CN113709018A - 基于Vxlan接入虚拟化网络的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于Vxlan接入虚拟化网络的方法，包括以下步骤：S1.通过安装在服务器上的软件实现VXLAN报文的封装与解封装；S2.通过网络控制器实现VXLAN网络与云业务的联动；S3.设置VXLAN网络设备，并进行网络部署；S4.向网络中的虚拟控制节点发送基于中间系统到中间系统IS‑IS协议的、携带地址信息配置请求的请求报文；S5.接收所述虚拟控制节点返回的基于IS‑IS协议的、携带配置的地址信息的响应报文；S6.根据所述响应报文中的地址信息进行地址配置，并根据配置的地址接入所述虚拟控制节点。本发明当虚拟机发生迁移后，虚机控制器会把虚拟机迁移信息通知给网络控制器，网络控制器根据虚拟机迁移的新位置，重新调整网络配置，从而实现网络与云业务的联动。

Description

基于Vxlan接入虚拟化网络的方法和系统
技术领域
本发明属于Vxlan技术领域，具体涉及基于Vxlan接入虚拟化网络的方法和系统。
背景技术
VXLAN是一种网络虚拟化技术，可以改进大型云计算在部署时的扩展问题，是对VLAN的一种扩展。VXLAN是一种功能强大的工具，可以穿透三层网络对二层进行扩展。它可通过封装流量并将其扩展到第三层网关，以此来解决VMS(虚拟内存系统)的可移植性限制，使其可以访问在外部IP子网上的服务器。
但是现有的接入虚拟化网络的方法和系统还存在一些的问题：不方便实现网络与云业务的联动，且不可承载超大规模的流量转发，当访问量大时，会成为系统瓶颈，为此我们提出基于Vxlan接入虚拟化网络的方法和系统。
发明内容
本发明的目的在于提供基于Vxlan接入虚拟化网络的方法和系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于Vxlan接入虚拟化网络的方法，包括以下步骤：
S1.通过安装在服务器上的软件实现VXLAN报文的封装与解封装；
S2.通过网络控制器实现VXLAN网络与云业务的联动；
S3.设置VXLAN网络设备，并进行网络部署；
S4.向网络中的虚拟控制节点发送基于中间系统到中间系统IS-IS协议的、携带地址信息配置请求的请求报文；
S5.接收所述虚拟控制节点返回的基于IS-IS协议的、携带配置的地址信息的响应报文；
S6.根据所述响应报文中的地址信息进行地址配置，并根据配置的地址接入所述虚拟控制节点；
S7.基于VXLAN的网络架构对虚拟网络进行管理。
优选的，所述S3中VXLAN网络设备包括VTEP、VXLAN网关和VXLANIP网关；所述VTEP是直接与终端连接的设备，负责原始以太报文的VXLAN封装和解封装；所述VXLAN网关除了具备VTEP的功能外，还负责VLAN报文与VXLAN报文之间的映射和转发，VXLAN的虚拟机与传统VLAN的虚拟机之间互访，通过VXLAN网关来完成；所述VXLANIP网关具有所述VXLAN网关的所有功能，此外，还负责处理不同VXLAN之间的报文通信，不同VXLAN的虚拟机之间需要互访，经过所述VXLANIP网关完成。
优选的，所述S3中进行网络部署的方法为：所述VTEP由安装在服务器上的软件实现，所述VXLAN网关和所述VXLANIP网关由物理交换机承担。
优选的，所述S4的请求报文具体为基于IS-IS协议的Hello报文IIH，所述地址信息配置请求信息携带在IIH报文的类型长度值TLV中，或者所述请求报文具体为基于IS-IS协议的链路状态报文LSP，所述地址信息配置请求信息携带在LSP报文的类型长度值TLV中。
优选的，所述S7中VXLAN的网络架构包括接入层、核心层和虚拟机，所述基于VXLAN的网络架构对虚拟网络进行管理的方法包括以下步骤：
S101.接入层部署三层交换机，实现IP地址映射，带宽分配，安全控制功能；
S102.核心层交换机采用实现新以太网标准的交换机，多个交换机之间进行级联和端口捆绑；
