虛擬機(jī)架拓?fù)涔芾淼闹谱鞣椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及數(shù)據(jù)網(wǎng)，尤其涉及虛擬機(jī)架架構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)允許許多不同的計(jì)算設(shè)備，例如，個(gè)人電腦、IP電話設(shè)備或服務(wù)器相互通信和/或與附接至網(wǎng)絡(luò)的各種其他網(wǎng)絡(luò)單元或遠(yuǎn)程服務(wù)器通信。例如，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可以包括但不限于城市以太網(wǎng)或企業(yè)以太網(wǎng)，其支持包括(例如)IP語(yǔ)音(VoIP)、數(shù)據(jù)和視頻應(yīng)用在內(nèi)的多個(gè)應(yīng)用。這樣的網(wǎng)絡(luò)按常規(guī)包括很多用于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)路由流量的互連節(jié)點(diǎn)，一般將其稱為交換機(jī)或路由器。
[0003]往往在各種節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)的特定區(qū)域內(nèi)的位置的基礎(chǔ)上對(duì)它們進(jìn)行區(qū)分，通常根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模用兩個(gè)或三個(gè)“級(jí)”或“層”來(lái)表征所述位置。就常規(guī)而言，三級(jí)網(wǎng)絡(luò)由邊緣層、匯聚層和核心層構(gòu)成(而兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)則僅由邊緣層和核心層構(gòu)成)。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的邊緣層包括邊緣(又稱為接入)網(wǎng)絡(luò)，其通常提供從諸如局域網(wǎng)的企業(yè)網(wǎng)或本地網(wǎng)與城市或核心網(wǎng)的連接。邊緣/接入層是網(wǎng)絡(luò)的入口點(diǎn)，即，客戶網(wǎng)絡(luò)名義上附接至該層，駐留在邊緣層內(nèi)的交換機(jī)被稱為邊緣節(jié)點(diǎn)。不同類(lèi)型的邊緣網(wǎng)絡(luò)包括數(shù)字用戶線路、光纖同軸電纜混合網(wǎng)(hybrid fiber coax) (HFC)、光纖到戶和企業(yè)網(wǎng)，例如，校園網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)。邊緣節(jié)點(diǎn)可以為附接設(shè)備執(zhí)行(例如)L2交換功能。邊緣節(jié)點(diǎn)通常被連接至一個(gè)或多個(gè)企業(yè)交換機(jī)和/或客戶網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備，并且還連接至終接來(lái)自多個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)的接入鏈路的匯聚層。駐留在匯聚層內(nèi)的交換機(jī)被稱為匯聚交換機(jī)。匯聚交換機(jī)可以執(zhí)行(例如)經(jīng)由匯聚鏈路從邊緣節(jié)點(diǎn)接收的流量的L2交換和L3路由。匯聚層被連接至城市或核心網(wǎng)絡(luò)層，其執(zhí)行對(duì)從(三級(jí)網(wǎng)絡(luò)中的)匯聚交換機(jī)接收的或者從(二級(jí)網(wǎng)絡(luò)中的)邊緣節(jié)點(diǎn)接收的流量執(zhí)行L3或IP路由?？梢哉J(rèn)識(shí)到，在網(wǎng)絡(luò)的每一遞增層中的節(jié)點(diǎn)通常具有更大的容量和更快的吞吐量。
