[发明专利]一种报文转发方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域的组播技术，尤其涉及一种报文转发方法及设备。

背景技术

传统的三层数据中心架构中采用STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）来优化客户端到服务器的路径和支持连接冗余。由于STP的收敛性能等原因，一般情况下STP的网络规模不会超过100台交换机。同时由于STP需要阻塞冗余设备和链路，也降低了网络资源带宽利用率。传统的基于STP备份设备和链路方案已经不能满足数据中心规模、带宽的需求，并且STP协议几秒至几分钟的故障收敛时间，也不能满足数据中心的可靠性要求。因此，需要能够有新的技术，在满足二层网络规模的同时，也能够充分利用冗余设备和链路，提升链路利用率，而且数据中心的故障收敛时间能够降低到亚秒甚至毫秒级。

虚拟化能够有效地提高服务器的利用率，降低能源消耗，降低客户的运维成本，所以虚拟化技术得到了极大的发展。虚拟化给数据中心带来的不仅是服务器利用率的提高，还有网络架构的变化。虚拟机（Virtual Machine，VM）迁移技术可以使数据中心的计算资源得到灵活的调配，进一步提高虚拟机资源的利用率。但是虚拟机迁移要求虚拟机迁移前后的IP和MAC（Media Access Control，介质访问控制）地址不变，这就需要虚拟机迁移前后的网络处于同一个二层域内部。由于客户要求虚拟机迁移的范围越来越大，甚至是跨越不同地域、不同机房之间的迁移，所以使得数据中心二层网络的范围越来越大，甚至出现了大规模二层网络（下文中简称为大二层网络）这一新领域专题。

隧道技术能够实现覆盖多个接入交换机和核心交换机的数据中心内的大二层网络。隧道技术的典型代表是TRILL（TRansparent Interconnection of Lots of Links，多链路透明互联）和SPB（Shortest Path Bridging，最短路径桥）技 术，两者均是通过借用IS-IS（Intermediate System to Intermediate System，中间系统到中间系统）路由协议的计算和转发模式，实现二层网络的大规模扩展。这些技术目前正在标准化过程中，同时传统交换机不仅需要软件升级，还需要硬件支持。

现有大二层组网技术中，对于大二层环境下的跨VLAN的三层转发，还没有比较好的解决办法，限制了大二层组网的实际部署。

以Trill组网为例，当前Trill标准相关的RFC刚发布不久，配套的芯片尚不成熟，相关芯片在一个pipeline中处理完Trill后，就不能再做L3转发；执行完L3转发后，就不能再做Trill处理。

针对该问题，现有技术中有如下两种解决方式：

方式一、采用代理转发

Trill板卡接收Trill报文，完成Trill终结后，若需要做L3转发，则将报文发送给L3代理板进行处理转发；

L3代理板完成正常L3代理转发后，若有外部接收者，则将报文发送给外网；若Trill域内有接收者，报文需要再次转发到Trill板卡的专用回环口（Loopback端口），报文回环口回环后完成Trill封装，根据封装后的Trill报文查找Trill单播表，从相应的端口发送给Trill网络，其处理流程示意图可以参见图1。

方式二、Trill/L3分离处理

Trill域外增加一层专门的设备来执行L3转发的功能。Trill的终结点在core节点，core节点以上采用不带封装的native以太网报文转发，上行到L3设备处进行L3转发处理。

此外，现有大二层网络技术中，对于L3转发，目前存在的网关备份协议，存在固有的分担不均的问题。对于大规模的云计算数据中心（core节点大于4个），当数据中心内部跨VLAN的L3流量较大时，会形成转发瓶颈。

针对该问题，现有技术中，对于控制平面，通过建立备份组，并选举一个 master，客户端的所有ARP请求都只能由master回应，master根据一定的负载分担算法，为不同的ARP请求回应不同的网关ARP信息，这样不同的的主机获得的ARP回应不同。

对于数据平面，不同主机封装的报文由于网关ARP不同，被发送给了不同的网关，从而实现不同主机流量在不同L3网关出的分担。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：