CN113630265B - 一种基于智能网卡的虚拟网络冗余备份方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于智能网卡的虚拟网络冗余备份方法及装置，所述方法步骤如下：搭建云主机硬件环境，在云主机安装网卡，并设置外部交换机与云主机的网卡对接；搭建云主机SDN环境，安装虚拟化平台和OVS组件，创建虚拟机及OVS网桥，设置OVS网桥创建虚拟网卡端口，开启智能网卡SR‑IOV功能，为智能网卡PF端口配置VF端口，将VF端口和虚拟网卡端口分配给虚拟机使用，将各PF端口进行链路聚合后生成绑定端口，挂载到OVS网桥；云主机监控VF端口状态，并在监控到VF端口损坏时，将虚拟机的网络通过OVS网桥切换到绑定端口的冗余备份网络。本发明通过OVS网桥及VF端口的链路聚合绑定为智能网卡提供冗余的稳定性链路。

Description

一种基于智能网卡的虚拟网络冗余备份方法及装置
技术领域
本发明属于网卡虚拟化技术领域，具体涉及一种基于智能网卡的虚拟网络冗余备份方法及装置。
背景技术
云计算与虚拟化发展日新月异，云计算的发展推动了新一代的数据中心建设，公有云私有云的部署，也为企业的办公和管理提供了更多的便利。随着虚拟化网络的发展，对虚拟化环境的需求不再仅仅是对功能的需求，对虚拟环境的性能要求也越来越高。
在虚拟化环境部署中，从原有依靠普通网卡实现虚拟网络的配置，转变为依靠智能网卡硬件卸载虚拟机流量来提高网络的转发性能。通过智能网卡，虚拟机的流量直接卸载到物理网卡硬件，不需要经过CPU的转发，大大降低了对CPU资源的使用，降低了CPU开销，从而提高了虚拟机的性能。但是本质上虚拟机使用的网卡实际是物理网卡物理功能对应的虚拟功能，一旦出现虚拟功能损坏，或者物理网卡损坏，则此时虚拟机的流量就会出现转发不通，进而影响现网环境业务的正常进行。
此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种基于智能网卡的虚拟网络冗余备份方法及装置，是非常有必要的。
发明内容
针对现有技术的上述虚拟环境性能要求越来越高，智能网卡已经提高网络及虚拟机的性能，但虚拟机使用的网卡仍然依赖物理网卡及其虚拟功能的缺陷，本发明提供一种基于智能网卡的虚拟网络冗余备份方法及装置，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种基于智能网卡的虚拟网络冗余备份方法，包括如下步骤：
S1.搭建云主机硬件环境，在云主机安装网卡，并设置外部交换机与云主机的网卡对接；网卡数量至少为两块，且网卡中至少有一块为智能网卡；
S2.搭建云主机SDN环境，安装虚拟化平台和OVS组件，创建虚拟机及OVS网桥，设置OVS网桥创建虚拟网卡端口，开启智能网卡SR-IOV功能，为智能网卡PF端口配置VF端口，将VF端口和虚拟网卡端口分配给虚拟机使用，将各PF端口进行链路聚合后生成绑定端口，挂载到OVS网桥；
S3.云主机监控VF端口状态，并在监控到VF端口损坏时，将虚拟机的网络通过OVS网桥切换到绑定端口的冗余备份网络。
进一步地，步骤S1具体步骤如下：
S11.在云主机安装若干网卡；
S12.当待创建虚拟机数量大于1时，设置网卡数量大于等于待创建虚拟机数量，且智能网卡数量至少与待创建虚拟机数量相等；
S13.设置外部交换机与云主机各网卡的每个PF端口连接。每个待创建虚拟机与一个智能网卡的VF端口连接，当只有一个待创建虚拟机时，需要有一个备份网卡提供冗余链路。
