CN103873339A - 一种虚拟网关路由器的分配方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种虚拟网关路由器的分配方法，所述方法包括：边缘设备根据来自主机的报文学习该主机的MAC地址，并记录该主机的MAC地址与该主机所属站点的标识之间的对应关系；VRRPE备份组主设备收到来自主机的ARP网关请求时，向本站点的边缘设备查询该主机所属站点的标识；边缘设备收到来自VRRPE备份组主设备的查询报文时，根据该查询报文中主机的MAC地址，向所述VRRPE备份组主设备应答与该MAC地址对应的站点标识；VRRPE备份组主设备以所述VRRPE备份组中与该主机位于同一站点的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求。通过本发明可以解决大二层网络中三层流量在各站点间的无效转发的问题。

Description

一种虚拟网关路由器的分配方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种虚拟网关路由器的分配方法和装置。

背景技术

为了实现高可靠性和冗余部署，当今大多数企业网络及其数据中心跨越了多个位于不同地理位置的物理站点，在这些站点部署类似的业务。为了实现站点间的资源动态调配和管理，虚拟机在数据中心之间要能够自由迁移。由于虚拟机迁移过程对用户透明，不能改变IP地址，所以必须在分布于异地的站点之间实现二层网络互联。目前实现二层网络互连的技术主要有VPLS、Q-in-Q、MAC-in-MAC、EVI、TRILL、PBB等，通过这些技术可以方便地把不同地点的二层网络互连起来，整个网络逻辑上形成一个大的二层网络。

对于大二层网络互联的组网环境，目前仍存在一些固有问题，比如当三层业务的源端和目的端和网关分布在不同物理位置的二层网络中时，流量必然会跨越隧道做无效往返，浪费了宝贵的隧道带宽资源。

请参见图1，图1是一个非常典型的大二层互联网络，网络1和网络2是两个独立的二层网络，通过EVI隧道相连，三层网关在网络1中，网络1和2各有一个出口分别连接外网1和外网2。其中网关1作为整个大二层网络中所有主机的网关，网络2中的主机发往外网2的流量需要到网关1做三层转发，具体为流量先通过EVI隧道被转发到网关1，网关1查路由表后发现下一跳在网络2，于是将流量从EVI隧道再次转发到外网2的出口。这样数据流量被无效地在隧道上往返了一次，浪费了带宽。

请参见图2，在具体的应用中，可采用VRRP协议在两个二层网中各部署一台虚拟网关组成VRRP备份组，然而这种方案与上述单一网关设备存在相同问题。由于VRRP备份组中Master网关只有1个，因此当三层业务的源端和目的端与Master网关不在同一本地网络时，流量仍会在隧道上无效往返。对于VRRPE协议，实际上与VRRP的结果相同。VRRPE协议在为主机选择网关时，只参***优先级，将VRRPE备份组中优先级最高的虚拟网关分配给主机，因此对某个主机来说，该网关仍可能在另一个二层网络中，三层流量仍会被无效地在隧道上往返一次。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种虚拟网关路由器的分配方法和装置，通过对大二层网络中不同的站点进行标记，记录主机所在站点的标识，同时对VRRPE协议在为主机选择网关时的均衡算法进行扩展，使得VRRPE备份组主设备在为主机选择网关时，优先选择VRRPE备份组中与该主机所在站点的标识相同的设备，能有效防止大二层网络中三层流量在站点间的无效转发。

一种虚拟网关路由器的分配方法，应用于大二层网络的虚拟路由器冗余协议负载均衡模式VRRPE备份组主设备，所述方法包括：

当收到来自主机的ARP网关请求时，向本站点的边缘设备查询该主机所属站点的标识；其中所述主机所属站点的标识为边缘设备在学习该主机MAC地址时记录的；

以所述VRRPE备份组中与该主机位于同一站点的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求

一种虚拟网关路由器的分配装置，应用于大二层网络的虚拟路由器冗余协议负载均衡模式VRRPE备份组主设备，所述装置包括：

查询模块，用于当收到来自主机的ARP网关请求时，向本站点的边缘设备查询该主机所属站点的标识；其中所述主机所属站点的标识为边缘设备在学习该主机MAC地址时记录的；

应答模块，用于以所述VRRPE备份组中与该主机位于同一站点的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求。

一种虚拟网关路由器的分配方法，应用于大二层网络的边缘设备上，所述方法包括：

根据来自主机的报文学习该主机的MAC地址，并记录该主机的MAC地址与该主机所属站点的标识之间的对应关系；

当收到来自VRRPE备份组主设备的查询报文时，根据该查询报文中主机的MAC地址，向所述VRRPE备份组主设备应答与该MAC地址对应的站点标识，以使得所述VRRPE备份组主设备以VRRPE备份组中与该主机位于同一站点的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求。

