[發(fā)明專利]一種多虛擬設(shè)備容器組網(wǎng)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910853433.4
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110601949B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧文平;王承松;唐竹;汪泉;酈蘇丹;荀鵬;彭偉;王宏;陳紅艷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: H04L12/46
• 分類號: H04L12/46;H04L12/24;G06F9/455
• 代理公司: 長沙中科啟明知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43226
• 代理人: 任合明

本發(fā)明公開了一種多虛擬設(shè)備容器組網(wǎng)方法，目的是解決虛擬網(wǎng)橋設(shè)備上的單點(diǎn)故障問題，并對不同容器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行隔離從而迅速定位故障。技術(shù)方案是先搭建由控制節(jié)點(diǎn)和容器運(yùn)行節(jié)點(diǎn)組成的容器網(wǎng)絡(luò)底層環(huán)境：在容器網(wǎng)絡(luò)底層環(huán)境中搭建組網(wǎng)系統(tǒng)，即在容器運(yùn)行節(jié)點(diǎn)安裝虛擬網(wǎng)橋組件、組網(wǎng)組件，在控制節(jié)點(diǎn)安裝中心數(shù)據(jù)庫；組網(wǎng)組件包括對外接口、容器加入退出網(wǎng)絡(luò)模塊、網(wǎng)絡(luò)信息處理模塊、VNI分配模塊、網(wǎng)絡(luò)主機(jī)列表更新模塊五個(gè)子模塊；組網(wǎng)組件、虛擬網(wǎng)橋組件相互配合，完成創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)、刪除網(wǎng)絡(luò)、容器加入網(wǎng)絡(luò)、容器退出網(wǎng)絡(luò)這些組網(wǎng)的工作。采用本發(fā)明可避免一個(gè)功能單元的故障影響到其他功能單元，并能將可能的網(wǎng)絡(luò)故障迅速定位。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種容器虛擬組網(wǎng)方法。

背景技術(shù)

隨著云計(jì)算、虛擬化技術(shù)的快速發(fā)展，容器技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，容器因其輕量級、易部署、便于彈性伸縮等優(yōu)點(diǎn)，成為新一代云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)單元。容器是從鏡像創(chuàng)建的應(yīng)用運(yùn)行實(shí)例，容器為應(yīng)用提供了一個(gè)輕量級的沙箱環(huán)境，可以用來隔離應(yīng)用；容器中提供有單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)命名空間，可以獨(dú)立連接到網(wǎng)絡(luò)中。容器組網(wǎng)是把大量、多樣的容器接入網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)不同主機(jī)之間所有運(yùn)行容器的互聯(lián)互通。容器組網(wǎng)是容器云環(huán)境中各類功能重構(gòu)的黏合劑，需要在容器環(huán)境下提供高性能、靈活便捷、安全隔離和動態(tài)適應(yīng)等能力，對云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的功能重構(gòu)意義重大。

Overlay網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)Sasu Tarkoma在《Overlay Network:Toward InformationNetworking》(《覆蓋網(wǎng)絡(luò):面向信息網(wǎng)絡(luò)化》)一書中的定義：是創(chuàng)建在另一種網(wǎng)絡(luò)之上的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

二層網(wǎng)絡(luò)，是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的第二層網(wǎng)絡(luò)，即數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)是主流的二層網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，二層網(wǎng)絡(luò)采用物理設(shè)備的物理地址(Mac地址)進(jìn)行尋址及網(wǎng)絡(luò)通信，二層網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議數(shù)據(jù)為二層數(shù)據(jù)幀。

三層網(wǎng)絡(luò)，是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的第三層網(wǎng)絡(luò)，是二層網(wǎng)絡(luò)的上一層網(wǎng)絡(luò)，又稱IP網(wǎng)絡(luò)，三層網(wǎng)絡(luò)通過IP地址進(jìn)行尋址，三層網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議數(shù)據(jù)為IP報(bào)文。IP報(bào)文從一個(gè)設(shè)備發(fā)送到另一個(gè)設(shè)備時(shí)需要先封裝在二層數(shù)據(jù)幀中，在二層數(shù)據(jù)幀中填寫發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備的物理地址，然后再通過二層網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。IP報(bào)文可以通過路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，從而穿越多個(gè)二層網(wǎng)絡(luò)，在被路由器轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)需要重新封裝二層數(shù)據(jù)幀并設(shè)置新的物理地址。

二層網(wǎng)絡(luò)被路由器隔離而局限在較小的物理范圍內(nèi)，三層網(wǎng)絡(luò)則不受物理范圍限制。容器Overlay組網(wǎng)技術(shù)在已有的底層網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，通過隧道封裝方式將二層數(shù)據(jù)幀封裝到UDP協(xié)議，利用UDP協(xié)議穿越底層網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送到其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)跨越三層網(wǎng)絡(luò)組建虛擬的二層網(wǎng)絡(luò)。由于這種虛擬二層網(wǎng)絡(luò)不再被物理設(shè)備限制，可以在更大的范圍進(jìn)行組網(wǎng)，因此也稱為虛擬大二層網(wǎng)絡(luò)。

容器Overlay網(wǎng)絡(luò)能夠跨越三層網(wǎng)絡(luò)，提供完整的二層網(wǎng)絡(luò)模擬，具備較好的IP遷移能力，便于網(wǎng)絡(luò)隔離和私有網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，因此Overlay組網(wǎng)方法成為主流的容器組網(wǎng)技術(shù)之一。

vxlan(Virtual Extensible Local Area Network，虛擬化可擴(kuò)展局域網(wǎng))是用于容器Overlay組網(wǎng)的一種底層隧道封裝技術(shù)。vxlan技術(shù)最初由VMware、思科等公司聯(lián)合推出，目前已經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化組織IETF(國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組)在標(biāo)準(zhǔn)RFC7348中進(jìn)行規(guī)范。vxlan具有成熟度高、通用性好、硬件支持完善、性能好等優(yōu)勢，是當(dāng)前容器Overlay組網(wǎng)使用最多的底層隧道技術(shù)。用于執(zhí)行vxlan功能的虛擬設(shè)備稱為vxlan虛擬設(shè)備。

veth pair(虛擬網(wǎng)卡對)是Linux內(nèi)核模塊提供的一種虛擬設(shè)備，包含兩個(gè)相互連接的虛擬網(wǎng)卡(veth設(shè)備)，是容器組網(wǎng)中將容器連接到主機(jī)或虛擬網(wǎng)橋的設(shè)備。