一種對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)隧道加速的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，特別涉及一種對(duì)虛擬化數(shù)據(jù)中心內(nèi)虛擬網(wǎng)絡(luò)隧道進(jìn)行加速的方法及系統(tǒng)。
技術(shù)背景
[0002]隨著虛擬化數(shù)據(jù)中心的廣泛應(yīng)用，虛擬網(wǎng)絡(luò)在虛擬化數(shù)據(jù)中心多租戶網(wǎng)絡(luò)隔離、靈活部署上起著至關(guān)重要的作用，主流的虛擬網(wǎng)絡(luò)隧道技術(shù)如VXLAN、NVGRE、GRE和GENEVE等，都采用IP或UDP封裝使得現(xiàn)有物理IP網(wǎng)絡(luò)不需要任何改造即可實(shí)施虛擬網(wǎng)絡(luò)。但在一些典型的應(yīng)用場(chǎng)景中如NFV，業(yè)務(wù)負(fù)載大多數(shù)為長(zhǎng)度較小的報(bào)文，這些隧道技術(shù)從性能和效率方面面臨很大的問(wèn)題。比如對(duì)于64字節(jié)的業(yè)務(wù)負(fù)載，使用傳統(tǒng)UDP加上VXLAN的封裝需要加上50字節(jié)的額外包頭，有效負(fù)載只有56%。在虛擬數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的典型部署中，同一接入交換機(jī)或匯聚交換機(jī)下的多臺(tái)服務(wù)器上的隧道端點(diǎn)都是以太網(wǎng)可達(dá)的，而且這種隧道在虛擬數(shù)據(jù)中心內(nèi)部大量存在，這種情況下，IP或UDP的封裝包頭都是無(wú)用信息而且消耗額外帶寬和計(jì)算資源。對(duì)于64字節(jié)的業(yè)務(wù)負(fù)載，如果采用以太網(wǎng)報(bào)頭加上VXLAN的封裝，有效負(fù)載將大大提升到74.4%。
[0003]因此，本領(lǐng)域存在著對(duì)改進(jìn)的隧道加速解決方案的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)敘述的方法和裝置用于對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)隧道進(jìn)行加速，從而提升虛擬網(wǎng)絡(luò)性能和效率，同時(shí)不影響使用隧道的虛擬網(wǎng)絡(luò)解決方案的業(yè)務(wù)邏輯。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)隧道進(jìn)行加速的方法，應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心虛擬網(wǎng)絡(luò)隧道端點(diǎn)，該方法包括:隧道端點(diǎn)在收到創(chuàng)建第一隧道的指令后，觸發(fā)建立一條第一隧道類型基于以太網(wǎng)封裝的第二隧道的過(guò)程，若隧道端點(diǎn)與對(duì)端處于同一以太網(wǎng)廣播域并且對(duì)端也支持該隧道類型基于以太網(wǎng)的封裝，則第二隧道建立成功，之后所有基于第一隧道的流量切換到第二隧道。
[0005]在前述實(shí)施例的上下文中，第一隧道封裝格式為IP或UDP報(bào)頭加上隧道頭加上原始以太網(wǎng)報(bào)文，隧道類型包括VXLAN、GRE、NVGRE和GENEVE。
[0006]在前述實(shí)施例的上下文中，第二隧道封裝格式為以太網(wǎng)報(bào)頭加上隧道頭加上原始以太網(wǎng)報(bào)文，第二隧道的隧道頭與第一隧道的隧道頭一致。
[0007]在前述實(shí)施例的上下文中，第二隧道的隧道類型由以太網(wǎng)報(bào)頭中的以太網(wǎng)類型唯一標(biāo)示，VXLAN、GRE、NVGRE和GENEVE隧道類型在以太網(wǎng)的封裝使用不同的以太網(wǎng)類型。
[0008]在前述實(shí)施例的上下文中，第二隧道的建立、切換過(guò)程由隧道端點(diǎn)自動(dòng)完成，任意一隧道端點(diǎn)不支持請(qǐng)求的隧道類型的以太網(wǎng)封裝，或兩隧道端點(diǎn)不在同一以太網(wǎng)廣播域，第二隧道不會(huì)被成功建立。
[0009]在前述實(shí)施例的上下文中，第二隧道建立過(guò)程中，第一隧道保持正常通信。