进一步地，步骤S2具体步骤如下：
S21.为云主机配置虚拟化平台，创建虚拟机及OVS网桥，在OVS网桥为每个虚拟机分配虚拟网卡端口，并在OVS网桥上创建OVS用户态流表；
S22.开启智能网卡SR-IOV功能，为智能网卡PF端口配置VF端口，并将VF端口分配给虚拟机，下发软件流表到智能网卡的硬件表项，设置虚拟机流量卸载到智能网卡，由智能网卡根据软件流表完成上下行流量的解封和发送；
S23.进行网卡绑定，将各网卡的PF端口进行链路聚合绑定，生成绑定端口，将绑定端口挂载到OVS网桥上。云主机物理环境搭建完成后，进入SDN环境进行软件设置，安装虚拟机，创建OVS网桥，并将各网卡的VF端口进行聚合绑定。
进一步地，步骤S21具体步骤如下：
S211.在云主机安装虚拟化平台，创建虚拟机；
S212.在云主机安装OVS组件，所述OVS组件包括用户态模块和内核态模块；
S213.基于OVS组件创建OVS网桥，在OVS网桥为每个虚拟机分配虚拟网卡端口；
S214.通过OVS用户态模块向OVS网桥下发OVS用户态流表。OVS网桥为每个虚拟机分配一个虚拟网卡端口，OVS用户态流表禁止各虚拟网卡端口之间的通信。
进一步地，步骤S22具体步骤如下:
S221.开启智能网卡SR-IOV功能；
S222.为每个智能网卡的PF端口配置若干各VF端口，并将一个VF端口分配给一个虚拟机使用；
S223.OVS内核态模块将软件流表下发到智能网卡的硬件表项，智能网卡根据软件流表将虚拟机下发的报文进行封装，下行发送到交换机，或者将交换机上接收的报文进行解封，并上行发送到虚拟机。智能网卡开启硬件卸载功能及IO虚拟化功能，虚拟机还与智能网卡中PF端口对应的一个VF端口连接；即每个虚拟机有两个网口，一个连接智能网卡的VF端口，一个连接OVS模块的虚拟网卡端口。
进一步地，步骤S23具体步骤如下:
S231.选定绑定模式，将各网卡的PF端口进行链路聚合绑定，生成绑定端口；所述绑定模式包括负载均衡模式和非负载均衡模式；
S232.将绑定端口挂载到OVS网桥上；
S233.在OVS网桥上设置流表控制环路。所述绑定模式根据云主机的实际环境进行部署。虚拟机通过OVS网桥启动绑定端口时，会根据绑定模式选择转发流量的备份网络。
进一步地，步骤S3具体步骤如下：
S31.云主机OVS内核态模块监控各智能网卡的VF端口状态；
若各VF端口正常，进入步骤S32；
若存在VF端口损坏，进入步骤S33；
S32.禁止将从交换机进入OVS网桥的报文转发到虚拟机，返回步骤S31；
S33.通过OVS网桥将虚拟机的网络从损坏的VF端口切换到绑定端口的冗余备份网络。对智能网卡VF端口状态的监控，能够保证VF端口损坏之后，将虚拟机流量及时切换到OVS网桥的备用网络，保证虚拟机工作不间断。
进一步地，步骤S33具体步骤如下：
S331.OVS网桥VF端口损坏的虚拟机切换到对应虚拟网卡端口，接管虚拟机流量；
S332.OVS网桥判断绑定端口的绑定模式；
若绑定模式为非负载均衡模式，进入步骤S333；
若绑定模式为负载均衡模式，进入步骤S334；
S333.OVS网桥从绑定端口对应的各正常VF端口中任选一个作为冗余备份链路，进行虚拟机流量的上传和下发，结束；
S334.OVS网桥将VF端口损坏的虚拟机流量，基于各正常VF端口流量使用情况进行均衡分配。负载均衡模式下，OVS网桥根据各网卡工作负载情况，进行虚拟机流量的均衡。