一种大二层网络的边缘设备，所述设备包括：

记录模块，用于根据来自用户的报文学习该用户的MAC地址，并记录该用户的MAC地址与该用户所属站点的标识之间的对应关系；

应答模块，用于当收到来自VRRPE备份组主设备的查询报文时，根据该查询报文中用户的MAC地址，向所述VRRPE备份组主设备应答与该MAC地址对应的站点标识，以使得所述VRRPE备份组主设备以VRRPE备份组中与该主机位于同一站点的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求。

通过本发明可以解决大二层网络中三层流量在各站点间的无效转发的问题。

附图说明

图1是一种典型的大二层互联网络示意图；

图2是一种部署了VRRP虚拟网关的大二层互联网络示意图；

图3是本发明一实施例提供的一种虚拟网关路由器分配方法的流程图；

图4为通用的VRRP报文格式；

图5为本发明一实施例提供的一种扩展后的VRRP报文格式；

图6为本发明一实施例提供的一种部署了VRRPE虚拟网关备份组的大二层互联网络组网图；

图7是本发明一实施例提供的一种虚拟网关路由器分配装置的逻辑结构图；

图8是本发明一实施例提供的一种边缘设备的逻辑结构图。

具体实施方式

本申请的实施例提出一种虚拟网关路由器的分配方法，通过对大二层网络中不同的站点进行标记，记录主机所在站点的标识，使得VRRPE备份组主设备在为主机选择网关时，优先选择VRRPE备份组中与该主机所在站点的标识相同的设备，能有效防止大二层网络中三层流量在站点间的无效转发多拓扑网络的转发方法。

以下参照附图对本申请的各实施例作进一步地详细说明。

本申请一实施例提供一种大二层网络虚拟网关路由器的分配方法，所述大二层网络包括至少两个二层网络站点，站点间通过边缘设备间建立的隧道二层相连，其中各站点中分别部署了至少一台虚拟网关路由器，所有部署在各站点中的虚拟网关路由器共同组成一个VRRPE备份组。请参见图3，该方法包括：

S301、边缘设备根据来自主机的报文学习该主机的MAC地址，并记录该主机的MAC地址与该主机所属站点的标识之间的对应关系；

S302、VRRPE备份组主设备收到来自主机的ARP网关请求时，向本站点的边缘设备查询该主机所属站点的标识；

S303、边缘设备收到来自VRRPE备份组主设备的查询报文时，根据该查询报文中主机的MAC地址，向所述VRRPE备份组主设备应答与该MAC地址对应的站点标识；

S304、VRRPE备份组主设备以所述VRRPE备份组中与该主机位于同一站点的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求。

在本实施例中，所述大二层网络在部署阶段，各二层网络站点将标记后的LLI（本地网络标识）通告到其它站点的边缘设备上；另外，不同的站点中分别部署VRRPE虚拟网关路由器，并组成VRRPE备份组；同时，通过配置使所述VRRPE备份组中的各网关路由器知道本站点的边缘设备的地址，并将各自的LLI配置为与本站点的边缘设备一致。其中，在实际应用中，所述VRRPE备份组中的各网关路由器可与边缘设备合并为同一台设备，通过不同接口区分，即逻辑上是两台，物理上是一台。

具体地，以通过EVI技术来实现大二层网络互联为例，EVI边缘设备通过互相交互基于IS-IS（Intermediate System to Intermediate System，中间***到中间***）协议的hello报文来发现并建立与其它站点的边缘设备之间的邻居关系。因此，在本实施例中，可通过对EVI边缘设备发出的hello报文进行扩展，来实现通告本站点LLI的目的。具体地，可在所述hello报文中增加一个TLV属性，用于通告本站点的LLI。新增的TLV属性格式如下：

Type
	Length
LLI

其中Type=0x12，Length=2字节，LLI=1～256，0用作管理用途保留。

在本实施例中，EVI边缘设备通过发送扩展后的hello报文来通告本站的LLI，并保存来自其它EVI边缘设备发送的hello报文中携带的其他站点的LLI。同时，EVI边缘设备在收到主机的报文后，为该主机创建MAC表项时，依据收到该主机的报文的入端口来区分并记录该主机所在站点的LLI。