[0004]數(shù)據(jù)網(wǎng)所面臨的關(guān)鍵困難之一是需要網(wǎng)絡(luò)彈性，S卩，即使可能出現(xiàn)部件故障、鏈路故障等也能夠保持高可用性的能力，這一點(diǎn)對(duì)于提供令人滿意的網(wǎng)絡(luò)性能至關(guān)重要。網(wǎng)絡(luò)彈性可以部分地通過(guò)拓?fù)淙哂?，即，通過(guò)提供冗余節(jié)點(diǎn)(和冗余節(jié)點(diǎn)內(nèi)的冗余部件)和節(jié)點(diǎn)之間的多重物理通路，以及部分地通過(guò)L2/L3協(xié)議利用所述冗余從而在發(fā)生故障時(shí)收斂到備選路徑上以用于交換/路由通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)流來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0005]在一種已知的解決方案中，虛擬機(jī)架被用于提供冗余，其同時(shí)還提供提高的吞吐量和帶寬。在虛擬機(jī)架內(nèi)，兩個(gè)或更多物理以太網(wǎng)交換機(jī)可被耦合到一起，從而借助于統(tǒng)一控制面及配置文件形成作為單個(gè)交換機(jī)/路由器操作的單邏輯形式因子。通常通過(guò)建立和維護(hù)同步轉(zhuǎn)發(fā)表以及在運(yùn)行于交換機(jī)上的對(duì)應(yīng)/對(duì)等應(yīng)用之間交換控制信息來(lái)由虛擬機(jī)架主交換機(jī)管理路由和交換引擎冗余。因而，鄰居發(fā)現(xiàn)、最佳轉(zhuǎn)發(fā)路徑、故障探測(cè)和恢復(fù)必須在虛擬機(jī)架內(nèi)全部得到支持。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1示出了虛擬機(jī)架的實(shí)施例的示意性方框圖；
[0007]圖2示出了虛擬機(jī)架的另一實(shí)施例的示意性方框圖；
[0008]圖3示出了虛擬機(jī)架內(nèi)的交換機(jī)的實(shí)施例的示意性方框圖；
[0009]圖4和圖5示出了定制HelΙο協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)的示范性格式的實(shí)施例；
[0010]圖6和圖7是定制鏈路狀態(tài)PDU的示范性格式的實(shí)施例；
[0011]圖8示出了用于虛擬機(jī)架內(nèi)的拓?fù)涔芾淼姆椒ǖ膶?shí)施例的示范性流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的虛擬機(jī)架10的實(shí)施例。虛擬機(jī)架10包括兩個(gè)或更多以太網(wǎng)交換機(jī)20a、20b，它們一起形成了一個(gè)邏輯交換機(jī)。虛擬機(jī)架10具有外部節(jié)點(diǎn)用以向虛擬機(jī)架10轉(zhuǎn)發(fā)流量的媒體訪問(wèn)控制(MAC)地址和Internet (IP)協(xié)議地址。虛擬機(jī)架10內(nèi)的每一交換機(jī)20a、20b還分配有用于在交換機(jī)20a、20b之間進(jìn)行路由的唯一標(biāo)識(shí)符(即，用于駐留在交換機(jī)上的軟件部件之間的通信的IP地址或其他內(nèi)部標(biāo)識(shí)符)。
[0013]經(jīng)由虛擬組織鏈路(VFL) 50將以太網(wǎng)交換機(jī)20a、20b耦合到一起。VFL50為交換機(jī)20a、20b之間的信息交換提供連接，所述信息交換與流量轉(zhuǎn)發(fā)、MAC尋址、多播流、地址解析協(xié)議(ARP)表、層2控制協(xié)議(例如，生成樹(shù)、以太網(wǎng)環(huán)路防止、邏輯鏈路探測(cè)協(xié)議)、路由協(xié)議(例如，RIP、0SPF、BGP)以及將虛擬機(jī)架10連接至其他上游/下游節(jié)點(diǎn)的鏈路的狀態(tài)有關(guān)。在每一個(gè)交換機(jī)20a、20b內(nèi)維護(hù)用于外部節(jié)點(diǎn)的MAC地址/轉(zhuǎn)發(fā)表，從而能夠使交換機(jī)20之間的橋接或路由包能夠抵達(dá)外部目的地設(shè)備。例如，在包將從虛擬機(jī)架10內(nèi)的一個(gè)交換機(jī)(例如，交換機(jī)20a)被路由至另一交換機(jī)(例如，交換機(jī)20b)以用于傳輸給外部目的地設(shè)備時(shí)，將預(yù)先計(jì)劃的報(bào)頭加到所述包上，該報(bào)頭包括源交換機(jī)20a的標(biāo)識(shí)符和目的地交換機(jī)20b的標(biāo)識(shí)符。
