[发明专利]报文转发方法和装置

说明书

技术领域

本申请涉及网络通信技术，特别涉及报文转发方法和装置。

背景技术

在数据中心(DC)中，网络设备比如交换机主要包含通用CPU和物理ASIC芯片，具体如图1所示。下面分别对通用CPU和物理ASIC芯片进行描述：

通用CPU：

通用CPU是设备的软件部分，一般用于协议状态的维护和处理、用户配置处理的下发，ASIC硬件表项的生成、下发、更新、删除等，为提高处理性能，目前通用CPU由多核处理器组成。

简单说来，多核处理器，是在同一个硅晶片上集成多个独立物理核(Core)的器件，如图1所示，通用CPU的多核处理器由Core1至N组成。所谓Core，就是指处理器内部负责计算、接受/存储命令、处理数据的执行中心，可以理解成一个单核CPU。每个Core都具有独立的逻辑结构，包括缓存、执行单元、指令级单元和总线接口等逻辑单元，通过高速总线、内存共享进行通信。在实际工作中，多个Core协同处理任务，以达到性能倍增的目的。

随着网络业务发展越来越灵活，通用CPU也越来越多地用于网络产品的系统设计中。它的主频一般都很高，到2～3G左右，超流水线设计，具有很高的系统运算性能。

物理ASIC芯片：

物理ASIC芯片是设备的硬件部分，一般用于利用自身维护的硬件转发表项(ARP/FIB/MAC…)等实现数据报文的快速转发。物理ASIC芯片的出现是为了应对目前网络带宽需求爆炸式增长应运而生的。它将IP转发、MAC转发以硬件的方式固化下来，轻易达到几十个G的包转发性能，这是传统嵌入式CPU以及通用CPU根本无法企及的。因此，ASIC芯片在二、三层以太网交换机中得到了充分的应用。

在DC中，基于虚拟化技术，DC中的任一网络设备可以虚拟化为多个虚拟机(VM)，该虚拟出的每一VM配置独立的虚拟网卡(VNIC)，也配置独立的IP地址和MAC地址。

DC的网络设备比如图2所示的三层交换机在首次访问任一VM时，会先进行ARP学习，学习该VM的MAC地址，生成与该学习的MAC地址相关的ARP表项，同时生成该VM的主机路由，将该生成的ARP表项和主机路由对应下发至物理ASIC芯片。

例如若要访问VM3，此时DC三层交换机发现本地不存在VM3的主机路由和ARP表项，则DC三层交换机通过广播ARP请求报文学习VM3的MAC地址，生成该VM3的主机路由并对应下发至物理ASIC芯片。

从上述应用情况不难看出，在数据中心大量使用VM技术的应用场景下，数据中心的网络设备需要下发每一VM的主机路由至物理ASIC芯片，这会消耗掉物理ASIC芯片大量的路由表项资源。而一般而言，物理ASIC芯片所支持的表项资源通常比较有限，因此上述应用场景下对路由表项资源的消耗导致一些设备难以满足应用要求。

发明内容

本申请提供了报文转发方法和装置，以有效节约物理ASIC芯片的硬件表项资源。

本申请提供的技术方案包括：

一种报文转发方法，该方法中，从网络设备的通用CPU中独立出至少一个Core作为虚拟ASIC芯片，该方法包括：

所述虚拟ASIC芯片存储网段路由，所述网段路由的IP地址前缀覆盖了所述网络设备连接的主机IP地址，所述网段路由的出端口为连接所述通用CPU的端口；

所述虚拟ASIC芯片接收并存储通用CPU下发的主机路由，从已存储的网段路由中找到与所述主机路由中主机IP地址对应的网段路由，修改该网段路由的出端口为连接所述虚拟ASIC芯片的端口，并下发至所述网络设备的物理ASIC芯片；

所述物理ASIC芯片接收到报文时，在所述物理ASIC芯片中找到与所述目的IP地址对应的网段路由，通过该网段路由中的出端口转发所述报文至所述虚拟ASIC芯片；

所述虚拟ASIC芯片接收到报文时，确定所述虚拟ASIC芯片中存在与所述报文的目的IP地址匹配的主机路由，则通过该存在的主机路由中的出端口转发所述报文，确定所述虚拟ASIC芯片中不存在与所述报文的目的IP地址匹配的主机路由，则在所述虚拟ASIC芯片中找到与所述目的IP地址对应的网段路由，通过该网段路由中的出端口转发所述报文至所述通用CPU。

一种报文转发装置，该装置应用于数据中心DC中的网络设备，包括：通用CPU、虚拟ASIC芯片和物理ASIC芯片；

虚拟ASIC芯片，其由从所述网络设备的通用CPU中独立出的至少一个Core担任，包括：存储单元、路由下发单元和报文转发单元；