在本实施例中，VRRPE备份组中各网关路由器在部署完成后，该VRRPE备份组中的主设备已能和该VRRPE备份组中的备用设备以及本站点的边缘设备之间进行报文交互。在本实施例中一种示例性的实施方式中，VRRPE备份组中备用设备与主设备之间的报文交互，都是通过对VRRP报文的格式进行扩展来实现的，扩展后的VRRP报文一共包括三种类型，分别为：VRRP通告报文，VRRP查询报文以及VRRP应答报文；

具体的，通过在VRRP报文中增加一个属性，来表示该VRRP报文中携带了LLI。请参见图4，图4为通用的VRRP报文格式，在通用的VRRP报文格式中Rsvd字段为0，在本实施例中，可以将Rsvd字段定义为1，表示该报文中已携带了LLI。扩展后的VRRP报文格式请参考图5，各字段代表的含义如下:

Count MAC Addr字段，表示查询MAC的地址数量；

Opt字段，表示LLI报文的操作类型，长度为4bit；当该字段取值为0时，表示通告本设备的LLI；取值为1时，表示查询主机MAC的LLI；取值为2时，表示应答主机MAC的LLI；

Local LLI字段，用于携带本设备的LLI，长度为8bit；

MAC Address字段，用于携带要查询主机的MAC地址；每条记录占8字节；其中MAC地址为6字节，LLI为1字节，剩余字节全0补齐；

VRRP通告报文Opt字段取值为0，Count MAC Addr字段取值为0；

VRRP查询报文Opt字段取值为1，LLI of MAC字段取值为0；

VRRP应答报文Opt字段取值为2，LLI of MAC字段为查询到的LLI，如不存在相关记录则用全0填充。

另外，值得说明的是，在本实施例中，如果VRRPE备份组中主用设备和本站点的EVI边缘设备之间的报文交互，也采用扩展后的VRRP报文，那么为了保证协议间的互通，各站点的边缘设备上则至少包括一个使能了VRRP协议的端口。

在本实施例中，VRRPE备份组中的备用网关路由器通过发送所述VRRP通告报文，向VRRPE备份组中的主设备通告自身的LLI；同时，VRRPE备份组中的主设备收到来自所述其他网关路由器的VRRP通告报文后，保存该通告报文中携带的LLI和与之对应的网关路由器虚MAC地址之间的对应关系。

当所述VRRPE备份组中的主设备收到主机的ARP网关请求时，首先以该主机的MAC地址为索引向本站点的边缘设备发送VRRP查询报文查询该主机所属站点的LLI。所述VRRPE备份组中的主设备收到多个主机的ARP网关请求时，也可一次向边缘设备查询多个MAC的LLI。

所述本站点的边缘设备通过使能了VRRP协议的接口收到所述VRRP查询报文时，向VRRPE备份组中的主设备发送VRRP应答报文，将查询结果应答给所述VRRPE备份组中的主设备。所述VRRPE备份组中的主设备收到本站点边缘设备的查询结果后，在决策以哪台网关路由器的虚MAC应答所述主机的ARP网关请求时，优先选择与该主机LLI相同的网关路由器，从而保证该主机与其虚拟网关在同一个站点之内，避免了网关路由器与该主机不在同一个站点之内时，该主机发起的三层流量在站点间无效的转发。

另外，在本实施例中，当该主机所属站点中，部署了多台虚拟网关路由器，即所述VRRPE备份组中有多个虚拟网关所属站点的LLI与该主机所属站点的LLI相同时，VRRPE备份组中的主设备在所述多台LLI与该主机相同的虚拟网关中，选择优先级最高的虚拟网关的虚MAC地址应答该主机的ARP网关请求。

在本实施例中，当所述VRRPE备份组中没有虚拟网关所属站点的LLI与该主机所属站点的LLI相同时，此时VRRPE备份组中的主设备选择该VRRPE备份组中优先级最高的虚拟网关的虚MAC地址应答该主机的ARP网关请求。

当所述主机发生迁移时，该主机迁入站点的边缘设备根据接收到该主机报文的入端口判断出该主机发生了迁移，于是在本端更新该主机的MAC表项，并通知其他站点的边缘设备更新该主机的MAC表项。同时，向所述VRRPE备份组的主设备发送VRRP应答报文（即通知报文），将该主机当前所属站点的LLI通知给所述VRRPE备份组的主设备。所述VRRPE备份组的主设备收到该报文后，重新选择所述VRRPE备份组中LLI与该主机当前所属站点的LLI相同的虚拟网关的虚MAC地址，以ARP报文主动应答给该主机，使得该主机完成ARP网关更新。

