[发明专利]实现分布式虚拟交换机系统的方法及设备

说明书

技术领域

本申请涉及虚拟化技术领域，特别涉及一种实现分布式虚拟交换机系统的方法及设备。

背景技术

随着数据中心业务日益增加，用户需求不断提高，数据中心的规模和功能日趋复杂，管理难度也越来越高。在这种情况下，整合数据中心、降低数据中心的管理成本，充分挖掘现有资源能力以适应更高的业务需求，成为企业数据中心的重要任务。对数据中心资源进行虚拟化，成为目前数据中心整合的重要趋势。

虚拟化技术通过对物理资源和提供的服务进行抽象化，让资源使用者和系统管理者不关心对象的物节，从而降低资源使用和管理的复杂度，提高使用效率。因而，对数据中心的虚拟化能够提高数据中心的资源利用率(如CPU(Center Processing Unit，中央控制器)利用率、存储容量等)，降低系统的能耗，并减少系统的设计、运行、管理和维护成本，从而实现整合的目标。

数据中心的虚拟化技术主要包括三个方面：网络虚拟化、存储虚拟化和服务器虚拟化，最主要的是服务器虚拟化。通过专用的虚拟化软件(如VMware)管理，一台物理服务器能虚拟出多台VM(Virtual Machine，虚拟机)，每个VM独立运行，互不影响，都有自己的操作系统和应用程序和虚拟的硬件环境，包括虚拟CPU、内存、存储设备、IO(Input Output，输入输出)设备、虚拟交换机等。

OpenFlow(OF，开放流)是一种新型的网络交换技术，它使传统的二层和三层交换机具备了细粒度流转发能力，即传统的基于MAC(Media Access Control，媒体访问控制)的网包转发以及基于IP(Internet Protocol，因特网协议)的路由转发，被拓展到了基于多域网包包头描述的流转发。同时，传统的控制层面从转发设备中剥离出来，所有转发行为的决策从交换机自身“迁移”到了某个外部的控制器上。

每一个OF交换机(Switch)都有一张流表，用于进行包查找和转发。OF交换机可以通过OF协议经一个安全通道连接到外部的控制器(Controller)，对流表进行查询和管理。

流表中包括：包头域(header fields)，活动计数器(counters)，0个或多个执行行动(actions)。在接收到一个数据包之后，根据该数据包的包头中的多个域的值，在流表中查找匹配表项，如果查找到了匹配表项，则按照该匹配表项中的执行行动对该数据包进行相应处理，否则，通过安全通道将该数据包转发到控制器，由控制器来决策该数据包的执行行动。按照执行行动可以将数据包转发到一个或者多个接口。

包头中包括12个域，具体为：进入接口，Ethernet(以太网)源地址、Ethernet目标地址、类型、VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)ID(标识)、VLAN优先级、IP源地址、IP目标地址、协议、IP ToS(Type of Service，服务类型)位、TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)/UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)目标端口、TCP/UDP源端口。每一个域的值可以是一个确定值或者所有值(any)，更准确的匹配可以通过掩码实现。

计数器可以针对每张表、每个流、每个端口、每个队列来维护。计数器用来统计流量的一些信息，例如活动表项、查找次数、发送包数等。

流表中的每一个表项对应于0个或者多个执行行动，如果一个表项中没有执行行动，则默认为丢弃。多个执行行动的执行需要依照优先级顺序依次进行。另外，OF交换机可以对不支持的执行行动返回错误(unspported flow error)。

Open virtual switch(OVS，开源虚拟交换机)是一个开源的虚拟交换机。OVS的目的是成为一个产品级质量的多层虚拟交换机，通过支持可编程扩展来实现大规模的网络自动化。设计目标是方便管理和配置虚拟机网络，检测多物理主机在动态虚拟环境中的流量情况。OVS的基本设计思路是将传统交换机的MAC转发模型在服务器中实现，实现了基于服务器虚拟化的分布式的虚拟交换系统，并且，简单地支持了OpenFlow。

其中，OVS提供的支持OpenFlow的特性包括：

■ovs-openflowd：一个简单的OpenFlow交换机；

■ovs-controller：一个简单的OpenFlow控制器；

■ovs-ofctl：查询和控制OpenFlow交换机和控制器；