第二方面，本发明提供一种基于智能网卡的虚拟网络冗余备份装置，包括：
硬件环境搭建模块，用于搭建云主机硬件环境，在云主机安装网卡，并设置外部交换机与云主机的网卡对接；网卡数量至少为两块，且网卡中至少有一块为智能网卡；
SDN环境搭建模块，用于搭建云主机SDN环境，安装虚拟化平台和OVS组件，创建虚拟机及OVS网桥，设置OVS网桥创建虚拟网卡端口，开启智能网卡SR-IOV功能，为智能网卡PF端口配置VF端口，将VF端口和虚拟网卡端口分配给虚拟机使用，将各PF端口进行链路聚合后生成绑定端口，挂载到OVS网桥；
网络备份模块，用于云主机监控VF端口状态，并在监控到VF端口损坏时，将虚拟机的网络通过OVS网桥切换到绑定端口的冗余备份网络。
进一步地，硬件环境搭建模块包括：
网卡安装单元，用于在云主机安装若干网卡；
网卡数量设定单元，用于当待创建虚拟机数量大于1时，设置网卡数量大于等于待创建虚拟机数量，且智能网卡数量至少与待创建虚拟机数量相等；
网卡连接单元，用于设置外部交换机与云主机各网卡的每个PF端口连接；
SDN环境搭建模块包括：
虚拟机及OVS网桥创建单元，用于为云主机配置虚拟化平台，创建虚拟机及OVS网桥，在OVS网桥为每个虚拟机分配虚拟网卡端口，并在OVS网桥上创建OVS用户态流表；
智能网卡端口配置单元，用于开启智能网卡SR-IOV功能，为智能网卡PF端口配置VF端口，并将VF端口分配给虚拟机，下发软件流表到智能网卡的硬件表项，设置虚拟机流量卸载到智能网卡，由智能网卡根据软件流表完成上下行流量的解封和发送；
网卡链路聚合绑定单元，用于进行网卡绑定，将各网卡的PF端口进行链路聚合绑定，生成绑定端口，将绑定端口挂载到OVS网桥上；
网络备份模块包括：
网卡VF端口监控单元，用于云主机OVS内核态模块监控各智能网卡的VF端口状态；
报文拦截单元，用于各VF端口正常时，禁止将从交换机进入OVS网桥的报文转发到虚拟机，返回步骤S31；
网络冗余备份单元，用于存在VF端口损坏时，通过OVS网桥将虚拟机的网络从损坏的VF端口切换到绑定端口的冗余备份网络。
进一步地，虚拟机及OVS网桥创建单元包括：
虚拟机创建子单元，用于在云主机安装虚拟化平台，创建虚拟机；
OVS组件安装子单元，用于在云主机安装OVS组件，所述OVS组件包括用户态模块和内核态模块；
OVS网桥创建子单元，用于基于OVS组件创建OVS网桥，在OVS网桥为每个虚拟机分配虚拟网卡端口；
网桥刘表下发子单元，用于通过OVS用户态模块向OVS网桥下发OVS用户态流表；
智能网卡端口配置单元包括：
网卡虚拟化功能开启子单元，用于开启智能网卡SR-IOV功能；
VF端口配置子单元，用于为每个智能网卡的PF端口配置若干各VF端口，并将一个VF端口分配给一个虚拟机使用；
流量卸载子单元，用于OVS内核态模块将软件流表下发到智能网卡的硬件表项，智能网卡根据软件流表将虚拟机下发的报文进行封装，下行发送到交换机，或者将交换机上接收的报文进行解封，并上行发送到虚拟机；
网卡链路聚合绑定单元包括：
PF端口聚合绑定子单元，用于选定绑定模式，将各网卡的PF端口进行链路聚合绑定，生成绑定端口；所述绑定模式包括负载均衡模式和非负载均衡模式；
绑定端口挂载子单元，用于将绑定端口挂载到OVS网桥上；
广播风暴防止子单元，用于在OVS网桥上设置流表控制环路。
本发明的有益效果在于，