S103.计算节点的网络接口接入接入层交换机，另一网络接口接入核心层交换机；
S104.存储服务器的网络接口接入核心层交换机。
本发明还提供了基于Vxlan接入虚拟化网络系统，包括服务器、网络控制器、VXLAN网络设备、发送模块、接收模块、配置模块和虚拟网络管理模块；
所述服务器用于通过软件实现VXLAN报文的封装与解封装；
所述网络控制器用于实现VXLAN网络与云业务的联动；
所述VXLAN网络设备用于对网络进行部署；
所述发送模块用于向网络中的虚拟控制节点发送基于中间系统到中间系统IS-IS协议的、携带地址信息配置请求的请求报文；
所述接收模块用于接收所述虚拟控制节点返回的基于IS-IS协议的、携带配置的地址信息的响应报文；
所述配置模块用于根据所述响应报文中的地址信息进行地址配置，并根据配置的地址接入所述虚拟控制节点；
所述虚拟网络管理模块用于基于VXLAN的网络架构对虚拟网络进行管理。
优选的，所述发送模块发送的请求报文具体为基于IS-IS协议的Hello报文IIH，所述地址信息配置请求信息携带在IIH报文的类型长度值TLV中，或者所述请求报文具体为基于IS-IS协议的链路状态报文LSP，所述地址信息配置请求信息携带在LSP报文的类型长度值TLV中。
优选的，所述服务器采用负载均衡方法对负载进行选择，所述负载均衡方法包括：所述服务器按下面公式计算后端服务器集群列表中的各个后端服务器的负载值：
后端服务器的负载值＝k1*cpu使用量+k2*处理器性能+k3*内存余量+k4*带宽资源；
其中，所述k1为cpu使用量所对应的权值，所述k2为处理器性能所对应的权值，所述k3为内存余量所对应的权值，所述k4为带宽资源所对应的权值；所述服务器选择负载值最小的后端服务器作为指定后端服务器。
优选的，所述网络控制器包括信息处理模块，所述信息处理模块用于对信息进行处理，所述信息处理模块中信息处理方法包括利用训练矩阵对人工神经网络进行训练，得到预测模型，所述预测模型包括：初始化人工神经网络的初始参数，所述初始参数包括第一权重矩阵Win、第二权重矩阵Wout、第一偏置矩阵bin、第二偏置矩阵bout。
优选的，所述预测模型中对预测结果的计算包括以下公式：
Yin＝XinWin+bin
Xout＝fLSTM(Yin)
Yout＝frelu(XoutWout+bout)；
其中，Xin为训练矩阵，Yin为第一输出矩阵，Xout为第二输出矩阵，Yout为第三输出矩阵，frelu()为修正线性单元激活函数，fLSTM()为LSTM层对应的函数；
所述预测模型是由目标函数收敛的情况下，停止训练得到，且计算目标函数的值，具体公式如下：
Figure BDA0003230376460000041
其中，Y0为Xin中的行向量，||Yout-Y0||2为计算所述Yout减去Y0得到的矩阵中各个元素的平方和，Δn为第n个优化目标且与所述Win、Wout、bin、bout相关，αn为第n个优化目标的权重，loss为目标函数的值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明当虚拟机发生迁移后，虚机/存储控制器会把虚拟机迁移信息通知给网络控制器，网络控制器根据虚拟机迁移的新位置，重新调整网络配置，从而实现网络与云业务的联动。
(2)本发明通过安装在服务器上的软件实现虚拟机的VTEP，通过物理交换机实现物理服务器的VTEP，通过专业的硬件交换机实现VXLANIP网关，从而可承载超大规模的流量转发，避免成为系统瓶颈。
(3)本发明能够减少接入设备的配置过程，降低了组网部署复杂度，进而降低了业务发展的难度，减少了网络维护成本。
(4)本发明通过基于VXLAN的网络架构对虚拟网络进行管理，实现所有服务节点之间，服务节点和存储节点之间直接相连，大大减少了数据传输的延迟，解决了数据传输之间延迟问题。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的结构框图。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：基于Vxlan接入虚拟化网络的方法，包括以下步骤：