[0010]本發(fā)明的其他實(shí)施例提供了一種可由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)處理器讀取的程序存儲(chǔ)設(shè)備，其有形地包含可由所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行以便實(shí)施用于虛擬網(wǎng)絡(luò)隧道加速的方法步驟的指令程序，所述方法步驟包括:網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在收到創(chuàng)建隧道的指令后，觸發(fā)與對(duì)端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備建立一條對(duì)應(yīng)隧道類型基于以太網(wǎng)封裝隧道的過(guò)程，若網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與對(duì)端處于同一以太網(wǎng)廣播域并且對(duì)端也支持該隧道類型基于以太網(wǎng)的封裝，則以太網(wǎng)隧道建立成功，之后所有基于原隧道的流量切換到以太網(wǎng)隧道。
[0011]在前述的實(shí)施例中，該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以是交換機(jī)和網(wǎng)關(guān)設(shè)備。
[0012]本發(fā)明實(shí)施例的其他特征將從附圖和后面的詳細(xì)敘述中更明顯得到。
[0013]本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)為顯著提升了網(wǎng)絡(luò)性能和帶寬利用率，并去除了封裝、解封裝無(wú)用報(bào)頭帶來(lái)的計(jì)算資源額外消耗，而且對(duì)于使用隧道的虛擬網(wǎng)絡(luò)解決方案不需要任何邏輯修改。此外，該方法是與普通隧道端點(diǎn)完全兼容，并且以太網(wǎng)隧道建立過(guò)程中，建立好的基于IP或UDP封裝的隧道可以承載業(yè)務(wù)報(bào)文，保證業(yè)務(wù)不間斷。
【附圖說(shuō)明】
[0014]在附圖中的視圖中借助舉例方式對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，這些實(shí)施例并非起局限作用，附圖中類似的參考數(shù)字將表示類似的元件，其中:
[0015]圖1是從概念上描述可以應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目驁D，圖中僅以VXLAN隧道類型為例。
[0016]圖2是從概念上描述了隧道加速端點(diǎn)的模塊圖。
[0017]圖3描述了以太網(wǎng)隧道的報(bào)文格式。
[0018]圖4描述了以太網(wǎng)隧道控制報(bào)文格式。
[0019]圖5描述了以太網(wǎng)隧道的控制報(bào)文TLV選項(xiàng)的格式。
[0020]圖6描述了創(chuàng)建隧道的流程圖。
[0021]圖7描述了隧道加速端點(diǎn)的靜態(tài)表用于存儲(chǔ)支持的以太網(wǎng)封裝的隧道類型。
[0022]圖8描述了隧道加速端點(diǎn)的動(dòng)態(tài)表用于存儲(chǔ)以太網(wǎng)隧道的狀態(tài)。
[0023]圖9描述了以太網(wǎng)隧道建立過(guò)程的狀態(tài)機(jī)。
[0024]圖10描述了報(bào)文的發(fā)送流程。
[0025]圖11描述了報(bào)文的接收過(guò)程。
[0026]圖12是可以使用本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本申請(qǐng)敘述了用于對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)隧道進(jìn)行加速，從而提升網(wǎng)絡(luò)性能和效率的方法和系統(tǒng)。本申請(qǐng)實(shí)施的技術(shù)方案中，隧道加速端點(diǎn)在支持基于IP或UDP封裝的隧道類型的基礎(chǔ)上，新增對(duì)應(yīng)的隧道類型在以太網(wǎng)的封裝，使得隧道的元數(shù)據(jù)完全包含在基于以太網(wǎng)封裝的隧道中，從而對(duì)于使用隧道的虛擬網(wǎng)絡(luò)解決方案不需要任何業(yè)務(wù)邏輯修改。在收到創(chuàng)建基于IP或UDP封裝的隧道的指令后，隧道加速端點(diǎn)會(huì)觸發(fā)建立對(duì)應(yīng)隧道類型的基于以太網(wǎng)封裝的隧道的過(guò)程，如果對(duì)端也支持該隧道類型基于以太網(wǎng)的封裝并且該兩端點(diǎn)處于同一以太網(wǎng)廣播域，則兩隧道端點(diǎn)建立該隧道類型基于以太網(wǎng)封裝的隧道并切換到該隧道。
[0028]在后面的敘述中，為了提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的全面理解，公開(kāi)了許多特定的詳細(xì)內(nèi)容。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白，在不具有這些具體細(xì)節(jié)中的某些細(xì)節(jié)的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。在其他實(shí)例中，采用框圖的形式顯示了周知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備。
