這是因為，如果可能的話，很難設計出一種堆疊拓撲結構使得整個交換帶寬能夠與交換單元的數(shù)量充分協(xié)調(diào)。
[0034]相反，架構交換機可以基于任意拓撲結構，可以包括任意數(shù)量的具有單獨地址的交換機，并且無需大量的手動配置。這些交換機可以存在于相同的位置，或者分布在不同位置。這些特征克服了交換機堆疊的固有的局限性，并且可以建立龐大的“交換機群”，其可以被當成是單個的、邏輯交換機。由于架構交換機的自動配置功能，單獨的物理交換機可以動態(tài)加入或離開架構交換機而無需中斷剩余網(wǎng)絡的服務。
[0035]此外，架構交換機的自動和動態(tài)可配置性允許網(wǎng)路操作者在分布式和“按需付費”方式中建立它的交換系統(tǒng)，無需犧牲可擴展性。架構交換機對網(wǎng)絡環(huán)境改變的響應能力使得其成為網(wǎng)絡負載經(jīng)常隨著時間變化的虛擬計算環(huán)境中的理想解決方案。
[0036]還應當注意的是，架構交換機與虛擬局域網(wǎng)(Virtual Local Area Network,VLAN)不同。架構交換機可以容納多個VLAN。VLAN通常由VLAN標簽識別。相反地，架構交換機由架構標識符(例如，VCS標識符)識別，該架構標識符分配給架構交換機。架構交換機的各成員交換機學習終端設備的介質(zhì)訪問控制(Media Access Control，MAC)地址(例如，通過Layer_2MAC地址學習)，該成員交換機生成通知消息，在通知消息的有效負載中包含學習的MAC地址，并且將有通知消息發(fā)送到架構交換機的所有其他成員交換機。通過這種方式，學習的MAC地址在架構交換機的各成員交換機中共享。
[0037]在本發(fā)明中，屬于“架構交換機”指的是形成單個、可擴展邏輯交換機的若干互連物理交換機。這些物理交換機被稱為該架構交換機的成員交換機。在架構交換機中，可以以任意拓撲結構連接任意數(shù)量的交換機，并且整個交換機組的功能合在一起作為單個、邏輯交換機。該特征使得其可以使用多個更小的、便宜的交換機來構建大型的架構交換機，該架構交換機在外部可以視為單個邏輯交換機。雖然本發(fā)明的提出基于架構交換機的例子，但是本發(fā)明的實施例不限于架構交換機。本發(fā)明的實施例可以與任何包括多個設備而這些設備又作為一個設備的計算設備相關。
[0038]術語“終端設備”可以涉及任何在架構交換機外部的設備。終端設備的例子包括，但不限于，主機、傳統(tǒng)的Layer-2交換機、Layer-3路由器或任何其他類型的網(wǎng)絡設備。此夕卜，終端設備可以連接到離Layer-2或Layer-3網(wǎng)絡更遠的其他交換機或主機。終端設備還可以是若干網(wǎng)絡設備進入架構交換機的聚合點。管理一個或多個虛擬機的終端設備可以稱為主機。在本發(fā)明中，術語“終端設備”和“主機”可交換使用。
[0039]術語“交換機”在一般意義上使用，它可以涉及工作在任何網(wǎng)絡層的任何單獨的或架構交換機?！敖粨Q機”不應當理解為將本發(fā)明的實施例限制為Layer-2網(wǎng)絡。任何可以向外部設備或另一交換機轉發(fā)信息量的設備都可以稱為“交換機”。任何可以向終端設備轉發(fā)信息量的物理或虛擬設備(例如，工作在計算設備上的虛擬機/交換機)都可以稱為“交換機”?！敖粨Q機”的例子包括，但不限于，Layer-2交換機、Layer-3交換機、TRILL RBridge或包括多個類似或不同的更小的物理和/或虛擬交換機的架構交換機。
[0040]術語“邊緣端口”涉及網(wǎng)絡上的與該網(wǎng)絡外的設備交換數(shù)據(jù)幀的端口(即，邊緣端口用于與網(wǎng)絡的另一成員交換機交換數(shù)據(jù)幀)。術語“交換機相互間端口”涉及在網(wǎng)絡的成員交換機中間發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的端口。術語“接口 ”和“端口 ”可以交換使用。
