[发明专利]网络设备任务的分布式处理

说明书

技术领域

本公开涉及计算机网络，更具体地，涉及在虚拟机之间分配网络设备任务的技术。

背景技术

计算机网络是交换数据和共享资源的互连计算设备的集合。在诸如互联网这样的分组网络中，计算设备通过将数据划分为被称为包的较小块来通信数据，这些包从源设备经过网络被单独地路由到目的设备。目的设备从包中提取数据并将数据组装成其原始形式。将数据划分为包能够使源设备可以只重新发送那些可能在传输期间丢失的个体包。

网络内的某些设备，例如路由器，含有保存描述通过网络的路线的路由信息的路由单元。每个路线定义了网络上位置之间的路径。根据路由信息，路由器的转发引擎生成转发信息，路由器使用该转发信息在网络上中继转发（relay）包流，更具体地，将包流中继转发到下一个中继段。关于转发包，网络路由器的“下一个中继段”一般是指沿着给定路线的相邻设备。一旦接收到来的包，路由器就检查包内的信息，从而识别包的目的地。基于目的地，路由器根据转发信息转发该包。

大型计算机网络，例如互联网，通常包括多个根据诸如边界网关协议（BGP）这样的规定路由协议交换路由信息的路由器。当两个路由器最初连接时，路由器交换路由信息和根据所交换的路由信息生成转发信息。具体地，两个路由器初始化路由通信“会话”，两个路由器根据规定的路由协议通过该路由通信“会话”来交换路由信息。路由器继续通过路由协议进行通信以递增地更新路由信息，进一步地，根据更新的路由信息中指示的网络拓补的变化更新其转发信息。例如，路由器可以发送更新消息，告知新近可用的路线或指出不再可用的路线。然而，更新路由信息和执行其他管理任务会消耗大量的计算资源，这限制了可用于转发流量的计算资源量。

按照惯例，网络管理员通过增加处理器、存储器等按比例增加计算资源。然而，可以在单个机架（chassis）内增加的计算资源量是有限的。随着处理器数量和其他计算资源量增加，所产生的热量和所需的电量也增加。网络设备的单个机架中的冷却和功率性能可能无法满足需求，这导致网络管理员使用单独的机架以在网络设备执行各种管理任务的同时，提供维持理想的网络吞吐量所需的额外计算能力。网络管理员必须管理作为单独设备的每个额外机架，这增加管理网络设备的复杂性。进一步，在网络设备上运行的操作系统只可以支持至多一个最大数量的计算资源和软件进程，这限制可用于任何网络设备的总计算能力。

发明内容

一般地，本公开的技术旨在通过使网络设备将任务卸荷（off-load）到在通信联络耦接至网络设备并与其分开管理的计算云中运行的一个或多个虚拟机，来增加可用于网络设备的计算资源。网络设备运行提供网络设备的软件功能的操作系统。每个虚拟机运行其自身的对应于由网络设备运行的操作系统的操作系统实例。虚拟机管理器注册在计算云中运行的各种虚拟机。当网络设备从计算云请求计算资源时，虚拟机管理器识别能够执行网络设备所请求的任务的一个或多个虚拟机，并且建立虚拟机和网络设备之间的网络套接字。网络设备将任务请求发送到虚拟机，虚拟机将任务结果返回到网络设备。用这种方式，网络设备有选择地将任务卸荷到虚拟机，释放网络设备的计算资源来转发包和执行其他延迟敏感的任务。

在计算云中运行的虚拟机可以分别运行特定版本的网络操作系统，能够使计算云为多个不同网络设备和多个不同版本的网络设备提供支持。进一步，两个或多个不同的虚拟机可以运行特定版本的网络操作系统。通过在单独的虚拟机中运行操作系统的多个实例，可用于网络设备的计算资源量与计算云的能力有关，而受到操作系统的限制。因此，随着额外的计算资源的需求增加，计算云的计算资源和虚拟机的数量增加，而不受操作系统或网络设备的规格的限制，包括资源限制、冷却限制、和功率限制。

在一个实施方式中，方法包括：利用网络设备从通信地耦接至该网络设备的多个其他网络设备接收多个链路状态消息；利用在网络设备中运行的虚拟机代理将对计算云的可用计算资源的请求发送到在计算云运行的虚拟机管理器；以及从虚拟机管理器接收包括在计算云运行的至少一个虚拟机的网络套接字的响应。该方法还包括：利用虚拟机代理将确定网络设备与多个其他网络设备中的每一个之间的最短路径的请求利用网络套接字发送到虚拟机，其中，请求包括多个链路状态消息；从虚拟机接收包括网络设备与多个其他网络设备中的每一个之间的相应的最短路径的指示的响应消息；以及基于响应消息更新存储在网络设备的路由信息。