[0014]交換機(jī)20a、20b是單獨(dú)的物理交換機(jī)，每一個(gè)都可作為獨(dú)立的交換機(jī)操作?？梢詫⒔粨Q機(jī)20a、20b —起包裝到單個(gè)物理機(jī)架內(nèi)或者包裝到兩個(gè)或更多單獨(dú)的物理機(jī)架內(nèi)。根據(jù)機(jī)架配置，交換機(jī)20a和20b可以處于同一地理區(qū)域內(nèi)，例如，中央局或數(shù)據(jù)中心，或者可以處于單獨(dú)的地理位置上，例如，不同的建筑物或城市，以提供地理多樣性。
[0015]此外，虛擬機(jī)架10內(nèi)的交換機(jī)20a和20b可以是匯聚交換機(jī)、邊緣交換機(jī)或企業(yè)交換機(jī)。在交換機(jī)20a、20b是企業(yè)交換機(jī)的實(shí)施例中，將虛擬機(jī)架10向下游連接至局域網(wǎng)(LAN)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)終端設(shè)備，向上游連接至一個(gè)或多個(gè)邊緣交換機(jī)。在交換機(jī)20a、20b是邊緣交換機(jī)的實(shí)施例中，將虛擬機(jī)架10向下游連接至一個(gè)或多個(gè)企業(yè)交換機(jī)LAN和/或本地網(wǎng)內(nèi)的終端設(shè)備，向上游連接至一個(gè)或多個(gè)匯聚交換機(jī)或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，例如，城市/核心網(wǎng)80內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和/或路由器。在交換機(jī)20a、20b是匯聚交換機(jī)的實(shí)施例中，將虛擬機(jī)架10向下游連接至一個(gè)或多個(gè)邊緣交換機(jī)，向上游連接至城市/核心網(wǎng)80內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。在圖1中，虛擬機(jī)架10代表耦合至城市/核心網(wǎng)80內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)70的邊緣或匯聚交換機(jī)。
[0016]在實(shí)施例中，虛擬機(jī)架10和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)70之間的連接是由多機(jī)架鏈路集群(MC-LAO60形成的，在所述集群中，兩個(gè)或更多物理鏈路將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)70與虛擬機(jī)架10內(nèi)的交換機(jī)20a、20b中的兩者或更多連接，如2011年1月20日提交的發(fā)明名稱為“Systemand Method for Mult1-Chassis Link Aggregat1n” 的美國(guó)專利申請(qǐng) 13/010169 中所述，通過(guò)引用將其并入本文。例如，如圖1所示，各個(gè)外部物理鏈路將交換機(jī)20a、20b的每一個(gè)連接至城市/核心網(wǎng)80內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)70以形成MC-LAG 60。在示范性實(shí)施例中，虛擬機(jī)架10和/或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)70可以采用負(fù)載均衡技術(shù)分配跨越MC-LAG 60的所有可用鏈路的流量。例如，對(duì)于通過(guò)MC-LAG 60傳輸?shù)拿恳粋€(gè)包而言，基于涉及在源及目的地Internet協(xié)議(IP)或者媒體存取控制(MAC)地址信息上運(yùn)行的散列函數(shù)的負(fù)載均衡算法來(lái)選擇物理鏈路之一。
[0017]在另一實(shí)施例中，可以采用標(biāo)準(zhǔn)鏈路集群(LAG)或者其他干線或鏈路將交換機(jī)20a、20b連接至上游和/或下游節(jié)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)理解，文中采用的詞語(yǔ)“LAG”是指采用鏈路集合控制協(xié)議(LACP)的在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的多個(gè)物理鏈路的捆綁，以在其間形成單邏輯信道，所述鏈路集合控制協(xié)議(LACP)在2008年11月3日發(fā)布的IEEE 802.1AX-1EEE 802.3ad中定義。