CN110011836A - 一种分布式虚拟交换机和配置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分布式虚拟交换机和配置方法，所述的虚拟交换机由物理机上运行的虚拟交换机软件创建，实现网络交换机功能；所述物理机包含交换机运行规则和虚拟交换机软件。所述配置方法的步骤如下：第一步，云平台配置物理节点；第二步，配置虚拟交换机软件和交换机规则；第三步，创建虚拟交换机，设置基本属性；第四步，设置虚拟交换机的一个或多个上联网；第五步，为虚拟交换机添加一个或多个物理节点；第六步，设置虚拟交换机的权限和绑定节点；第七步，云平台虚拟交换机的属性下发到该物理节点并使之生效。本发明可以替代物理交换机提高网络资源的利用效率，具备功能丰富、配置灵活、操作方便等优点，具有很强的工程应用价值。

Description

一种分布式虚拟交换机和配置方法
技术领域
本发明涉及一种网络交换机技术，具体涉及一种分布式虚拟交换机和配置方法。
背景技术
网络交换机是组成网络***的关键设备，为各个网络之间提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机。随着互联网和信息社会的发展，入网计算机数量不断增加，对网络交换机设备的需求不断上升态势。交换机分为两种：广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要应用于电信领域，提供通信基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络，用于连接终端设备，如PC机及网络打印机等。
交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。目前交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能。交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络(如以太网和快速以太网)之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口，用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。
云计算是通过网络将庞大的计算处理程序分拆成多个较小的子程序，再由多部服务器所组成的***计算分析之后将处理结果回传给用户。通过这种技术，远程的服务供应商可以在数秒之内，达成处理数以千万计甚至以亿计的信息，达到和大型计算机同样强大性能的网络服务。用于构建云计算环境的平台软件OpenStack在分层架构、组件化和开源化上有较大优势，其虚拟网络组建Nova具有丰富的网络API，用户可以通过配置网络和子网来创建多样的网络拓扑，具有很高的灵活性和实用性。但是对于以上技术的网络配置来说，仍有不足：
1)用于构建云计算网络环境的交换机都是物理设备，物理交换机是功能专一的专用设备，只能完成特定的网络联接功能，功能单一，无法配置其他功能，使用不灵活。
2)构建云计算网络环境是复杂的分布式网络***，需要联接大量异地布置的计算机，因此需要大量的物理交换机来提供网络联接，设备花费多，建设成本高，维护难度大。
3)物理交换机使用前，需要用户使用命令行的交互方式来对网络配置，效率低且复杂的API命令学习成本较高。网络部分概念繁杂,包含了网络节点安装和管理,网络分区,二层网络(vlan/vxlan)配置,三层网络配置(ip等),上联网的配置(包括物理网络和三层网络配置)等,过于分散和复杂。使得交换机的使用和操作非常繁杂，用户使用较比较麻烦。
发明内容
针对现有云计算中物理交换机网络配置业务中存在的不足，本发明的目的在于提供一种分布式虚拟交换机和配置方法。
本发明的技术方案如下：
