[发明专利]网络设备、地址解析方法、网络和缓存表减小方法

说明书

提供了一种布置在数据中心的存取段与互连层之间的接口处的网络设备。网络设备包括地址解析处理器，该地址解析处理器被配置成接收寻址至网络设备的传输域内的虚拟机的地址请求。该地址请求指定源层2地址，请求数据中心中的目标虚拟机的层2地址，并且指定目标虚拟机的层3地址。该网络设备还被配置成通过第一存取段传输本地消息，本地消息请求具有指定的层3地址的虚拟机的相应的层2地址。响应于接收到应答，网络设备向所指定的源层2地址传输消息以提供网络设备的层2地址和所指定的层3地址。

相关申请的交叉引用

本发明要求以下四个在先申请的优先权：(1)2011年12月16日提交的美国临时专利申请No.61/576,741；(2)2011年12月21日提交的美国临时专利申请No.61/578,604；(3)2012年2月27日提交的美国临时专利申请No.61/603,854；以及(4)2012年5月10日提交的美国临时专利申请No.61/645,440，所有这四个在先申请的全部公开内容通过引用合并到本文中。

技术领域

本公开内容涉及连网虚拟机(VM)的地址解析，包括但不限于存在于大规模数据中心中的那些连网虚拟机，在大规模数据中心中VM可以从一个系统迁移至另一系统同时需要在迁移之后维持它们的网络连接。

背景技术

本文中所提供的背景技术描述用于总体上呈现本公开内容的上下文的目的。当前署名的发明人的工作(到该背景技术部分中描述的程度)以及在提交时可能无法以其它方式作为现有技术的衡量的说明书的各方面，既非明确地也非隐含地承认是本公开的现有技术。

大规模数据中心可以同时服务于成百上千的VM。VM存在于可以更普遍地被认为是存取段的互连的物理设备上。多个存取段借助于可以更普遍地被理解为互连层的网络等来彼此通信。将存取段与互连层接口连接的设备通常可以被理解为边缘设备。因此，一个存取段上的VM可以向不同存取段上的另一VM发送通信消息。然而，这需要其他VM的地址的知识。

由于所涉及的运行参数，大规模数据中心的需求的复杂性被放大了。以刚提及的情况为例，在其中第一存取段中的第一VM需要学习第二VM的层2地址。作为建立通信的一个步骤，第一VM广播地址解析协议(ARP)请求(或邻居发现(ND)协议请求)。广播请求消息的目的是请求第二VM的层2网络地址。这样，在存在多个地址段的情况下，这样的ARP/ND广播请求消息经由互连层传输至多个存取段，甚至传输至第二VM不是其成员的存取段。这样的广播消息被发送给多个存取段的范围通常可以被认为是广播域。

在如上述连网的大规模数据中心中，一个吸引人的特征是，允许虚拟机从一个存取段移动至另一存取段，在迁移之后始终保持Vm的层2和层3网络地址不变。然而，这个特征的一个副作用是对于ARP协议和ND协议等，由于虚拟机可能迁移至与互连层对接的任何存取段，所以层2广播域可能显著放大。

发明内容

本公开内容的一个或多个实施方式涉及减小ARP协议和ND协议等的广播域，同时保持虚拟机的层3网络地址和层2网络地址甚至在它们迁移至被配置成允许层2广播域减小的网络设备、迁移至位于存取段的边缘处的网络设备之后也不变，并且涉及减小记录层3和层2地址相关性的缓存(cache)的大小。

根据一个实施方式，提供了一种布置在数据中心的第一存取段与互连层之间的接口处的网络设备，其中网络设备包括地址解析处理器，该地址解析处理器被配置成接收寻址至网络设备的传输域(通常为广播域)中的虚拟机的地址请求，该地址请求：指定源层2地址，请求数据中心中的目标虚拟机的层2地址，以及指定目标虚拟机的层3地址。该网络设备还被配置成：通过第一存取段传输本地消息，该本地消息请求具有与指定的层3地址相对应的相应的层3地址的虚拟机的相应的层2地址；以及响应于从具有指定的层3地址的虚拟机接收到对本地消息的本地应答，向指定源层2地址传输 应答消息，该应答消息提供网络设备的层2地址和具有所指定的层3地址的虚拟机的层3地址。