[0041]術語“交換機標識符”涉及用于識別交換機的位組。交換機標識符的例子包括，但不限于，介質(zhì)訪問控制(Media Access Control，MAC)地址、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(InternetProtocol, IP)地址以及 RBridge 標識符。注意到，TRILL 標準使用“RBridge ID”(RBridge標識符)來表示分配給RBridge的48位的中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)(Intermediate-System-to-1ntermediate-System，IS-1S)系統(tǒng) ID，并且使用 “RBridge 別名”來表示充當 “RBridgeID”的縮寫的16位的值。在本發(fā)明中，“交換機標識符”在一般意義上使用，不限于任何位格式，并且可以涉及任何能夠識別交換機的格式。術語“RBridge標識符”也在一般意義上使用，不限于任何位格式，并且可以涉及“RBridge ID”、“RBridge別名”或任何能夠識別RBridge的其他格式。
[0042]術語“包”涉及可以通過網(wǎng)絡一起輸送的位組?！鞍辈粦斃斫鉃閷⒈景l(fā)明的實施例限制為Layer-3網(wǎng)絡。“包”可以由其他涉及位組的術語替代，例如“信息”、“幀”、“單元”或“數(shù)據(jù)報”。
[0043]術語“隧道”涉及使用另一網(wǎng)絡協(xié)議封裝了一個或多個網(wǎng)絡協(xié)議的數(shù)據(jù)通信。雖然使用基于Layer-2協(xié)議的Layer-3封裝的例子提出本發(fā)明，但是“隧道”不應當理解為將本發(fā)明的實施例限制為Layer-2和Layer-3協(xié)議。“隧道”可以建立并使用任何網(wǎng)絡層、子層或網(wǎng)絡層的組合。
[0044]網(wǎng)絡構造
[0045]圖1A為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的帶有虛擬邊緣交換機的示例性網(wǎng)絡的示意圖。如圖1A所示，網(wǎng)絡100包括成員交換機101，102，103，104和105。在一些實施例中，網(wǎng)絡100是架構交換機。接著，交換機101，102，103，104和105可以以單個交換機的形式運作。在一些實施例中，網(wǎng)絡100是TRILL網(wǎng)，并且，各成員交換機，如交換機105，是TRILLRBridge0在一些實施例中，網(wǎng)絡100是IP網(wǎng)絡，并且，各成員交換機，如交換機105，是具有IP功能的交換機，其計算和維護本地IP路由表(例如，路由信息庫(Routing Informat1nBase，RIB))，并且其能夠基于IP地址轉發(fā)包。
[0046]在一些實施例中，網(wǎng)絡100分配有一群標識符(例如，架構標識符)。網(wǎng)絡100的各成員交換機與該群標識符相關聯(lián)。這使得成員交換機能夠表明其是網(wǎng)絡100的成員。在一些實施例中，無論何時新的成員交換機加入網(wǎng)絡100，該群標識符自動地與該新的成員交換機相關聯(lián)。此外，網(wǎng)絡100的各成員交換機分配有交換機標識符(例如，RBridgeidentifier、光纖通道(Fibre Channel, FC)域ID (標識符)，或IP地址)。這種交換機標識符表明在網(wǎng)絡100中的成員交換機。
[0047]在這個例子中，終端設備110連接到交換機103和104，終端設備120連接到交換機104和105，并且終端設備160連接到交換機102。終端設備110和120可以是主機，各自管理一個或多個虛擬機。在本發(fā)明中，術語“終端設備”和“主機”可以交換使用。主機110包括運行虛擬機114、116和118的管理程序112。主機110可以裝備有帶有一個或多個端口的網(wǎng)絡接口卡(Network Interface Card，NIC) 142。主機 110 通過 NIC142 的端口連接到交換機103和104。類似地，主機120包括運行虛擬機124，126和128的管理程序122。主機120可以裝備有帶有一個或多個端口的NIC144。主機120通過NIC144的端口連接到交換機103和104。