本发明提供的基于智能网卡的虚拟网络冗余备份方法及装置，通过OVS网桥及VF端口的链路聚合绑定提供冗余的稳定性链路，云主机上绑定端口提供冗余链路保证智能网卡链路稳定性，且冗余链路在网卡无故障正常工作，为大规模部署智能网卡提供支持；同时多网卡绑定的负载均衡，可保证虚拟机上的流量在各个可用网卡上的负载均衡。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明基于智能网卡的虚拟网络冗余备份方法流程示意图一。
图2是本发明基于智能网卡的虚拟网络冗余备份方法流程示意图二。
图3是本发明基于智能网卡的虚拟网络冗余备份方法的网络结果示意图。
图4是本发明基于智能网卡的虚拟网络冗余备份装置示意图。
图中，1-硬件环境搭建模块；1.1-网卡安装单元；1.2-网卡数量设定单元；1.3-网卡连接单元；2-SDN环境搭建模块；2.1-虚拟机及OVS网桥创建单元；2.2-智能网卡端口配置单元；2.3-网卡链路聚合绑定单元；3-网络备份模块；3.1-网卡VF端口监控单元；3.2-报文拦截单元；3.3-网络冗余备份单元。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
VF，是Virtual Function的简称，虚拟功能。
PF，是Physical Function的简称，物理功能。
SR-IOV，是Single Root I/O Virtualization的简称，单根输入/输出虚拟化。
VM，是Virtual Machine的简称，虚拟机。
SDN，是Software Defined Network的简称，软件定义网络。
OVS，是Open vSwitch的简称，Open vSwitch设计目标是替换传统的LINUX桥，是一款开源的产品，ovs支持通过标准的网络协议和物理交换机通讯，使网络管理员能够看到宿主机内部的网络情况，并可以控制管理宿主机内部的虚拟化网络，将虚拟机的网络管理权限从系统工程师交到了网络工程师手中，ovs支持标准的管理接口和协议。
实施例1：
如图1所示，本发明提供一种基于智能网卡的虚拟网络冗余备份方法，包括如下步骤：
S1.搭建云主机硬件环境，在云主机安装网卡，并设置外部交换机与云主机的网卡对接；网卡数量至少为两块，且网卡中至少有一块为智能网卡；
S2.搭建云主机SDN环境，安装虚拟化平台和OVS组件，创建虚拟机及OVS网桥，设置OVS网桥创建虚拟网卡端口，开启智能网卡SR-IOV功能，为智能网卡PF端口配置VF端口，将VF端口和虚拟网卡端口分配给虚拟机使用，将各PF端口进行链路聚合后生成绑定端口，挂载到OVS网桥；
S3.云主机监控VF端口状态，并在监控到VF端口损坏时，将虚拟机的网络通过OVS网桥切换到绑定端口的冗余备份网络。
实施例2：
如图2所示，本发明提供一种基于智能网卡的虚拟网络冗余备份方法，包括如下步骤：
S1.搭建云主机硬件环境，在云主机安装网卡，并设置外部交换机与云主机的网卡对接；网卡数量至少为两块，且网卡中至少有一块为智能网卡；具体步骤如下：
S11.在云主机安装若干网卡；
S12.当待创建虚拟机数量大于1时，设置网卡数量大于等于待创建虚拟机数量，且智能网卡数量至少与待创建虚拟机数量相等；
S13.设置外部交换机与云主机各网卡的每个PF端口连接；
S2.搭建云主机SDN环境，安装虚拟化平台和OVS组件，创建虚拟机及OVS网桥，设置OVS网桥创建虚拟网卡端口，开启智能网卡SR-IOV功能，为智能网卡PF端口配置VF端口，将VF端口和虚拟网卡端口分配给虚拟机使用，将各PF端口进行链路聚合后生成绑定端口，挂载到OVS网桥；具体步骤如下：
