重虚拟网络系统。该通信保障的多重虚拟网络系统包括：

多个(不少于2个)的虚拟网络；

在这些虚拟网络间存在着共用的虚拟节点，换而言之，也即在这些虚拟网络间的虚拟节点间存在交集；这些共用的虚拟节点分别作为各虚拟网络拓扑的一部分，分别为其接入的各虚拟网络共用，故也可简称共用节点；

上述的每一个虚拟网络，均包括：

接入本虚拟网络的虚拟节点，以及连接它们的虚拟链路；

其中，接入各虚拟网络的虚拟节点中，包括：

虚拟交换机和非交换机节点；其中，

上述的非交换机节点，则包括接入本虚拟网络的共用节点；

上述的虚拟交换机，用于本虚拟网络中各非交换机节点间通信时的虚拟交换；

在上述的多重虚拟网络系统中，还包括：虚拟网络控制器和通信保障器；其中，

上述的虚拟网络控制器，主要用于网络虚拟化和各虚拟网络的隔离；虚拟网络控制器通常运行在共用节点对应的宿主机上；其中，虚拟网络控制器，一侧与共用节点的操作系统耦接，同时另一侧与共用节点接入的各虚拟网络接口耦接；并能够提供接入的各虚拟网络在物理网络的并行传输，以及接入的各虚拟网络在逻辑上的隔离。

而上述的通信保障器，与上述的虚拟网络控制器耦接，用于保障各虚拟网络中的目标虚拟网络持续稳定的通信，避免多重并行网络场景下因其中一些虚拟网络的拥塞，危及整个多重虚拟网络系统中的全部虚拟网络的通信稳定；具体地，通信保障器包括虚拟网络带宽管理器，与虚拟网络接口控制器耦接，通过对各虚拟网络的带宽管理，实现对目标虚拟网络的通信保障；其中，目标虚拟网络可以是各虚拟网络中的一个、数个甚至是全部。

具体而言，上述的虚拟网络控制器，可以是包括若干组虚拟网络接口控制器的组合；这些虚拟网络接口控制器中的一些与虚拟节点操作系统耦接，另一些则分别与各虚拟网络接口耦接，其中，具体的：每组虚拟网络接口控制器均分别对应一个接入的虚拟网络；各组的虚拟网络接口控制器之间通过虚拟链路等耦接；且它们的一侧的虚拟网络接口控制器与共用节点的操作系统耦接，另一侧虚拟网络接口控制器与对应的虚拟网络接口耦接；当使各虚拟网络在同一物理网络传输时，即是通过上述各组虚拟网络接口控制器的接入控制，也进而实现上述虚拟网络在逻辑上的隔离。而上述的通过虚拟网络带宽管理器对各虚拟网络的带宽管理进而实现对目标虚拟网络的通信保障：即通过限制(目标虚拟网络以外的)其他虚拟网络带宽的占用，来保证目标业务虚拟网络的带宽占用。过多地和盲目地设定目标虚拟网络，保证带宽很可能超出可用网络资源的总带宽。当目标虚拟网络保证的带宽占用超出可用网络资源的总带宽。这时的带宽保证的设定应该综合考虑可用网络带宽资源、接入虚拟网络、带宽保证需求的虚拟网络(特别是业务虚拟网络)等因素。

进一步，在上述的优选实施例中的一些提供的一种保障通信的多重虚拟网络系统中，其中的虚拟交换机，其跨宿主机的节点间的通信，一般是利用物理网络的物理交换机实现的；但是，若一台宿主机内部署多个共用节点时，上述节点间的通信仍以上述方式通信，不免增加物理交换机通信压力和宿主机开销。因此，进一步地，在上述的优选实施例中的一些提供的一种保障通信的多重虚拟网络系统中，其中的虚拟网络，包括宿主机内虚拟交换机；宿主机内虚拟交换机一侧分别与宿主机内各共用节点的操作系统耦接，另一侧则与对应的虚拟网络耦接；其中，具体地，上述的宿主机内虚拟交换机，可以是通过一侧分别与耦接到各共用节点操作系统的各个虚拟网络接口控制器通过它们之间的虚拟链路耦接，另一侧则通过与对应的虚拟网络的接口耦接的虚拟网络接口控制器通过它们之间的虚拟链路耦接，实现同一宿主机内共用节点间的通信，以及虚拟网络的接入和对外通信。