以下为本申请的另一个实施例，请参见图6，图6所示的大二层网络由站点1和站点2组成，SW1和SW2分别为站点1和站点2的边缘设备。

SW1和SW2分别定义和通告本地的LLI，其中站点1的LLI为1,站点2的LLI为2；

在该大二层网络中，VRRPE备份组的两台网关设备VRRPE-1和VRRPE-2分别部署在站点1和站点2中，其中VRRPE-1为VRRPE备份组的主设备；

主机Host2需要与外网2通信，于是发起ARP网关请求，请求网关的MAC地址。SW1和SW2在创建Host2的MAC表项时，均已记录其LLI=2。

VRRPE备份组主设备收到Host2的ARP网关请求时，向SW1查询Host2的LLI，查询结果为2。于是在决策以哪台网关路由器的虚MAC应答Host2的ARP网关请求时，选择VRRPE-2的虚MAC应答Host2的ARP网关请求，从而保证Host2的网关路由器与Host2位于同一个二层网络站点之内，所有三层流量均发往VRRPE-2。

当Host2迁移到网络1中，SW1和SW2更新MAC表项，网络1中的边缘设备SW1向VRRPE-1发送VRRP应答报文，将Host2当前所属站点1的LLI通知给VRRPE-1；VRRPE-1收到后，重新为Host2选择网关，将VRRPE-1的虚MAC，通过ARP应答给Host2，使Host2完成ARP网关更新。

请参见图7，在本申请一实施例中还提出一种虚拟网关路由器的分配装置70，应用于大二层网络的VRRPE备份组主设备，作为承载本发明装置70的网络设备涉及的硬件架构中，通常包括CPU、内存、非易失性存储器、IO接口以及其他硬件。以软件实现为例，本发明装置70通常可以理解为加载在内存中的计算机程序，通过CPU运行之后形成的软硬件相结合的逻辑装置；该装置70包括：

查询模块71，用于当收到来自主机的ARP网关请求时，向本站点的边缘设备查询该主机所属站点的标识；其中所述主机所属站点的标识为边缘设备在学习该主机MAC地址时记录的；

应答模块72，用于以所述VRRPE备份组中与该主机位于同一站点的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求。

在本实施例中，所述装置70还包括：

接收模块73，用于接收来自所述VRRPE备份组中其它虚拟网关发送的通告报文，记录该通告报文中携带的所述其它虚拟网关所属站点的标识和该其它虚拟网关的虚MAC地址之间的对应关系。

在本实施例中，所述应答模块72具体用于：当所述VRRPE备份组中有多个虚拟网关所属站点的标识与该主机所属站点的标识相同时，以所述多个虚拟网关中，优先级最高的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求；

当所述VRRPE备份组中没有虚拟网关所属站点的标识与该主机所属站点的标识相同时，以所述VRRPE备份组中优先级最高的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求。

在本实施例中，所述接收模块73进一步用于：接收来自主机迁入站点边缘设备发出的通知报文，根据该通知报文中携带的所述主机当前所属站点的标识，将所述VRRPE备份组中站点的标识与该主机当前所属站点标识相同的虚拟网关的虚MAC地址以ARP应答给该主机，以使得该主机完成ARP网关更新。

请参见图8，在本发明示例性的一种实施方式中还提出一种大二层网络的边缘设备80，作为承载所述边缘设备80的网络设备涉及的硬件架构中，通常包括CPU、内存、非易失性存储器、IO接口以及其他硬件。以软件实现为例，本发明装置70通常可以理解为加载在内存中的计算机程序，通过CPU运行之后形成的软硬件相结合的逻辑装置；该边缘设备80包括：

记录模块81，用于根据来自用户的报文学习该用户的MAC地址，并记录该用户的MAC地址与该用户所属站点的标识之间的对应关系；

应答模块82，用于当收到来自VRRPE备份组主设备的查询报文时，根据该查询报文中用户的MAC地址，向所述VRRPE备份组主设备应答与该MAC地址对应的站点标识，以使得所述VRRPE备份组主设备以VRRPE备份组中与该主机位于同一站点的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求。

在本实施例中，所述应答模块82进一步用于：当主机迁移至本站点时，向VRRPE备份组主设备发送通知报文，以使得所述VRRPE备份组主设备可根据该通知报文中携带的该主机当前所属站点的标识，将所述VRRPE备份组中站点的标识与该主机当前所属站点标识相同的虚拟网关的虚MAC地址以ARP应答给该主机，使得该主机完成ARP网关更新。

通过以上实施例的描述，本领域技术人员可以理解实施例中装置中的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种虚拟网关路由器的分配方法，应用于大二层网络的虚拟路由器冗余协议负载均衡模式VRRPE备份组主设备，其特征在于，所述方法包括：