S21.为云主机配置虚拟化平台，创建虚拟机及OVS网桥，在OVS网桥为每个虚拟机分配虚拟网卡端口，并在OVS网桥上创建OVS用户态流表；具体步骤如下：
S211.在云主机安装虚拟化平台，创建虚拟机；
S212.在云主机安装OVS组件，所述OVS组件包括用户态模块和内核态模块；
S213.基于OVS组件创建OVS网桥，在OVS网桥为每个虚拟机分配虚拟网卡端口；
S214.通过OVS用户态模块向OVS网桥下发OVS用户态流表；
S22.开启智能网卡SR-IOV功能，为智能网卡PF端口配置VF端口，并将VF端口分配给虚拟机，下发软件流表到智能网卡的硬件表项，设置虚拟机流量卸载到智能网卡，由智能网卡根据软件流表完成上下行流量的解封和发送；具体步骤如下:
S221.开启智能网卡SR-IOV功能；
S222.为每个智能网卡的PF端口配置若干各VF端口，并将一个VF端口分配给一个虚拟机使用；
S223.OVS内核态模块将软件流表下发到智能网卡的硬件表项，智能网卡根据软件流表将虚拟机下发的报文进行封装，下行发送到交换机，或者将交换机上接收的报文进行解封，并上行发送到虚拟机；
S23.进行网卡绑定，将各网卡的PF端口进行链路聚合绑定，生成绑定端口，将绑定端口挂载到OVS网桥上；具体步骤如下:
S231.选定绑定模式，将各网卡的PF端口进行链路聚合绑定，生成绑定端口；所述绑定模式包括负载均衡模式和非负载均衡模式；
S232.将绑定端口挂载到OVS网桥上；
S233.在OVS网桥上设置流表控制环路；
通过搭建云主机硬件环境及搭建云主机SDN环境，云主机的网络关系如图3所示；
S3.云主机监控VF端口状态，并在监控到VF端口损坏时，将虚拟机的网络通过OVS网桥切换到绑定端口的冗余备份网络；具体步骤如下：
S31.云主机OVS内核态模块监控各智能网卡的VF端口状态；
若各VF端口正常，进入步骤S32；
若存在VF端口损坏，进入步骤S33；
S32.禁止将从交换机进入OVS网桥的报文转发到虚拟机，返回步骤S31；
S33.通过OVS网桥将虚拟机的网络从损坏的VF端口切换到绑定端口的冗余备份网络；具体步骤如下：
S331.OVS网桥VF端口损坏的虚拟机切换到对应虚拟网卡端口，接管虚拟机流量；
S332.OVS网桥判断绑定端口的绑定模式；
若绑定模式为非负载均衡模式，进入步骤S333；
若绑定模式为负载均衡模式，进入步骤S334；
S333.OVS网桥从绑定端口对应的各正常VF端口中任选一个作为冗余备份链路，进行虚拟机流量的上传和下发，结束；
S334.OVS网桥将VF端口损坏的虚拟机流量，基于各正常VF端口流量使用情况进行均衡分配。
实施例3：
如图4所示，本发明提供一种基于智能网卡的虚拟网络冗余备份装置，包括：
硬件环境搭建模块1，用于搭建云主机硬件环境，在云主机安装网卡，并设置外部交换机与云主机的网卡对接；网卡数量至少为两块，且网卡中至少有一块为智能网卡；
SDN环境搭建模块2，用于搭建云主机SDN环境，安装虚拟化平台和OVS组件，创建虚拟机及OVS网桥，设置OVS网桥创建虚拟网卡端口，开启智能网卡SR-IOV功能，为智能网卡PF端口配置VF端口，将VF端口和虚拟网卡端口分配给虚拟机使用，将各PF端口进行链路聚合后生成绑定端口，挂载到OVS网桥；