S1.通过安装在服务器上的软件实现VXLAN报文的封装与解封装；
S2.通过网络控制器实现VXLAN网络与云业务的联动；
S3.设置VXLAN网络设备，并进行网络部署；
S4.向网络中的虚拟控制节点发送基于中间系统到中间系统IS-IS协议的、携带地址信息配置请求的请求报文；
S5.接收所述虚拟控制节点返回的基于IS-IS协议的、携带配置的地址信息的响应报文；
S6.根据所述响应报文中的地址信息进行地址配置，并根据配置的地址接入所述虚拟控制节点；
S7.基于VXLAN的网络架构对虚拟网络进行管理。
本实施例中，优选的，所述S3中VXLAN网络设备包括VTEP、VXLAN网关和VXLANIP网关；所述VTEP是直接与终端连接的设备，负责原始以太报文的VXLAN封装和解封装；所述VXLAN网关除了具备VTEP的功能外，还负责VLAN报文与VXLAN报文之间的映射和转发，VXLAN的虚拟机与传统VLAN的虚拟机之间互访，通过VXLAN网关来完成；所述VXLANIP网关具有所述VXLAN网关的所有功能，此外，还负责处理不同VXLAN之间的报文通信，不同VXLAN的虚拟机之间需要互访，经过所述VXLANIP网关完成。
本实施例中，优选的，所述S3中进行网络部署的方法为：所述VTEP由安装在服务器上的软件实现，所述VXLAN网关和所述VXLANIP网关由物理交换机承担。
本实施例中，优选的，所述S4的请求报文具体为基于IS-IS协议的Hello报文IIH，所述地址信息配置请求信息携带在IIH报文的类型长度值TLV中，或者所述请求报文具体为基于IS-IS协议的链路状态报文LSP，所述地址信息配置请求信息携带在LSP报文的类型长度值TLV中。
本实施例中，优选的，所述S7中VXLAN的网络架构包括接入层、核心层和虚拟机，所述基于VXLAN的网络架构对虚拟网络进行管理的方法包括以下步骤：
S101.接入层部署三层交换机，实现IP地址映射，带宽分配，安全控制功能；
S102.核心层交换机采用实现新以太网标准的交换机，多个交换机之间进行级联和端口捆绑；
S103.计算节点的网络接口接入接入层交换机，另一网络接口接入核心层交换机；
S104.存储服务器的网络接口接入核心层交换机。
实施例2
请参阅图2，本发明提供一种技术方案：基于Vxlan接入虚拟化网络系统，包括服务器、网络控制器、VXLAN网络设备、发送模块、接收模块、配置模块和虚拟网络管理模块；
所述服务器用于通过软件实现VXLAN报文的封装与解封装；
所述网络控制器用于实现VXLAN网络与云业务的联动；
所述VXLAN网络设备用于对网络进行部署；
所述发送模块用于向网络中的虚拟控制节点发送基于中间系统到中间系统IS-IS协议的、携带地址信息配置请求的请求报文；
所述接收模块用于接收所述虚拟控制节点返回的基于IS-IS协议的、携带配置的地址信息的响应报文；
所述配置模块用于根据所述响应报文中的地址信息进行地址配置，并根据配置的地址接入所述虚拟控制节点；
所述虚拟网络管理模块用于基于VXLAN的网络架构对虚拟网络进行管理。
本实施例中，优选的，所述发送模块发送的请求报文具体为基于IS-IS协议的Hello报文IIH，所述地址信息配置请求信息携带在IIH报文的类型长度值TLV中，或者所述请求报文具体为基于IS-IS协议的链路状态报文LSP，所述地址信息配置请求信息携带在LSP报文的类型长度值TLV中。
本实施例中，优选的，所述服务器采用负载均衡方法对负载进行选择，所述负载均衡方法包括：所述服务器按下面公式计算后端服务器集群列表中的各个后端服务器的负载值：
后端服务器的负载值＝k1*cpu使用量+k2*处理器性能+k3*内存余量+k4*带宽资源；
其中，所述k1为cpu使用量所对应的权值，所述k2为处理器性能所对应的权值，所述k3为内存余量所对应的权值，所述k4为带宽资源所对应的权值；所述服务器选择负载值最小的后端服务器作为指定后端服务器。