[0048]網(wǎng)絡110中的交換機使用邊緣端口與終端設備(例如，非成員設備)通信，并使用交換機相互間端口與其他成員交換機通信。例如，交換機103通過邊緣端口連接到終端設備160，并通過交換機相互間端口和一個或多個鏈接連接到交換機101，103，104和105。通過邊緣端口的數(shù)據(jù)通信可以基于以太網(wǎng)，通過交換機相互間端口的數(shù)據(jù)通信可以基于IP和/或TRILL協(xié)議。應當注意的是，通過交換機相互間端口的控制信息交換可以基于不同的協(xié)議(例如，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(Internet Protocol，IP)或光纖通道(Fibre Channel，F(xiàn)C)協(xié)議)。
[0049]采用服務器虛擬化，主機110和120管理多個虛擬機，每個虛擬機具有一個或多個MAC地址。例如，主機110的管理程序112運行多個虛擬機114，116和118。因此，交換機103可以從連接主機110的邊緣端口學習大量屬于虛擬機114，116和118的MAC地址。此夕卜，根據(jù)成員交換機之間的可達性信息共享，交換機103還學習大量的由交換機104和105學習的屬于虛擬機124，126和128的MAC地址。通過這種方式，具有大量連接到網(wǎng)絡100的虛擬機可以使得網(wǎng)絡100的MAC地址學習不可擴展，并且導致MAC地址激增。
[0050]為了解決這個問題，網(wǎng)絡100可以通過運行虛擬邊緣交換機132和134分別延伸到主機110和120。虛擬邊緣交換機132或134可以以網(wǎng)絡100的成員交換機的方式運作。在一些實施例中，虛擬邊緣交換機132或134是能夠作為交換機并將來自本地設備(例如，虛擬機)的包封裝進封裝報頭的虛擬模塊。虛擬邊緣交換機132和134分配有(例如，通過網(wǎng)絡100的物理交換機配置或自動分配)各自的交換機標識符。在一些實施例中，分配給虛擬邊緣交換機的交換機標識符與分配給網(wǎng)絡100的物理交換機的交換機標識符具有相同的格式。例如，如果分配給交換機103的交換機標識符是RBridge表標識符，那么分配給虛擬邊緣交換機132的交換機標識符也可以是RBridge標識符。
[0051]在一些實施例中，虛擬邊緣交換機132和134分別存在于管理程序112和122中。虛擬邊緣交換機132和134也分別存在于NIC 142和144中，或者在分別與管理程序112和122邏輯連接的額外虛擬網(wǎng)絡設備中。虛擬邊緣交換機132和134還可以是網(wǎng)絡100中的一個或多個物理交換機。應當注意到的是，虛擬邊緣交換機132可以存在于管理程序112中，并且虛擬邊緣交換機134可以存在于NIC 144中。因此，網(wǎng)絡100可以包括虛擬邊緣交換機的不同實現(xiàn)方式。如果虛擬邊緣交換機132存在于管理程序112中，那么尋邊緣交換機132可以通過各虛擬端口連接到虛擬機114，116和118。類似地，虛擬邊緣交換機134可以通過各邏輯端口連接到虛擬機124，126和128。
[0052]因為虛擬邊緣交換機132和134可以以網(wǎng)絡100的成員交換機的方式運作，連接主機110和120的鏈接可以以交換機相互間鏈接的方式運行(例如，在NIC142和144中的端口可以作為交換機相互間端口)。在初始化過程中，虛擬邊緣交換機132根據(jù)驗證協(xié)議確定交換機103和104是否是虛擬邊緣交換機的兼容交換機。虛擬邊緣交換機132可以發(fā)送一個或多個預定值(例如，物理層標志)來確定交換機103和104是否是兼容交換機。如果虛擬邊緣交換機132沒有從交