[发明专利]一种数据中心网络及其流量均衡方法和控制器

说明书

技术领域

本发明属于通信领域，尤其涉及一种数据中心网络及其流量均衡方法和控制器。

背景技术

数据中心网络为解决日益膨胀的流量问题可以采用无收敛（英文：Non-blocking）的网络架构，典型的是Clos网络架构，即Charles Clos定义的一种多级电路交换网络架构。通过Clos网络架构可以比较简单的构建无收敛的网络，其中，无收敛的网络是指所有端口可以同时以线速（英文：wire speed）互发流量的网络。Clos网络架构的示意图如图1所示。

通常的Clos网络不超过三层，例如在图1中，Clos网络中有三层，即接入层（英文：access layer）、汇聚层（英文：distribution layer）和核心层（英文：core layer）。比较小的网络，可能将汇聚层和核心层合并，将Clos网络的结构构建成包括两层网络。

许多数据中心的Clos网络多应用三层到边缘的模型。即接入层中的交换机（简称为接入交换机）、汇聚层中的交换机（简称为汇聚交换机）和核心层中的交换机（简称为核心交换机）均应用三层转发，在不同的接入交换机下的物理服务器间的报文转发遵循源物理服务器接入的接入交换机到目的物理服务器接入的接入交换机间通过路由协议形成等价多路径路由（英文：equal-cost multi-path routing，缩写：ECMP），使用报文头的部分或全部字段来构建散列因子（英文：hash element）进行hash计算，根据hash计算的结果从ECMP多路径中选择一条转发路径。

由于三层到边缘的网络架构不能够支持虚拟机（英文：Virtual Machine，缩写：VM）的在线热迁移（英文：online hot-migration），多种三层叠加网络虚拟化（英文：Network Virtualization Over L3，缩写：NVO3）技术方案被提出以应用于三层到边缘的网络架构。通常应用NVO3的网络的网络架构的示意图如图2所示。NVO3的网络架构可以很好的实现多租户（英文：multi-tenancy）的网络二层隔离。

租户的VM通过超级管理程序（英文：hypervisor）或者是包含在hypervisor中的虚拟交换机（英文：virtual switch，缩写：vSw）来进行彼此通讯。在计算机领域，hypervisor也可叫做虚拟机管理器（英文：virtual machine monitor，缩写：VMM），是指一种建立并运行VM的计算机软件、固件或硬件。用户的报文被hypervisor按照NVO3格式封装后，在物理设备组成的网络上转发。物理设备包括接入交换机、汇聚交换机、核心交换机和物理服务器等。在NVO3的封装中包含了租户的逻辑二层网络标识信息（英文：logic layer 2 network ID），逻辑二层网络是和物理二层网络相对应的定义，逻辑二层网络标识相同的逻辑二层网络中的VM处于一个类似物理二层网络的环境下通讯。

这样原有的三层到边缘的设备，即接入交换机、汇聚交换机和核心交换机间构建了一个物理网络的互联网协议（英文：Internet Protocol，缩写：IP）网络（英文：fabric），租户报文转发可以透明的由这个IP fabric承载。同时又借助vSw或者hypervisor的转发控制实现了可以隔离不同租户的逻辑二层网络，逻辑二层网络即虚拟二层网络，在虚拟二层网络上能够实现VM的在线热迁移。

一般的NVO3的封装格式如下：

隧道采用通用路由封装（英文：Generic Routing Encapsulation，缩写：GRE）或者采用用户数据报协议（英文：User Datagram Protocol，缩写：UDP）封装。当前比较常见的两种NVO3的技术实例为使用通用路由封装的网络虚拟化（英文：Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation，缩写：NVGRE）和虚拟扩展局域网（英文：Virtual eXtensible Local Area Network，缩写：VXLAN）。在使用NVGRE封装的情况下，逻辑二层网络标识是NVGRE中的虚拟子网标识（英文：Virtual Subnet ID，缩写：VSID）。在使用VXLAN封装的情况下，逻辑二层网络标识是VXLAN的VXLAN网络标识（英文：VXLAN Network Identifier，缩写：VNI）。

各种技术的封装格式如下：

1）NVGRE