[发明专利]虚拟交换方法、相关装置和计算机系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，并且更具体地，涉及虚拟交换方法、相关装置和计算机系统。

背景技术

网络虚拟化是使用基于软件的抽象从物理网络元素中分离网络流量的一种方式。网络虚拟化与其他形式的虚拟化有很多共同之处。

对网络虚拟化来说，抽象隔离了网络中的交换机、网络端口、路由器以及其他物理元素的网络流量。每个物理元素被网络元素的虚拟表示形式所取代。管理员能够对虚拟网络元素进行配置以满足其独特的需求。网络虚拟化在此处的主要优势是将多个物理网络整合进更大的逻辑网络中。

现有的网络虚拟化主要方案为VMware的开放式虚拟交换（Open Virtual Switch，OVS）和分布式虚拟交换（Distributed Virtual Switch，DVS）。针对主流的OVS架构，虚拟交换机（Virtual Switch，vSwitch）在主机Host内核中实现，即在（Virtual Machine Monitor，VMM）内核中实现，处于虚拟网络的核心位置，其架构如图1所示。其中vSwich使用虚拟端口port，通过FE/BE与连接虚拟机（Virtual Machine，VM）以及底层网卡（Network Interface Card，NIC）。Host为其上运行的虚拟机以及各种虚拟硬件分配诸如CPU、内存等物理资源，这些物理资源划分为内核空间物理资源和用户空间物理资源，vSwitch在交换处理过程中需要申请占用较多的Host内核空间物理资源，因而非常不利于Host对虚拟网络进行管理和资源分配。vSwitch负担了诸多任务和功能，例如图1中示出的虚拟局域网（Virtual Local Area Network，VLAN）、负载均衡Load-balance、隧道Tunneling、安全Security、链路汇聚控制协议（Link Aggregation Control Protocol，LACP）、服务质量（Quality of Service，QoS）等等，其设计非常庞大和复杂，vSwich与Host内核的紧密耦合使得vSwitch以及整个虚拟网络的扩展性和灵活性都很差。

发明内容

本发明实施例提供一种虚拟交换方法、相关装置和计算机系统，将虚拟交换功能从内核中剥离，提高了虚拟交换设备的扩展性和灵活性，并将虚拟交换功能部署在虚拟机上，与普通虚拟机形成对等节点，从而有利于Host对虚拟网络进行管理并进行高效、合理的资源分配。

第一方面，提供了一种虚拟交换的方法，应用于计算节点上，所述计算节点包括：硬件层、运行在所述硬件层之上的宿主机Host、以及运行在所述Host之上的至少一个虚拟机VM，其中，所述硬件层包括输入/输出I/O设备和存储设备，所述至少一个虚拟机VM包括具有虚拟交换功能的第一虚拟机，所述至少一个VM还包括第二虚拟机，所述方法包括：所述第一虚拟机接收源节点发送的第一消息，所述第一消息用于请求所述第一虚拟机对待交换数据进行交换处理，其中所述待交换数据是从所述源节点发往目标节点的，所述源节点和所述目标节点中的至少一个为所述第二虚拟机；所述第一虚拟机根据所述待交换数据携带的目标节点的地址和配置的端口映射表确定并发送第二消息，所述第二消息用于指示所述目标节点从所述硬件层的存储设备获取所述待交换数据。

结合第一方面，在其第一种实现方式中，所述第一虚拟机接收源节点发送的第一消息之前，还包括：所述第一虚拟机接收所述Host发送的配置命令；所述第一虚拟机根据所述配置命令配置用于与所述第二虚拟机进行通信的所述第一虚拟机的第一虚拟端口，并配置用于与所述I/O设备进行通信的所述第一虚拟机的第二虚拟端口；所述第一虚拟机建立所述第一虚拟端口与所述第二虚拟端口之间的映射关系，以生成所述端口映射表。

结合第一方面及其上述实现方式，在其第二种实现方式中，所述接收所述Host发送的配置命令之后，还包括：所述第一虚拟机根据所述配置命令配置所述第二虚拟机对应的第一共享内存，其中所述第一共享内存为所述硬件层的存储设备上的指定存储区域。