[發明專利]一種數據中心網絡及其流量均衡方法和控制器

有效

• 申請號: 201310202002.4
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN104184676B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 李飛
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H04L12/813
• 分類號: H04L12/813;H04L12/743
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所44237
• 代理人: 溫青玲

技術領域

本發明屬于通信領域，尤其涉及一種數據中心網絡及其流量均衡方法和控制器。

背景技術

數據中心網絡為解決日益膨脹的流量問題可以采用無收斂（英文：Non-blocking）的網絡架構，典型的是Clos網絡架構，即Charles Clos定義的一種多級電路交換網絡架構。通過Clos網絡架構可以比較簡單的構建無收斂的網絡，其中，無收斂的網絡是指所有端口可以同時以線速（英文：wire speed）互發流量的網絡。Clos網絡架構的示意圖如圖1所示。

通常的Clos網絡不超過三層，例如在圖1中，Clos網絡中有三層，即接入層（英文：access layer）、匯聚層（英文：distribution layer）和核心層（英文：core layer）。比較小的網絡，可能將匯聚層和核心層合并，將Clos網絡的結構構建成包括兩層網絡。

許多數據中心的Clos網絡多應用三層到邊緣的模型。即接入層中的交換機（簡稱為接入交換機）、匯聚層中的交換機（簡稱為匯聚交換機）和核心層中的交換機（簡稱為核心交換機）均應用三層轉發，在不同的接入交換機下的物理服務器間的報文轉發遵循源物理服務器接入的接入交換機到目的物理服務器接入的接入交換機間通過路由協議形成等價多路徑路由（英文：equal-cost multi-path routing，縮寫：ECMP），使用報文頭的部分或全部字段來構建散列因子（英文：hash element）進行hash計算，根據hash計算的結果從ECMP多路徑中選擇一條轉發路徑。

由于三層到邊緣的網絡架構不能夠支持虛擬機（英文：Virtual Machine，縮寫：VM）的在線熱遷移（英文：online hot-migration），多種三層疊加網絡虛擬化（英文：Network Virtualization Over L3，縮寫：NVO3）技術方案被提出以應用于三層到邊緣的網絡架構。通常應用NVO3的網絡的網絡架構的示意圖如圖2所示。NVO3的網絡架構可以很好的實現多租戶（英文：multi-tenancy）的網絡二層隔離。

租戶的VM通過超級管理程序（英文：hypervisor）或者是包含在hypervisor中的虛擬交換機（英文：virtual switch，縮寫：vSw）來進行彼此通訊。在計算機領域，hypervisor也可叫做虛擬機管理器（英文：virtual machine monitor，縮寫：VMM），是指一種建立并運行VM的計算機軟件、固件或硬件。用戶的報文被hypervisor按照NVO3格式封裝后，在物理設備組成的網絡上轉發。物理設備包括接入交換機、匯聚交換機、核心交換機和物理服務器等。在NVO3的封裝中包含了租戶的邏輯二層網絡標識信息（英文：logic layer 2 network ID），邏輯二層網絡是和物理二層網絡相對應的定義，邏輯二層網絡標識相同的邏輯二層網絡中的VM處于一個類似物理二層網絡的環境下通訊。

這樣原有的三層到邊緣的設備，即接入交換機、匯聚交換機和核心交換機間構建了一個物理網絡的互聯網協議（英文：Internet Protocol，縮寫：IP）網絡（英文：fabric），租戶報文轉發可以透明的由這個IP fabric承載。同時又借助vSw或者hypervisor的轉發控制實現了可以隔離不同租戶的邏輯二層網絡，邏輯二層網絡即虛擬二層網絡，在虛擬二層網絡上能夠實現VM的在線熱遷移。

一般的NVO3的封裝格式如下：

隧道采用通用路由封裝（英文：Generic Routing Encapsulation，縮寫：GRE）或者采用用戶數據報協議（英文：User Datagram Protocol，縮寫：UDP）封裝。當前比較常見的兩種NVO3的技術實例為使用通用路由封裝的網絡虛擬化（英文：Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation，縮寫：NVGRE）和虛擬擴展局域網（英文：Virtual eXtensible Local Area Network，縮寫：VXLAN）。在使用NVGRE封裝的情況下，邏輯二層網絡標識是NVGRE中的虛擬子網標識（英文：Virtual Subnet ID，縮寫：VSID）。在使用VXLAN封裝的情況下，邏輯二層網絡標識是VXLAN的VXLAN網絡標識（英文：VXLAN Network Identifier，縮寫：VNI）。

各種技術的封裝格式如下：

1）NVGRE