[发明专利]转发表缩减和多路径网络转发

说明书

相关申请交叉引用

本申请要求2004年10月22日提交的题为“FC Over Ethernet”的美国临时申请No.60/621,396(律师案卷号No.CISCP404P)和2005年6月14日提交的题为“Forwarding Table Reduction and Multipath NetworkForwarding”的美国申请No.11/152,991(律师案卷号No.CISCP431)的优先权，这些申请整体通过引用结合于此。

背景技术

图1示出了简单的网络100，网络100包括第2层以太网交换机(或IEEE 802.1D网桥)101、102和103。根据生成树协议(“STP”)，网络100中的一个设备(在本示例中是设备102)将根据各种标准被指定为“根”。例如，根设备之所以被选出是因为该设备最接近网络中央。

根据STP，根设备102是跨越网络中的所有网桥的无环树拓扑的根。该拓扑将不允许流量在某些链路上流动(例如，链路104)，以避免形成环路并且允许网络设备执行正确转发分组所要求的学习。信息利用STP在网桥之间被传递，使得每个网桥可以独立地判定阻塞哪个(哪些)端口来形成树拓扑。在这种拓扑中，基于网桥102是根网桥这一事实，网桥103将阻塞其端口109从而断开环。

(尽管这些术语在由本领域技术人员使用时可能有不同的含义，但是术语“分组”和“帧”在这里有时会别互换地使用。)例如，如果尚未发生学习，则当主机A第一次发送帧110到主机C时，交换机101将从A接收到该帧，并且泛洪到所有未阻塞的端口。当交换机102在端口107上接收到帧110时，交换机102学习到A在端口107的方向上，并且将泛洪到除端口107之外的所有未阻塞端口。类似地，交换机103将在端口108上接收到帧110，并且将学习到A在端口108的方向上。

尽管生成树协议提供了有序的分组流，但是该协议不允许使用网络中的所有链路。但是，阻塞链路很有用。成环可能是通过阻塞端口来创建树拓扑解决的最大的问题。例如，如果链路104未被阻塞，则帧将在设备101、102和103之间顺时钟和逆时钟循环。如果链路104尚未被阻塞，则交换机103将在端口109上接收到来自A的帧，并且随后将学习到A在109的方向上。这种学习的改变将不断重复，并且因此帧将有时经由端口108有时经由端口109被转发到A。此外，分组将无序地到达，因为后发送的分组可能沿较短的路径(链路104)，因此在先发送的经由链路105和106的分组之前到达。

此外，当前的转发技术要求日益增大(因此更昂贵)的专门用于转发表的存储器。再次参见图1，刀片(blade)服务器被附接到端口112；刀片交换机115具有16个附接的刀片120，每个刀片在本示例中充当一个服务器。包括刀片服务器中的每个刀片在内的网络中的每个设备具有全球唯一的40位的媒体访问控制(“MAC”)地址。刀片服务器正变得日益常见，因此向网络添加了极大数量的MAC地址。

此外，在不远的将来，单个物理服务器充当多个虚拟机可能变得很普遍。在这种示例中，每个服务器120充当16个虚拟机，因此每个都需要16个MAC地址。这使得附接到刀片交换机115的设备要求总共256个MAC地址，每个都经由端口112发送和接收帧。如果交换机103是256端口交换机，可以设想每个端口可能具有一个附接的设备，该设备具有相当多的MAC地址。这意味着超过65,000(256²＝65,536)个MAC地址可能被与单个交换机的端口相关联。如果交换机101和103每个都有超过65,000个关联的MAC地址，则仅仅对于两个交换机，根交换机102的转发表就将需要存储超过130,000个48位的MAC地址。因此，随着数目日益增多的物理和虚拟设备被部署到网络中，转发表也变得越来越大，并且关联的存储设备要求更大的容量并且变得日益昂贵。

所以，期望解决至少一些现有技术的缺点。例如，期望使用根据生成树协议通常会被阻塞的链路。此外，期望改进当前部署的转发方法和设备，使得可以部署较小的转发表和关联的存储器。

发明内容