一种分布式虚拟交换机，所述的虚拟交换机包括物理机和在物理机上运行的虚拟交换机软件，来实现网络交换机功能；所述物理机是云平台中的物理网络节点计算机，或者是物理计算节点计算机，物理机上包含交换机运行规则，并配置有虚拟交换机软件；所述虚拟交换机软件的主要功能包括配置上联网、vlan/vxlan网络配置、网络节点和资源池；所述的虚拟交换机软件包括多个开源软件，包括：open vSwitch实现了交换路由功能，linux的iptables实现防火墙功能，haproxy实现负载均衡等；虚拟交换机软件也可以使用专有的软件来实现这些功能；所述的虚拟交换机包含以下属性：虚拟交换机的名字，备注或说明；上联网的配置,包括名字，ip配置如ip段、掩码等；网络的管理功能，如vlan的配置或vxlan的配置(内部的vpc网络),如vlan范围等.可以同时兼顾vlan和vxlan；权限：哪些计算节点可以访问该虚拟交换机；其余交换机的规则，如安全规则等。
所述的物理网络节点计算机包含一个或多个物理网卡，并且可以通过虚拟交换机软件设置成多个虚拟网卡，用于联接多个不同类型的网络。
所述的一种分布式虚拟交换机的配置方法，所述配置方法具体包括如下步骤：
第一步，在云平台上联接物理机，并配置为物理网络节点或者是物理计算节点；
第二步，在物理机上配置虚拟交换机软件和虚拟交换机规则；
第三步，在物理机上运行虚拟交换机软件，创建一个或多个分布式虚拟交换机，设置虚拟交换机的基本属性，包括虚拟交换机的名字、备注或说明、虚拟交换机的ID、虚拟交换机的类型；
第四步，通过虚拟交换机软件创建虚拟交换机的一个或多个网络，设置网络的名称、活动状态、交换机名称和子网等；
第五步，通过虚拟交换机软件为虚拟交换机添加一个或多个物理网络节点，指定网络节点的名称；
第六步，通过虚拟交换机软件设置虚拟交换机的权限，内容包括：设置虚拟交换机的一个或多个资源池，设置资源池的名称；设置一个或多个物理机，并完成虚拟交换机与物理机和资源池的绑定；
第七步，向虚拟交换机添加一个或多个物理网络节点后，云平台将一个或多个虚拟交换机的属性下发到物理节点并使之生效。
优选的，所述配置方法是通过虚拟交换机软件的引导流程下实施操作的。
优选的，所述虚拟交换机的配置方法，配置内容包括：虚拟交换机的名字，备注或说明；上联网的配置,包括名字，ip配置如ip段、掩码等；网络的管理功能，如vlan的配置或vxlan的配置，如vlan范围等，可以同时兼顾vlan和vxlan；权限：哪些计算节点可以访问该虚拟交换机；其余交换机的规则，如安全规则等。
优选的，所述第五步所述为虚拟交换机添加一个或多个物理网络节点，需要指定该物理节点的每一块网卡具体承载什么网络；可以通过对一个物理网卡虚拟出多块网卡的方式复用一块物理网卡，使其承载多个上联网；可以复用计算节点作为网络节点，这样可以节省成本，一个物理网络节点可以属于多个虚拟交换机，而一个虚拟交换机也可以包含多个物理网络节点，这些属于一个交换机的物理网络节点相互之间可以作为高可用备份。
本发明与现有技术相比，优点在于：
(1)虚拟交换机可以替代物理交换机，并且实现更加多样化的网络功能，包括负载均衡、弹性公网IP、防火墙等，提高了网络资源的利用效率，节约了云平台的建设和维护成本。
(2)提出了一种发挥自动化工具简化并降低运维成本的网络配置简化方法，通过配置上联网、vlan/vxlan网络配置、网络节点和资源池，将以上的概念创新性地融合在一起。并可通过软件引导用户创建租户路由、网络，实现网络配置的简化，更贴近用户的使用逻辑习惯。
(3)分布式虚拟交换机利用虚拟交换机软件可以随时在网络体系中创建虚拟交换机，可以利用网络节点和计算节点实现交换机功能，突破了空间和物理节点的功能限制，使用更加方便灵活。
附图说明
图1云平台分布式网络体系结构示意图；
图2物理机的结构示意图。
图3分布式虚拟交换机的配置方法示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
以一种云平台分布式网络体系结构为实例，如图1所示，所述云平台是分布式网络***，包括物理网络节点1、物理网络节点2、物理计算节点1，异地分布在网络体系的不同地点，分别负责云平台的网络功能和计算功能，通过网线接入云平台网络体系结构。物理计算节点1上通过虚拟交换机软件，创建了虚拟交换机1和虚拟交换机2，虚拟交换机1联接上联网1，虚拟交换机2联接上联网2。物理网络节点1上通过虚拟交换机软件，创建了虚拟交换机3，虚拟交换机3联接内联网1。物理网络节点2上通过虚拟交换机软件，创建了虚拟交换机4，虚拟交换机4联接内联网2和内联网3。物理网络节点1属于虚拟交换机3和虚拟交换机4，物理网络节点2属于虚拟交换机3和虚拟交换机4，虚拟交换机3包含物理网络节点1和物理网络节点2，虚拟交换机4包含物理网络节点1和物理网络节点1，虚拟交换机的物理网络节点相互之间作为高可用备份。
