[发明专利]一种基于可编程交换机的虚拟网服务质量实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域，尤其涉及一种基于可编程交换机的虚拟网服务质量实现方法。

背景技术

互联网在过去的几十年中取得了巨大的成功，它为人们提供了一个全新的交换信息、接受信息的平台。它的广泛普及，促进了网络技术的发展和应用。然而，规模巨大的网络同时也限制了它将来的发展。比如，以当前的网络的规模和大小，部署新的网络技术无疑十分困难。网络的虚拟化技术为允许网络的多体系结构提供了一个有力的解决方案。网络虚拟化是指通过虚拟链路将虚拟路由器连接起来，在这个虚拟的网络拓扑上使用不同的协议为用户提供一组服务。网络服务提供商所提供服务的多样化促进了虚拟网的发展。虚拟网正被广泛部署在物理网。

在网络虚拟化技术高速发展的背后，是服务质量保证方面的众多挑战。现有的虚拟网服务质量保证方法，有基于软件的，有基于硬件的。基于软件的方法效率低下，基于硬件的方法代价昂贵，并且灵活性有限。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于可编程交换机的虚拟网服务质量实现方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于可编程交换机的虚拟网服务质量实现方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：数据包通过8个输入端口之一进入数据链路层；

步骤二：输入仲裁器选择一个输入端口的数据包，送入网络层；

步骤三：网络层对数据包进行选路，按照网络协议的要求进行必要的修改：网络层在每一个数据包的头部之前添加一个辅助头部，用来标记该数据包即将进入的输出队列；

步骤四：选路完毕的数据包送入质量保证模块进行调度；

步骤五：经过调度的数据包进入输出队列：分析数据包的辅助头部，放入各个不同的输出队列；

步骤六：数据包通过8个不同的端口，从数据链路层输出。

本发明的有益效果是，本发明通过使用CoS技术和低成本的FPGA硬件设备，降低了虚拟网服务质量保证的成本，其实现方法简便，服务质量得到显著保证。

附图说明

图1是基于FPGA硬件的虚拟网服务质量保证模块的结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图详细说明本发明。

步骤一：数据包通过8个输入端口之一进入数据链路层。

NetFPGA硬件共有8个输入端口，4个1G以太网端口，4个DMA端口。数据包通过其中之一进入数据链路层。

步骤二：输入仲裁器选择一个输入端口的数据包，送入网络层。

目前的实现方式是采用轮询的形式，逐个选取数据包送入网络层。

步骤三：网络层对数据包进行选路，按照网络协议的要求进行必要的修改。

选路的方式取决于具体使用的网络层协议。本发明不依赖于具体的网络层协议，可以使用TCP/IP，也可以使用OpenFlow这样的SDN协议。基本的要求是改网络层协议支持VLAN标签（共16位）。网络层将在每一个数据包的头部之前添加一个辅助头部，用来标记该数据包即将进入的输出队列，供步骤五使用。

步骤四：选路完毕的数据包送入质量保证模块进行调度。

该步骤是本发明的核心。

每一个从网络层输出的数据包都或者不带VLAN标签（此时认为优先级最低，为0）或者带有VLAN标签（使用VLAN的PCP字段标识其优先级，共12位，可标识4096个优先级，附图中为方便示例，使用其高2位标识从低到高的优先级）。

利用FPGA硬件中的组合逻辑资源，在质量保证模块中生成一个过滤器子模块。该模块通过分析数据包头部的VLAN标签中的PCP字段，识别出数据包的优先级。该优先级作为送入不同优先级队列的依据。在本示例中，不带VLAN标签或者PCP高2位为00的数据包被识别为优先级0，VLAN PCP末2位为01的数据包被识别为优先级1，VLAN PCP高2位为10的数据包被识别为优先级2，VLAN PCP高2位为11的数据包被识别为优先级3。

质量保证模块中对每一种可识别的优先级建立了一条队列，优先级越高，队列长度越大。队列完全使用FPGA硬件资源实现。NetFPGA硬件提供了Block RAM硬件资源，可以直接利用Block RAM资源生成四条硬件队列，最高优先级的队列最长，最低优先级的队列最短。经过过滤器分析的数据包依据优先级进入四条硬件队列。