[发明专利]对逻辑网络地址分配唯一的网络地址

说明书

一些实施例提供了用于网络控制器的方法，该网络控制器管理由在多个主机机器上操作的多个受管理的转发元件(MFE)实现的多个逻辑网络。该方法从特定的MFE接收与逻辑转发元件的逻辑端口对应的接口已连接到特定的MFE并且具有特定的逻辑网络地址的通知。该方法向接口分配唯一的物理网络地址。连接到特定的MFE的多个接口中的每个接口被分配不同的物理网络地址。该方法将分配的唯一的物理网络地址提供给特定的MFE，用于特定的MFE对从特定的逻辑网络地址发送的数据消息进行转换以具有唯一的物理网络地址。

背景技术

网络虚拟化在数据中心的操作中起着关键作用，其中一般使用两种不同的方法来实现网络虚拟化。在覆盖方法中，物理数据中心网络用作分组载体，并且(逻辑网络的)网络功能被分离并且实现在上面的覆盖层中。常见的技术是要将逻辑L2(数据链路层)分组嵌入在物理L3(网络层)分组中。在底层方法中，基于逻辑网络模型对物理网络设备(例如，交换机、路由器)进行编程，使得物理数据中心网络充当分组载体和逻辑网络提供者两者。

使用覆盖提供了灵活性，但是对于IP联网，网络堆栈包括五层，而不是三层。额外的协议层消耗额外的物理网络带宽，这意味着较少的带宽可用于实际的有效载荷。此外，分组封装以及所得到的碎片和校验和计算使用额外的CPU周期，这些CPU周期否则将可用于客户工作负载(例如，虚拟机)。由此，用于网络虚拟化的其它技术将是有用的。

发明内容

一些实施例提供了用于在物理网络中实现多个逻辑网络而不使用封装并且不需要物理网络来执行逻辑网络服务和处理的方法。代替地，一些实施例将每个逻辑网络地址映射到唯一的物理网络地址，并且对逻辑网络分组使用地址替换而不是封装。

在一些实施例中，网络控制器(或网络控制器的集群)维护可用物理网络地址的池，并且处理来自受管理的转发元件(MFE)的请求以将唯一的物理地址分配给连接到MFE的接口的逻辑网络地址。例如，当与逻辑转发元件的逻辑端口对应的虚拟机(VM)或其它数据计算节点(DCN)的接口(例如，虚拟网络接口控制器(VNIC))附连到MFE时，该接口被分配逻辑网络地址。该分配可以经由动态主机配置协议(DHCP)、静态地分配或者以其它方式预配置等。MFE向网络控制器通知新的逻辑网络地址。

网络控制器接收具有逻辑网络地址的该通知，并且对接口分配唯一的物理网络地址(即，映射到逻辑网络地址)。网络控制器将该物理网络地址提供给请求的MFE，并且存储逻辑网络地址(和接口)与物理网络地址之间的映射。在一些实施例中，基于其网络拓扑信息，网络控制器将映射分发给可能正在向逻辑网络地址发送分组(或从逻辑网络地址接收分组)并且因此将需要物理映射的其它MFE。在其它实施例中，当不同的MFE接收发送到逻辑网络地址(例如，从其本地DCN中的一个)或从物理网络地址发送的第一个分组时，该MFE向控制器发送对映射的请求。控制器关于映射通知MFE，使得MFE可以使用映射来处理分组，如下面进一步描述的。

在一些实施例中，每个物理网络地址不仅仅在特定逻辑网络内是唯一的，而且在物理网络内实现的所有逻辑网络的所有逻辑接口当中是唯一的。即，虽然逻辑地址空间可以在单独的逻辑网络之间重叠(即，可以在多个逻辑网络中使用相同的子网和/或IP地址)，但是物理网络使用单个网络地址空间。在典型的数据中心中，该物理地址空间是私有分派的(即，不需要在数据中心之外使用或知道)，因此可用的地址空间相当大。

为了在源MFE(即，将分组发送到物理网络上的MFE，其通常是首先从其源DCN接收分组的MFE)处处理分组，源MFE首先执行逻辑网络处理。该处理可以包括通过一个或多个逻辑转发元件(例如，逻辑交换机、逻辑路由器和另一个逻辑交换机)来逻辑地转发分组、执行逻辑ACL和分布式防火墙检查等。如果分组被路由，则存活时间和逻辑MAC地址可能被改变。