一种分布式虚拟交换机，所述的虚拟交换机由物理机上运行的虚拟交换机软件创建的，实现网络交换机功能；如图2所示，所述物理机是云平台中的物理网络节点计算机，或者是物理计算节点计算机，物理机上配置有虚拟交换机软件，并包含交换机运行规则；所述虚拟交换机软件的主要功能包括配置上联网、vlan/vxlan网络配置、网络节点和资源池。
所述的虚拟交换机软件包括多个开源软件，包括：open vSwitch实现了交换路由功能，linux的iptables实现防火墙功能，haproxy实现负载均衡等；虚拟交换机软件也可以使用专有的软件来实现这些功能。
物理机包含一个物理网卡1，并且可以通过虚拟交换机软件将物理网卡1虚拟成虚拟网卡1、虚拟网卡2、……虚拟网卡n，用于联接多个不同类型的网络。
所述的一种分布式虚拟交换机的配置方法，所述配置方法是通过虚拟交换机软件的引导流程下实施操作的，如图3所示，所述配置方法具体包括如下步骤：
第一步，在云平台上物理网络节点1、物理网络节点2、物理计算节点1；
第二步，在物理网络节点1、物理网络节点2、物理计算节点1的物理机配置虚拟交换机软件和虚拟交换机规则；虚拟交换机软件包括多个开源软件，包括：open vSwitch实现了交换路由功能，linux的iptables实现防火墙功能，haproxy实现负载均衡等；虚拟交换机软件也可以使用专有的软件来实现这些功能；
第三步，在物理机上运行虚拟交换机软件，创建一个或多个分布式虚拟交换机，设置虚拟交换机的基本属性；
在物理计算节点1的物理机上运行虚拟交换机软件，创建分布式虚拟交换机1和虚拟交换机2。设置虚拟交换机1的属性：虚拟交换机的名字：虚拟交换机1，备注或说明：虚拟交换机1；虚拟交换机的ID：00001；虚拟交换机的类型：同时兼顾vlan和vxlan。设置虚拟交换机2的属性，名字：虚拟交换机2，备注或说明：虚拟交换机2；虚拟交换机的ID：00002；虚拟交换机的类型：同时兼顾vlan和vxlan。
在物理网络节点1的物理机上运行虚拟交换机软件，创建分布式虚拟交换机3；设置虚拟交换机3的属性：虚拟交换机的名字：虚拟交换机3，备注或说明：虚拟交换机3；虚拟交换机的ID：00003；虚拟交换机的类型：同时兼顾vlan和vxlan。
在物理网络节点2的物理机上运行虚拟交换机软件，创建分布式虚拟交换机4；设置虚拟交换机4的属性：虚拟交换机的名字：虚拟交换机4，备注或说明：虚拟交换机4；虚拟交换机的ID：00004；网络的管理功能：同时兼顾vlan和vxlan；
第四步，通过虚拟交换机软件创建虚拟交换机的一个或多个网络，设置网络的名称、活动状态、交换机名称和子网等；
虚拟交换机1的网络配置，名称：上联网1，状态：活动，交换机名称：虚拟交换机1；
虚拟交换机2的网络配置，名称：上联网2，状态：活动，交换机名称：虚拟交换机2；
虚拟交换机3的网络配置，名称：内联网1，状态：活动，交换机名称：虚拟交换机3；
虚拟交换机4的网络配置，名称：内联网2、内联网3，状态：活动，交换机名称：虚拟交换机4；
第五步，通过虚拟交换机软件为虚拟交换机添加一个或多个物理网络节点；
虚拟交换机1的网络节点，名称：物理计算节点1；
虚拟交换机2的网络配置，名称：物理计算节点1；
虚拟交换机3的网络配置，名称：物理网络节点1、物理网络节点2；
虚拟交换机4的网络配置，名称：物理网络节点1、物理网络节点2；
第六步，通过虚拟交换机软件设置虚拟交换机的权限，并完成虚拟交换机与物理机和资源池的绑定；
为虚拟交换机1设置权限并绑定的网络资源池：上联网1，物理机包括：计算机11、计算机12、计算机13；
为虚拟交换机2设置权限并绑定的网络资源池：上联网2，物理机包括：计算机21、计算机22、计算机23；
为虚拟交换机3设置权限并绑定的网络资源池：内联网1，物理机包括：计算机31、计算机32、计算机33；
为虚拟交换机4设置权限并绑定的网络资源池：内联网2、内联网3，物理机包括：计算机421、计算机422、计算机431、计算机432；