网络备份模块3，用于云主机监控VF端口状态，并在监控到VF端口损坏时，将虚拟机的网络通过OVS网桥切换到绑定端口的冗余备份网络。
实施例4：
如图4所示本发明提供一种基于智能网卡的虚拟网络冗余备份装置，包括：
硬件环境搭建模块1，用于搭建云主机硬件环境，在云主机安装网卡，并设置外部交换机与云主机的网卡对接；网卡数量至少为两块，且网卡中至少有一块为智能网卡；硬件环境搭建模块1包括：
网卡安装单元1.1，用于在云主机安装若干网卡；
网卡数量设定单元1.2，用于当待创建虚拟机数量大于1时，设置网卡数量大于等于待创建虚拟机数量，且智能网卡数量至少与待创建虚拟机数量相等；
网卡连接单元1.3，用于设置外部交换机与云主机各网卡的每个PF端口连接；
SDN环境搭建模块2，用于搭建云主机SDN环境，安装虚拟化平台和OVS组件，创建虚拟机及OVS网桥，设置OVS网桥创建虚拟网卡端口，开启智能网卡SR-IOV功能，为智能网卡PF端口配置VF端口，将VF端口和虚拟网卡端口分配给虚拟机使用，将各PF端口进行链路聚合后生成绑定端口，挂载到OVS网桥；SDN环境搭建模块2包括：
虚拟机及OVS网桥创建单元2.1，用于为云主机配置虚拟化平台，创建虚拟机及OVS网桥，在OVS网桥为每个虚拟机分配虚拟网卡端口，并在OVS网桥上创建OVS用户态流表；虚拟机及OVS网桥创建单元2.1包括：
虚拟机创建子单元，用于在云主机安装虚拟化平台，创建虚拟机；
OVS组件安装子单元，用于在云主机安装OVS组件，所述OVS组件包括用户态模块和内核态模块；
OVS网桥创建子单元，用于基于OVS组件创建OVS网桥，在OVS网桥为每个虚拟机分配虚拟网卡端口；
网桥刘表下发子单元，用于通过OVS用户态模块向OVS网桥下发OVS用户态流表；
智能网卡端口配置单元2.2，用于开启智能网卡SR-IOV功能，为智能网卡PF端口配置VF端口，并将VF端口分配给虚拟机，下发软件流表到智能网卡的硬件表项，设置虚拟机流量卸载到智能网卡，由智能网卡根据软件流表完成上下行流量的解封和发送；智能网卡端口配置单元2.2包括：
网卡虚拟化功能开启子单元，用于开启智能网卡SR-IOV功能；
VF端口配置子单元，用于为每个智能网卡的PF端口配置若干各VF端口，并将一个VF端口分配给一个虚拟机使用；
流量卸载子单元，用于OVS内核态模块将软件流表下发到智能网卡的硬件表项，智能网卡根据软件流表将虚拟机下发的报文进行封装，下行发送到交换机，或者将交换机上接收的报文进行解封，并上行发送到虚拟机；
网卡链路聚合绑定单元2.3，用于进行网卡绑定，将各网卡的PF端口进行链路聚合绑定，生成绑定端口，将绑定端口挂载到OVS网桥上；网卡链路聚合绑定单元2.3包括：
PF端口聚合绑定子单元，用于选定绑定模式，将各网卡的PF端口进行链路聚合绑定，生成绑定端口；所述绑定模式包括负载均衡模式和非负载均衡模式；
绑定端口挂载子单元，用于将绑定端口挂载到OVS网桥上；
广播风暴防止子单元，用于在OVS网桥上设置流表控制环路；
网络备份模块3，用于云主机监控VF端口状态，并在监控到VF端口损坏时，将虚拟机的网络通过OVS网桥切换到绑定端口的冗余备份网络；网络备份模块3包括：
网卡VF端口监控单元3.1，用于云主机OVS内核态模块监控各智能网卡的VF端口状态；
报文拦截单元3.2，用于各VF端口正常时，禁止将从交换机进入OVS网桥的报文转发到虚拟机，返回步骤S31；
网络冗余备份单元3.3，用于存在VF端口损坏时，通过OVS网桥将虚拟机的网络从损坏的VF端口切换到绑定端口的冗余备份网络；网络冗余备份单元3.3包括：
