[发明专利]分布式虚拟交换机系统的报文转发方法及设备

说明书

技术领域

本申请涉及网络通信技术领域，特别涉及一种分布式虚拟交换机系统的报文转发方法及设备。

背景技术

EVB（Edge Virtual Bridging，边缘虚拟桥接）技术分为交换机EVB技术和服务器（station）EVB技术两种，其中，服务器EVB技术应用于数据中心服务器，具体是在数据中心服务器上的虚拟交换机中实现，用于简化虚拟服务器的流量转发实现，对虚拟服务器的网络交换、流量管理和策略下发进行集中控制，并能在虚拟迁移时实现网络管理和策略的自动迁移。

支持EVB的虚拟交换机分为VEB（Virtual Ethernet Bridge，虚拟边缘交换机）和VEPA（Virtual Edge Port Aggregator，虚拟边缘端口汇聚）两种。在服务器上采用纯软件方式的VEB实现方式简单，且技术兼容性好，但也面临着诸如占用CPU（中央处理器）资源导致虚拟机性能下降，以及虚拟机流量监管、虚拟机的网络策略实施以及管理可扩展性等问题。

如图1所示，VEPA将虚拟机（Virtual Machine，VM）产生的网络流量全部交由与服务器相连的物理交换机ToR（Top of Rack switch，机架顶部交换机，也可称为边缘交换机）进行处理，即使同一台服务器上的VM之间的数据流，也将在ToR上查表处理后，再回到目的VM上。VEPA方式不仅借助ToR解决了VM间流量转发，同时还实现了对VM数据流的监管，并且将VM接入层网络纳入到传统服务器接入网络管理体系中。

OpenFlow（开放流，OF）是斯坦福大学发起的一种网络技术，它使传统的二层和三层交换机具备了细粒度流转发能力，即传统的基于MAC（Media Access Control，媒体访问控制）的网包转发，基于IP（Internet Protocol，因特网协议）的路由转发，被拓展到了基于多域网包包头描述的流转发。同时，传统的控制层面从转发设备中剥离出来，所有转发行为的决策从交换机自身“迁移”到了某个集中控制器上，该控制器支持OpenFlow，又称为OpenFlow控制器。

每一个OF交换机（Switch）都有一张流表（Flow Table），用于进行包查找和转发。OpenFlow交换机可以通过OpenFlow协议经一个安全通道（Secure Channel）连接到外部的OpenFlow控制器（controller），对流表进行查找和管理，如图2所示。

流表包括：包头域（header fields），活动计数器（counters）以及0个或多个执行动作（actions）。OF交换机在接收到一个数据包之后，根据该数据包的包头中的多个域的值，在流表中查找匹配表项，如果查找到了匹配表项，则按照该匹配表项中的执行行动对该数据包进行相应处理，否则，通过安全通道将该数据包转发到控制器，由控制器来决策该数据包的执行行动。按照执行行动可以将数据包转发到一个或者多个接口。

包头域中可以包括12个域，具体为：入端口（Ingress Port）、Ethernet（以太网）源地址、Ethernet目标地址、Ethernet类型、VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）ID（标识）、VLAN优先级、IP源地址、IP目标地址、IP协议、IP ToS（Typeof Service，服务类型）比特位、TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）/UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）目标端口、TCP/UDP源端口。每一个域的值可以是一个确定值或者所有值（any），更准确的匹配可以通过掩码实现。

计数器可以针对每张表、每个流、每个端口、每个队列来维护。计数器用来统计流量的一些信息，例如活动表项、查找次数、发送包数等。

流表中的每一个表项对应于0个或者多个执行行动，如果一个表项中没有执行行动，则默认为丢弃。多个执行行动的执行需要依照优先级顺序依次进行。另外，OF交换机可以对不支持的执行行动返回错误（unspported flow error）。