第七步，向虚拟交换机添加一个或多个物理网络节点后，云平台将一个或多个虚拟交换机的属性下发到该物理节点并使之生效。
云平台将虚拟交换机1的属性下发到物理计算节点1，虚拟交换机1开始生效；
云平台将虚拟交换机2的属性下发到物理计算节点1，虚拟交换机2开始生效；
云平台将虚拟交换机3、虚拟交换机4的属性下发到物理网络节点1、物理网络节点2，虚拟交换机3、虚拟交换机4开始生效。
应当理解的是，本发明描述的方法的步骤仅仅是示例性的描述，对其先后进行的时间顺序没有特殊的要求，除非其本身有必然的先后顺序关系。
如上所示，本发明虽然已参照有限的实施例和附图进行了说明，但在本发明所属领域中具备通常知识的人均可以从此记载中进行各种修改和变形。由此，其他实施例及权利要求书与等同物均属于权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种分布式虚拟交换机，其特征在于，所述的虚拟交换机由物理机上运行的虚拟交换机软件创建的，实现网络交换机功能；所述物理机是云平台中的物理网络节点计算机，或者是物理计算节点计算机，物理机上包含交换机运行规则，并配置有虚拟交换机软件；所述虚拟交换机软件的主要功能包括配置上联网、vlan/vxlan网络配置、网络节点和资源池等；所述的虚拟交换机软件包括多个开源软件，包括：open vSwitch实现了交换路由功能，linux的iptables实现防火墙功能，haproxy实现负载均衡等；同时也可以使用专有的虚拟交换机软件来实现这些功能；所述的虚拟交换机包含以下属性：虚拟交换机的名字，备注或说明；上联网的配置,包括名字，ip配置如ip段、掩码等；网络的管理功能，如vlan的配置或vxlan的配置,如vlan范围等；可以同时兼顾vlan和vxlan；权限：哪些计算节点可以访问该虚拟交换机；其余交换机的规则，如安全规则等。
2.根据权利要求1所述的一种分布式虚拟交换机，其特征在于：所述的物理机包含一个或多个物理网卡，并且可以通过虚拟交换机软件设置成多个虚拟网卡，用于联接多个不同类型的网络。
3.权利要求1-2任一项所述的一种分布式虚拟交换机的配置方法，其特征在于，所述配置方法具体包括如下步骤：
第一步，在云平台上联接物理机，并配置为物理网络节点或者是物理计算节点；
第二步，在物理机上配置虚拟交换机软件和虚拟交换机规则；
第三步，在物理机上运行虚拟交换机软件，创建一个或多个分布式虚拟交换机，设置虚拟交换机的基本属性，包括虚拟交换机的名字、备注或说明、虚拟交换机的ID、虚拟交换机的类型；
第四步，通过虚拟交换机软件创建虚拟交换机的一个或多个网络，设置网络的名称、活动状态、交换机名称和子网等；
第五步，通过虚拟交换机软件为虚拟交换机添加一个或多个物理网络节点，指定物理节点的名称；
第六步，通过虚拟交换机软件设置虚拟交换机的权限，内容包括：设置虚拟交换机的一个或多个资源池，设置资源池的名称，设置一个或多个物理机，并完成虚拟交换机与物理机和资源池的绑定；
第七步，向虚拟交换机添加一个或多个物理网络节点后，云平台将一个或多个虚拟交换机的属性下发到物理节点并使之生效。
4.权利要求3所述的一种分布式虚拟交换机的配置方法，其特征在于，所述配置方法是通过虚拟交换机软件的引导流程下实施操作的。
5.权利要求3所述的一种分布式虚拟交换机的配置方法，其特征在于，所述虚拟交换机的配置，配置内容包括：虚拟交换机的名字，备注或说明；上联网的配置,包括名字，ip配置如ip段、掩码等；网络的管理功能，如vlan的配置或vxlan的配置，如vlan范围等，可以同时兼顾vlan和vxlan；权限：哪些计算节点可以访问该虚拟交换机；其余交换机的规则，如安全规则等。
6.权利要求3所述的一种分布式虚拟交换机的配置方法，其特征在于，所述第五步所述为虚拟交换机添加一个或多个物理网络节点，需要指定该物理节点的每一块网卡具体承载什么网络；可以通过对一个物理网卡虚拟出多块网卡的方式复用一块物理网卡，使其承载多个上联网；可以复用计算节点作为网络节点，这样可以节省成本，一个物理网络节点可以属于多个虚拟交换机，而一个虚拟交换机也可以包含多个物理网络节点，这些属于一个交换机的物理网络节点相互之间可以作为高可用备份。
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