虚拟机流量接管子单元，用于OVS网桥VF端口损坏的虚拟机切换到对应虚拟网卡端口，接管虚拟机流量；
绑定模式判断子单元，用于OVS网桥判断绑定端口的绑定模式；
转发VF端口任选子单元，用于绑定模式为非负载均衡模式时，OVS网桥从绑定端口对应的各正常VF端口中任选一个作为冗余备份链路，进行虚拟机流量的上传和下发；
负载均衡子单元，用于绑定模式为负载均衡模式时，OVS网桥将VF端口损坏的虚拟机流量，基于各正常VF端口流量使用情况进行均衡分配。尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于智能网卡的虚拟网络冗余备份方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.搭建云主机硬件环境，在云主机安装网卡，并设置外部交换机与云主机的网卡对接；网卡数量至少为两块，且网卡中至少有一块为智能网卡；步骤S1具体步骤如下：
S11.在云主机安装若干网卡；
S12.当待创建虚拟机数量大于1时，设置网卡数量大于等于待创建虚拟机数量，且智能网卡数量至少与待创建虚拟机数量相等；
S13.设置外部交换机与云主机各网卡的每个PF端口连接；
S2.搭建云主机SDN环境，安装虚拟化平台和OVS组件，创建虚拟机及OVS网桥，设置OVS网桥创建虚拟网卡端口，开启智能网卡SR-IOV功能，为智能网卡PF端口配置VF端口，将VF端口和虚拟网卡端口分配给虚拟机使用，将各PF端口进行链路聚合后生成绑定端口，挂载到OVS网桥；步骤S2具体步骤如下：
S21.为云主机配置虚拟化平台，创建虚拟机及OVS网桥，在OVS网桥为每个虚拟机分配虚拟网卡端口，并在OVS网桥上创建OVS用户态流表；步骤S21具体步骤如下：
S211.在云主机安装虚拟化平台，创建虚拟机；
S212.在云主机安装OVS组件，所述OVS组件包括用户态模块和内核态模块；
S213.基于OVS组件创建OVS网桥，在OVS网桥为每个虚拟机分配虚拟网卡端口；
S214.通过OVS用户态模块向OVS网桥下发OVS用户态流表；
S22.开启智能网卡SR-IOV功能，为智能网卡PF端口配置VF端口，并将VF端口分配给虚拟机，下发软件流表到智能网卡的硬件表项，设置虚拟机流量卸载到智能网卡，由智能网卡根据软件流表完成上下行流量的解封和发送；步骤S22具体步骤如下:
S221.开启智能网卡SR-IOV功能；
S222.为每个智能网卡的PF端口配置若干各VF端口，并将一个VF端口分配给一个虚拟机使用；
S223.OVS内核态模块将软件流表下发到智能网卡的硬件表项，智能网卡根据软件流表将虚拟机下发的报文进行封装，下行发送到交换机，或者将交换机上接收的报文进行解封，并上行发送到虚拟机；
S23.进行网卡绑定，将各网卡的PF端口进行链路聚合绑定，生成绑定端口，将绑定端口挂载到OVS网桥上；
S3.云主机监控VF端口状态，并在监控到VF端口损坏时，将虚拟机的网络通过OVS网桥切换到绑定端口的冗余备份网络。
2.如权利要求1所述的基于智能网卡的虚拟网络冗余备份方法，其特征在于，步骤S23具体步骤如下:
S231.选定绑定模式，将各网卡的PF端口进行链路聚合绑定，生成绑定端口；所述绑定模式包括负载均衡模式和非负载均衡模式；
S232.将绑定端口挂载到OVS网桥上；
S233.在OVS网桥上设置流表控制环路。