[0029]術(shù)語(yǔ)
[0030]隧道:將一種通信協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)文封裝在第二種通信協(xié)議的報(bào)頭內(nèi)，從而封裝后的報(bào)文可以在支持第二種通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)上傳輸。第二種通信協(xié)議通常為通用協(xié)議報(bào)頭(如Ethernet、IP或UDP等)加上隧道特定的報(bào)頭用于傳輸額外的信息。隧道建立在支持第二種通信協(xié)議的兩節(jié)點(diǎn)之間，節(jié)點(diǎn)可以為交換機(jī)，路由器，服務(wù)器，虛擬機(jī)或別的支持該通信協(xié)議的設(shè)備。
[0031]隧道類型:通常用來(lái)指定隧道特定的報(bào)頭格式。
[0032]VN1:虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)示，長(zhǎng)度為24位用來(lái)唯一標(biāo)示一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)。
[0033]VXLAN: —種隧道類型，8字節(jié)長(zhǎng)度，攜帶VNI以及網(wǎng)絡(luò)策略相關(guān)的信息，通常封裝在UDP之上。
[0034]GRE:一種隧道類型，包含可選字段，VNI通常編碼于key可選字段中，在虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，通常封裝在IP之上。
[0035]NVGRE:一種隧道類型，8字節(jié)長(zhǎng)度，基于GRE攜帶VNI，通常封裝在IP之上。
[0036]GENEVE:一種隧道類型，最短8字節(jié)長(zhǎng)度，攜帶VNI，可擴(kuò)展報(bào)文長(zhǎng)度以攜帶更多上下文信息，通常封裝在UDP或IP之上。
[0037]隧道端點(diǎn):用于建立隧道的裝置，基本功能為將第一種通信協(xié)議報(bào)文封裝在第二種通信協(xié)議報(bào)頭內(nèi)，以及將第二種通信協(xié)議報(bào)頭解封裝為第一種通信協(xié)議報(bào)文。
[0038]隧道加速端點(diǎn):在本申請(qǐng)中特指具備將VXLAN、NVGRE, GRE或GENEVE封裝在以太網(wǎng)報(bào)頭中能力的隧道端點(diǎn)。
[0039]BFD:雙向鏈路傳輸檢測(cè)，通常用于檢測(cè)端到端的鏈路連通性，如隧道等。
[0040]LSO:TCP大包分片卸載，利用網(wǎng)卡的硬件對(duì)TCP大報(bào)文進(jìn)行分片以降低主機(jī)CPU消耗。
[0041]校驗(yàn)檢查卸載:利用網(wǎng)卡的硬件對(duì)報(bào)文進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算以降低主機(jī)CPU消耗。
[0042]ARP proxy:ARP代理，是幫助一主機(jī)對(duì)來(lái)自另一子網(wǎng)的對(duì)該主機(jī)IP地址的ARP請(qǐng)求進(jìn)行應(yīng)答。它能使得在不影響路由表的情況下添加一個(gè)新的Router，使得子網(wǎng)對(duì)該主機(jī)來(lái)說(shuō)變得更透明化。
[0043]交換機(jī):指根據(jù)以太網(wǎng)報(bào)頭進(jìn)行報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的系統(tǒng)，也可提供安全訪問(wèn)控制、流量控制和隧道等功能。其可以為物理設(shè)備也可以為在虛擬宿主機(jī)中的軟件系統(tǒng)。
[0044]網(wǎng)關(guān):指一種將多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接在一起的系統(tǒng)。其可以為物理設(shè)備也可以為以虛擬機(jī)的形式提供網(wǎng)關(guān)功能的軟件系統(tǒng)。
[0045]以太網(wǎng)廣播域:指一種二層網(wǎng)絡(luò)，連接于此網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備均可收到目的地址為廣播地址的以太網(wǎng)報(bào)文。
[0046]圖1是從概念上描述可以應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目驁D，圖中僅以VXLAN隧道類型為例。