本实施例中，优选的，所述网络控制器包括信息处理模块，所述信息处理模块用于对信息进行处理，所述信息处理模块中信息处理方法包括利用训练矩阵对人工神经网络进行训练，得到预测模型，所述预测模型包括：初始化人工神经网络的初始参数，所述初始参数包括第一权重矩阵Win、第二权重矩阵Wout、第一偏置矩阵bin、第二偏置矩阵bout。
本实施例中，优选的，所述预测模型中对预测结果的计算包括以下公式：
Yin＝XinWin+bin
Xout＝fLSTM(Yin)
Yout＝frelu(XoutWout+bout)；
其中，Xin为训练矩阵，Yin为第一输出矩阵，Xout为第二输出矩阵，Yout为第三输出矩阵，frelu()为修正线性单元激活函数，fLSTM()为LSTM层对应的函数；
所述预测模型是由目标函数收敛的情况下，停止训练得到，且计算目标函数的值，具体公式如下：
Figure BDA0003230376460000081
其中，Y0为Xin中的行向量，||Yout-Y0||2为计算所述Yout减去Y0得到的矩阵中各个元素的平方和，Δn为第n个优化目标且与所述Win、Wout、bin、bout相关，αn为第n个优化目标的权重，loss为目标函数的值。
本发明的原理及优点：
(1)本发明当虚拟机发生迁移后，虚机/存储控制器会把虚拟机迁移信息通知给网络控制器，网络控制器根据虚拟机迁移的新位置，重新调整网络配置，从而实现网络与云业务的联动。
(2)本发明通过安装在服务器上的软件实现虚拟机的VTEP，通过物理交换机实现物理服务器的VTEP，通过专业的硬件交换机实现VXLANIP网关，从而可承载超大规模的流量转发，避免成为系统瓶颈。
(3)本发明能够减少接入设备的配置过程，降低了组网部署复杂度，进而降低了业务发展的难度，减少了网络维护成本。
(4)本发明通过基于VXLAN的网络架构对虚拟网络进行管理，实现所有服务节点之间，服务节点和存储节点之间直接相连，大大减少了数据传输的延迟，解决了数据传输之间延迟问题。
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物限定。

Claims (10)

1.基于Vxlan接入虚拟化网络的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.通过安装在服务器上的软件实现VXLAN报文的封装与解封装；
S2.通过网络控制器实现VXLAN网络与云业务的联动；
S3.设置VXLAN网络设备，并进行网络部署；
S4.向网络中的虚拟控制节点发送基于中间系统到中间系统IS-IS协议的、携带地址信息配置请求的请求报文；
S5.接收所述虚拟控制节点返回的基于IS-IS协议的、携带配置的地址信息的响应报文；
S6.根据所述响应报文中的地址信息进行地址配置，并根据配置的地址接入所述虚拟控制节点；
S7.基于VXLAN的网络架构对虚拟网络进行管理。
2.根据权利要求1所述的基于Vxlan接入虚拟化网络的方法，其特征在于：所述S3中VXLAN网络设备包括VTEP、VXLAN网关和VXLANIP网关；所述VTEP是直接与终端连接的设备，负责原始以太报文的VXLAN封装和解封装；所述VXLAN网关除了具备VTEP的功能外，还负责VLAN报文与VXLAN报文之间的映射和转发，VXLAN的虚拟机与传统VLAN的虚拟机之间互访，通过VXLAN网关来完成；所述VXLANIP网关具有所述VXLAN网关的所有功能，此外，还负责处理不同VXLAN之间的报文通信，不同VXLAN的虚拟机之间需要互访，经过所述VXLANIP网关完成。
3.根据权利要求2所述的基于Vxlan接入虚拟化网络的方法，其特征在于：所述S3中进行网络部署的方法为：所述VTEP由安装在服务器上的软件实现，所述VXLAN网关和所述VXLANIP网关由物理交换机承担。
