[发明专利]基于分布式架构的交换机虚拟化系统

说明书

本公开涉及一种基于分布式架构的交换机虚拟化系统。该系统包括一个根节点交换机、多个叶节点交换机以及预选出的一个备用根节点交换机，多个叶节点交换机与备用根节点交换机直接或间接地与根节点交换机相连，其中，根节点交换机，用于对交换机虚拟化系统中的任务进行分工并对多个叶节点交换机和备用根节点交换机的处理结果进行汇总；多个叶节点交换机，用于为相邻节点交换机转发所分配的任务、将执行结果转发给根节点交换机、并执行根节点交换机所分配的任务；备用根节点交换机，用于同步备份根节点交换机的信息并执行根节点交换机所分配的任务。本公开通过分布式显著提升了系统整体资源的利用率。

技术领域

本公开涉及网络虚拟化技术领域，特别地，涉及一种基于分布式架构的交换机虚拟化系统。

背景技术

云计算中心的特征之一是使用服务器虚拟化技术，服务器虚拟化使数据中心服务器的接入量成倍增长，从而使得云计算中心的接入网络面临网络流量快速提升，以及交换机端口流量突发的问题。虚拟机产生了不可预期的流量模型，特别是如虚拟机迁移、数据同步、数据备份等带来的突发性流量。在使用虚拟机的迁移操作时，虚拟机的活动内存和准确的执行状态经由二层网络从一个物理服务器高速传输至另一个物理服务器，涉及到服务器/虚拟机间的大量数据传送。这些应用都使得数据中心内部、数据中心间产生了海量的东西向流量（即，网络架构内同层之间的流量）。这一系列的挑战对网络提出了扁平化架构的要求，交换机堆叠就是解决该问题的一种有效方法。

堆叠技术是在以太网交换机上扩展端口使用较多的另一类技术，是一种非标准化技术。堆叠技术的最大的优点就是提供简化的本地管理，将一组交换机作为一个对象来管理。

为了使交换机满足大型网络对端口的数量要求，一般在大型网络中都采用交换机的堆叠方式来解决。当多个交换机连接在一起时，可以当作一个单元设备来进行管理。一般情况下，当多个交换机堆叠时，其中存在一个可管理交换机，可对此可堆叠交换机中其他“独立交换机”进行管理。堆叠中的所有交换机可视为一个整体的交换机来进行管理，也就是说，堆叠中所有的交换机从拓扑结构上可视为一个交换机。堆叠在一起的交换机可以当作一台交换机来统一管理。交换机堆叠技术采用了专门的管理模块和堆叠连接电缆，这样做的好处是，一方面增加了用户端口，能够在交换机之间建立一条较宽的宽带链路，这样每个实际使用的用户带宽就有可能更宽（只有在并不是所有端口都在使用情况下）。另一方面多个交换机能够作为一个大的交换机，便于统一管理。

H3C公司的IRF（Intelligent Resilient Framework，智能弹性架构）技术将多台交换设备组合成一个高性能的整体，目的是以尽可能少的开销获得尽可能高的网络性能和网络可用性。支持IRF技术的设备都具备三个重要特性：DDM（Distributed DeviceManagement，分布式设备管理）、DLA（Distributed Link Aggregation，分布式链路聚合）和DRR（Distributed Dynamic Routing，分布式弹性路由）。这三项技术是完成IRF技术目标不可缺少的环节。其中，DLA用于提高传输链路的可用性和容量。

多台IRF交换机堆叠后，端口的数量增加了，要求DLA能支持更多的聚合组，每组能有更多的链路聚合成员。更多的聚合组意味着交换设备可提供更多的高速链路，而更多的聚合成员则不仅能提高链路容量，还能降低整个数据线路失效的风险。在不同的IRF设备上，上述两项参数不同，但IRF系统至少支持8组聚合链路，每组能提供一条总容量为80M、800M或8000M的传输链路。一些配置较高的交换机还允许两个10G端口的聚合，为用户提供一条带宽更高的链路。

但是，通过将上述堆叠系统中的各个交换机内的控制模块设置为主备模式，由于主控制模块只存在于一台交换机内，组网规模受限于单一设备的控制模块能力。此外，网络设备虚拟化后的控制端集中在一台设备甚至单一控制板，发生故障时进行重新选举，增加了故障恢复周期。

发明内容

本公开鉴于以上问题中的至少一个提出了新的技术方案。