当收到来自主机的ARP网关请求时，向本站点的边缘设备查询该主机所属站点的标识；其中所述主机所属站点的标识为边缘设备在学习该主机MAC地址时记录的；

以所述VRRPE备份组中与该主机位于同一站点的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收来自所述VRRPE备份组中其它虚拟网关发送的通告报文，记录该通告报文中携带的所述其它虚拟网关所属站点的标识和该其它虚拟网关的虚MAC地址之间的对应关系。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述VRRPE备份组中与该主机位于同一站点的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求具体包括：

当所述VRRPE备份组中有多个虚拟网关所属站点的标识与该主机所属站点的标识相同时，以所述多个虚拟网关中，优先级最高的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求;

当所述VRRPE备份组中没有虚拟网关所属站点的标识与该主机所属站点的标识相同时，以所述VRRPE备份组中优先级最高的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收来自主机迁入站点边缘设备发出的通知报文，根据该通知报文中携带的所述主机当前所属站点的标识，将所述VRRPE备份组中站点的标识与该主机当前所属站点标识相同的虚拟网关的虚MAC地址以ARP应答给该主机，以使得该主机完成ARP网关更新。

5.一种虚拟网关路由器的分配装置，应用于大二层网络的虚拟路由器冗余协议负载均衡模式VRRPE备份组主设备，其特征在于，所述装置包括：

查询模块，用于当收到来自主机的ARP网关请求时，向本站点的边缘设备查询该主机所属站点的标识；其中所述主机所属站点的标识为边缘设备在学习该主机MAC地址时记录的；

应答模块，用于以所述VRRPE备份组中与该主机位于同一站点的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

接收模块，用于接收来自所述VRRPE备份组中其它虚拟网关发送的通告报文，记录该通告报文中携带的所述其它虚拟网关所属站点的标识和该其它虚拟网关的虚MAC地址之间的对应关系。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述应答模块具体用于：

当所述VRRPE备份组中有多个虚拟网关所属站点的标识与该主机所属站点的标识相同时，以所述多个虚拟网关中，优先级最高的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求;

当所述VRRPE备份组中没有虚拟网关所属站点的标识与该主机所属站点的标识相同时，以所述VRRPE备份组中优先级最高的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述接收模块进一步用于：

接收来自主机迁入站点边缘设备发出的通知报文，根据该通知报文中携带的所述主机当前所属站点的标识，将所述VRRPE备份组中站点的标识与该主机当前所属站点标识相同的虚拟网关的虚MAC地址以ARP应答给该主机，以使得该主机完成ARP网关更新。

9.一种虚拟网关路由器的分配方法，应用于大二层网络的边缘设备上，其特征在于，所述方法包括：

根据来自主机的报文学习该主机的MAC地址，并记录该主机的MAC地址与该主机所属站点的标识之间的对应关系；

当收到来自VRRPE备份组主设备的查询报文时，根据该查询报文中主机的MAC地址，向所述VRRPE备份组主设备应答与该MAC地址对应的站点标识，以使得所述VRRPE备份组主设备以VRRPE备份组中与该主机位于同一站点的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当主机迁移至本站点时，向VRRPE备份组主设备发送通知报文，以使得所述VRRPE备份组主设备可根据该通知报文中携带的该主机当前所属站点的标识，将所述VRRPE备份组中站点的标识与该主机当前所属站点标识相同的虚拟网关的虚MAC地址以ARP应答给该主机，使得该主机完成ARP网关更新。

11.一种大二层网络的边缘设备，其特征在于，所述设备包括：

记录模块，用于根据来自用户的报文学习该用户的MAC地址，并记录该用户的MAC地址与该用户所属站点的标识之间的对应关系；

应答模块，用于当收到来自VRRPE备份组主设备的查询报文时，根据该查询报文中用户的MAC地址，向所述VRRPE备份组主设备应答与该MAC地址对应的站点标识，以使得所述VRRPE备份组主设备以VRRPE备份组中与该主机位于同一站点的虚拟网关的虚MAC地址应答所述主机的ARP网关请求。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述应答模块进一步用于：

当主机迁移至本站点时，向VRRPE备份组主设备发送通知报文，以使得所述VRRPE备份组主设备可根据该通知报文中携带的该主机当前所属站点的标识，将所述VRRPE备份组中站点的标识与该主机当前所属站点标识相同的虚拟网关的虚MAC地址以ARP应答给该主机，使得该主机完成ARP网关更新。

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