3.如权利要求2所述的基于智能网卡的虚拟网络冗余备份方法，其特征在于，步骤S3具体步骤如下：
S31.云主机OVS内核态模块监控各智能网卡的VF端口状态；
若各VF端口正常，进入步骤S32；
若存在VF端口损坏，进入步骤S33；
S32.禁止将从交换机进入OVS网桥的报文转发到虚拟机，返回步骤S31；
S33.通过OVS网桥将虚拟机的网络从损坏的VF端口切换到绑定端口的冗余备份网络。
4.如权利要求3所述的基于智能网卡的虚拟网络冗余备份方法，其特征在于，步骤S33具体步骤如下：
S331.OVS网桥VF端口损坏的虚拟机切换到对应虚拟网卡端口，接管虚拟机流量；
S332.OVS网桥判断绑定端口的绑定模式；
若绑定模式为非负载均衡模式，进入步骤S333；
若绑定模式为负载均衡模式，进入步骤S334；
S333.OVS网桥从绑定端口对应的各正常VF端口中任选一个作为冗余备份链路，进行虚拟机流量的上传和下发，结束；
S334.OVS网桥将VF端口损坏的虚拟机流量，基于各正常VF端口流量使用情况进行均衡分配。
5.一种基于智能网卡的虚拟网络冗余备份装置，其特征在于，包括：
硬件环境搭建模块(1)，用于搭建云主机硬件环境，在云主机安装网卡，并设置外部交换机与云主机的网卡对接；网卡数量至少为两块，且网卡中至少有一块为智能网卡；硬件环境搭建模块(1)包括：
网卡安装单元(1.1)，用于在云主机安装若干网卡；
网卡数量设定单元(1.2)，用于当待创建虚拟机数量大于1时，设置网卡数量大于等于待创建虚拟机数量，且智能网卡数量至少与待创建虚拟机数量相等；
网卡连接单元(1.3)，用于设置外部交换机与云主机各网卡的每个PF端口连接；
SDN环境搭建模块(2)，用于搭建云主机SDN环境，安装虚拟化平台和OVS组件，创建虚拟机及OVS网桥，设置OVS网桥创建虚拟网卡端口，开启智能网卡SR-IOV功能，为智能网卡PF端口配置VF端口，将VF端口和虚拟网卡端口分配给虚拟机使用，将各PF端口进行链路聚合后生成绑定端口，挂载到OVS网桥；SDN环境搭建模块(2)包括：
虚拟机及OVS网桥创建单元(2.1)，用于为云主机配置虚拟化平台，创建虚拟机及OVS网桥，在OVS网桥为每个虚拟机分配虚拟网卡端口，并在OVS网桥上创建OVS用户态流表；
智能网卡端口配置单元(2.2)，用于开启智能网卡SR-IOV功能，为智能网卡PF端口配置VF端口，并将VF端口分配给虚拟机，下发软件流表到智能网卡的硬件表项，设置虚拟机流量卸载到智能网卡，由智能网卡根据软件流表完成上下行流量的解封和发送；
网卡链路聚合绑定单元(2.3)，用于进行网卡绑定，将各网卡的PF端口进行链路聚合绑定，生成绑定端口，将绑定端口挂载到OVS网桥上；
网络备份模块(3)，用于云主机监控VF端口状态，并在监控到VF端口损坏时，将虚拟机的网络通过OVS网桥切换到绑定端口的冗余备份网络。
6.如权利要求5所述的基于智能网卡的虚拟网络冗余备份装置，其特征在于，网络备份模块(3)包括：
网卡VF端口监控单元(3.1)，用于云主机OVS内核态模块监控各智能网卡的VF端口状态；
报文拦截单元(3.2)，用于各VF端口正常时，禁止将从交换机进入OVS网桥的报文转发到虚拟机，返回步骤S31；
网络冗余备份单元(3.3)，用于存在VF端口损坏时，通过OVS网桥将虚拟机的网络从损坏的VF端口切换到绑定端口的冗余备份网络。
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