4.根据权利要求1所述的基于Vxlan接入虚拟化网络的方法，其特征在于：所述S4的请求报文具体为基于IS-IS协议的Hello报文IIH，所述地址信息配置请求信息携带在IIH报文的类型长度值TLV中，或者所述请求报文具体为基于IS-IS协议的链路状态报文LSP，所述地址信息配置请求信息携带在LSP报文的类型长度值TLV中。
5.根据权利要求1所述的基于Vxlan接入虚拟化网络的方法，其特征在于：所述S7中VXLAN的网络架构包括接入层、核心层和虚拟机，所述基于VXLAN的网络架构对虚拟网络进行管理的方法包括以下步骤：
S101.接入层部署三层交换机，实现IP地址映射，带宽分配，安全控制功能；
S102.核心层交换机采用实现新以太网标准的交换机，多个交换机之间进行级联和端口捆绑；
S103.计算节点的网络接口接入接入层交换机，另一网络接口接入核心层交换机；
S104.存储服务器的网络接口接入核心层交换机。
6.基于Vxlan接入虚拟化网络系统，其特征在于：包括服务器、网络控制器、VXLAN网络设备、发送模块、接收模块、配置模块和虚拟网络管理模块；
所述服务器用于通过软件实现VXLAN报文的封装与解封装；
所述网络控制器用于实现VXLAN网络与云业务的联动；
所述VXLAN网络设备用于对网络进行部署；
所述发送模块用于向网络中的虚拟控制节点发送基于中间系统到中间系统IS-IS协议的、携带地址信息配置请求的请求报文；
所述接收模块用于接收所述虚拟控制节点返回的基于IS-IS协议的、携带配置的地址信息的响应报文；
所述配置模块用于根据所述响应报文中的地址信息进行地址配置，并根据配置的地址接入所述虚拟控制节点；
所述虚拟网络管理模块用于基于VXLAN的网络架构对虚拟网络进行管理。
7.根据权利要求6所述的基于Vxlan接入虚拟化网络系统，其特征在于：所述发送模块发送的请求报文具体为基于IS-IS协议的Hello报文IIH，所述地址信息配置请求信息携带在IIH报文的类型长度值TLV中，或者所述请求报文具体为基于IS-IS协议的链路状态报文LSP，所述地址信息配置请求信息携带在LSP报文的类型长度值TLV中。
8.根据权利要求6所述的基于Vxlan接入虚拟化网络系统，其特征在于：所述服务器采用负载均衡方法对负载进行选择，所述负载均衡方法包括：所述服务器按下面公式计算后端服务器集群列表中的各个后端服务器的负载值：
后端服务器的负载值＝k1*cpu使用量+k2*处理器性能+k3*内存余量+k4*带宽资源；
其中，所述k1为cpu使用量所对应的权值，所述k2为处理器性能所对应的权值，所述k3为内存余量所对应的权值，所述k4为带宽资源所对应的权值；所述服务器选择负载值最小的后端服务器作为指定后端服务器。
9.根据权利要求6所述的基于Vxlan接入虚拟化网络系统，其特征在于：所述网络控制器包括信息处理模块，所述信息处理模块用于对信息进行处理，所述信息处理模块中信息处理方法包括利用训练矩阵对人工神经网络进行训练，得到预测模型，所述预测模型包括：初始化人工神经网络的初始参数，所述初始参数包括第一权重矩阵Win、第二权重矩阵Wout、第一偏置矩阵bin、第二偏置矩阵bout。
10.根据权利要求9所述的基于Vxlan接入虚拟化网络系统，其特征在于：所述预测模型中对预测结果的计算包括以下公式：
Yin＝XinWin+bin
Xout＝fLSTM(Yin)
Yout＝frelu(XoutWout+bout)；
其中，Xin为训练矩阵，Yin为第一输出矩阵，Xout为第二输出矩阵，Yout为第三输出矩阵，frelu()为修正线性单元激活函数，fLSTM()为LSTM层对应的函数；
所述预测模型是由目标函数收敛的情况下，停止训练得到，且计算目标函数的值，具体公式如下：
Figure FDA0003230376450000041
其中，Y0为Xin中的行向量，||Yout-Y0||2为计算所述Yout减去Y0得到的矩阵中各个元素的平方和，Δn为第n个优化目标且与所述Win、Wout、bin、bout相关，αn为第n个优化目标的权重，loss为目标函数的值。
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