进一步，在上述的优选实施例中的一些提供的一种保障通信的多重虚拟网络系统中，其中的虚拟网络，还包括其他节点。

再进一步，在上述的优选实施例中的一些提供的一种保障通信的多重虚拟网络系统中，当其中的虚拟网络对应特定的业务通信需求时，即作为业务虚拟网络时，上述的业务虚拟网络中，根据相应的业务需要，包括对应(业务需求)的其他节点。例如，图1中所示的多重虚拟网络系统，其中的第一虚拟网络，被用于存储通信，故该第一虚拟网络包括作为存储节点的其他节点2。

以下结合上述实施例以及相关附图，以本发明一实施例提供的一种保障通信的多重虚拟网络系统为例，进一步进行说明。

图1为上述优选实施例中的一个提供的一种保障通信的多重虚拟网络系统的逻辑结构示意图。如图1所示，该保障通信的多重虚拟网络系统包括：

N个虚拟网络；其中，

在这N个虚拟网络间存在n个共用节点；

而在这些虚拟网络中，分别包括：

接入本虚拟网络的虚拟交换机(如第一虚拟网络的虚拟交换机1、第二虚拟网络的虚拟交换机2、……、第N虚拟网络的虚拟交换机N)和非交换机节点(如共用节点1-n以及其他节点1、其他节点2)。其中，第一虚拟网络、第二虚拟网络……以及第N虚拟网络均在同一物理网络并行通信；故在这些共用节点对应的宿主机上，运行着虚拟网络控制器，在逻辑上隔离着上述各虚拟网络；另运行通信保障器，保障目标虚拟网络持续稳定的通信。

本发明的另一些优选实施例还提供一种保障多重虚拟网络通信的实现方法。该保障多重虚拟网络通信的方法，包括：

在接入多个虚拟网络的虚拟节点对应的宿主机上，运行虚拟网络控制器；其中，这些接入多个虚拟网络的虚拟节点，为接入的各虚拟网络共用，故也可简称共用节点；

将上述的虚拟网络控制器与共用节点的操作系统耦接，同时也通过与对应的虚拟网络接口耦接以使共用节点接入各虚拟网络；

上述的虚拟网络控制器，能够提供接入的各虚拟网路在同一物理网络的并行通信、以及各虚拟网络在逻辑上的隔离；

通过对各虚拟网络的带宽管理，保障各虚拟网络中的目标虚拟网络持续稳定的通信；其中，目标虚拟网络可以是各虚拟网络中的一个、数个甚至是全部；目标虚拟网络，通常是指在多重并行网络场景下因其他虚拟网络的拥塞，危及整个多重虚拟网络系统中的关机的、敏感的虚拟网络。

具体而言，上述的虚拟网络控制器，上述的虚拟网络控制器，可以是一个包括若干组彼此通过其间的虚拟链路等耦接的虚拟网络接口控制器的组合。通过提供若干彼此(通过虚拟链路等)耦接虚拟网络接口控制器组，并分别将它们的一侧虚拟网络接口控制器与共用节点的操作系统耦接，将它们的另一侧虚拟网络接口控制器对应地与各虚拟网络接口耦接，并使上述各虚拟网络在同一物理网络传输，通过上述各虚拟网络接口控制器组的接入控制，也进而实现上述虚拟网络在逻辑上的隔离通信。而通过对各虚拟网络的带宽管理，保障各虚拟网络中的目标虚拟网络持续稳定的通信，一般是指通过限制(目标虚拟网络以外的)其他虚拟网络带宽的占用，来保证目标业务虚拟网络的带宽占用。而过多地和盲目地设定目标虚拟网络，保证带宽很可能超出可用网络资源的总带宽。当目标虚拟网络保证的带宽占用超出可用网络资源的总带宽。这时的带宽保证的设定应该综合考虑可用网络带宽资源、接入虚拟网络、带宽保证需求的虚拟网络(特别是业务虚拟网络)等因素。

在上述优选实施例提供的保障多重虚拟网络通信的方法中，其中各虚拟网络中各节点间的通信通过虚拟交换机路由；其中，其跨宿主机的节点间的通信，一般是利用物理网络的物理交换机实现的；但是，若一台宿主机内部署多个共用节点时，上述节点间的通信仍以上述方式通信，不免增加物理交换机通信压力和宿主机开销。因此，进一步地，在上述的优选实施例中的一些提供的一种保障多重虚拟网络通信的方法中，通过宿主机内虚拟交换机的路由实现宿主机内共用节点间较为高效的通信；其中，宿主机内虚拟交换机一侧分别与宿主机内各共用节点的操作系统耦接，另一侧则与对应的虚拟网络耦接。具体地，可以是：将宿主机内虚拟交换机的一侧分别与耦接到各共用节点操作系统的各个虚拟网络接口控制器通过它们之间的虚拟链路耦接，另一侧则与对应的虚拟网络的接口耦接的虚拟网络接口控制器通过它们之间的虚拟链路耦接，实现同一宿主机内共用节点间的通信，以及虚拟网络的接入和对外通信。

进一步，在上述的优选实施例中的一些提供的一种保障多重虚拟网络通信的方法中，其中的虚拟网络，还可以接入其他节点。

再进一步，在上述的优选实施例中的一些提供的一种保障多重虚拟网络通信的方法中，将其中的虚拟网络用于特定的业务通信时，即作为业务虚拟网络时，上述的业务虚拟网络中，根据相应的业务需要，可以接入对应(业务需求)的其他节点。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。

Claims (6)

1.一种保障通信的多重虚拟网络系统，其特征在于，包括：

若干个的虚拟网络；

以及虚拟网络控制器和通信保障器；

所述的虚拟网络间存在若干个共用节点；

所述的各虚拟网络，分别包括：

接入该虚拟网络的虚拟节点和连接它们的虚拟链路；其中，

所述的虚拟节点包括虚拟交换机和非交换机节点；

所述的非交换机节点，包括接入本虚拟网络的共用节点；

所述的虚拟交换机，用于本虚拟网络中各非交换机节点间通信时的虚拟交换；

所述的虚拟网络控制器，分别与共用节点的操作系统、各虚拟网络接口耦接；

且所述虚拟网络控制器提供各虚拟网络在物理网络的并行传输、以及各虚拟网络的隔离；

所述的通信保障器，与所述的虚拟网络控制器耦接，用于保障目标虚拟网络持续稳定的通信；

所述的通信保障器，包括虚拟网络带宽管理器；其通过对各虚拟网络的带宽管理，实现对目标虚拟网络的通信保障，具体包括：通过限制目标虚拟网络以外的其他虚拟网络带宽的占用，来保证目标业务虚拟网络的带宽占用；

所述虚拟网络还包括宿主机内虚拟交换机；所述宿主机内虚拟交换机一侧分别与宿主机内多个共用节点中的各共用节点的操作系统耦接，另一侧与对应的虚拟网络耦接。

2.根据权利要求1所述的保障通信的多重虚拟网络系统，其特征在于，

其中的虚拟网络控制器，包括若干组虚拟网络接口控制器；

其中的各组虚拟网络接口控制器分别对应一个接入的虚拟网络；

其中，各组的一侧的虚拟网络接口控制器与共用节点的操作系统耦接，另一侧虚拟网络接口控制器与对应的虚拟网络接口耦接。

3.根据权利要求1所述的保障通信的多重虚拟网络系统，其特征在于，

其中的虚拟网络，还包括其他节点；

若所述虚拟网络作为业务虚拟网络时，其包括对应的其他节点。

4.一种保障多重虚拟网络通信的方法，其特征在于，包括：

在接入多个虚拟网络的共用节点对应的宿主机上，运行虚拟网络控制器；

将所述的虚拟网络控制器与共用节点的操作系统耦接，且将其与接入的各虚拟网络接口耦接；所述的虚拟网络控制器，能够提供接入的各虚拟网路在物理网络的并行通信、以及各虚拟网络在逻辑上的隔离；

通过对各虚拟网络的带宽管理，保障目标虚拟网络的通信，具体包括：通过限制目标虚拟网络以外的其他虚拟网络带宽的占用，来保证目标业务虚拟网络的带宽占用；

通过宿主机内虚拟交换机的路由实现宿主机内多个共用节点中的各共用节点间的通信；其中，宿主机内虚拟交换机一侧分别与宿主机内多个共用节点中的各共用节点的操作系统耦接，另一侧则与对应的虚拟网络耦接。

5.根据权利要求4所述的保障多重虚拟网络通信的方法，其特征在于，

通过提供若干虚拟网络接口控制器组，将它们的一侧虚拟网络接口控制器与共用节点的操作系统耦接，将它们的另一侧虚拟网络接口控制器分别与对应的虚拟网络接口耦接。

6.根据权利要求4所述的保障多重虚拟网络通信的方法，其特征在于，

其中的虚拟网络，接入其他节点；

当所述虚拟网络作为业务虚拟网络时，其接入对应的其他节点。

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