在非同構(gòu)虛擬機架中的軟件冗余的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，特別涉及虛擬機架架構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)允許許多不同的計算設(shè)備(例如，個人計算機、IP電話設(shè)備或服務(wù)器)相互通信和/或與附著在網(wǎng)絡(luò)上的各種其它網(wǎng)絡(luò)單元或遠程服務(wù)器進行通信。例如，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可包括但不限于支持包括例如基于IP的語音(VoIP)應(yīng)用、數(shù)據(jù)應(yīng)用和視頻應(yīng)用的多個應(yīng)用的城域以太網(wǎng)或企業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)通常包括許多互連的節(jié)點，通常稱為交換機或路由器，用于路由業(yè)務(wù)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)。
[0003]各種節(jié)點通?；谒鼈冊诰W(wǎng)絡(luò)的特定區(qū)域內(nèi)的位置來區(qū)別，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的大小，通常用兩個或三個“級”或“層”來表征。通常，三級網(wǎng)絡(luò)包括邊緣層、匯聚層和核心層(而兩級網(wǎng)絡(luò)僅包括邊緣層和核心層)。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的邊緣層包括通常提供從企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或家庭網(wǎng)絡(luò)(諸如局域網(wǎng))到城域網(wǎng)或核心網(wǎng)絡(luò)的連通性的邊緣(也稱為接入)網(wǎng)絡(luò)。邊緣/接入層是網(wǎng)絡(luò)的進入點，即，客戶網(wǎng)絡(luò)在名義上附著的點，位于邊緣層的交換機稱為邊緣節(jié)點。不同類型的邊緣網(wǎng)絡(luò)包括數(shù)字用戶線網(wǎng)絡(luò)、混合光纖同軸電纜(HFC)網(wǎng)絡(luò)、光纖到戶和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，諸如校園網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。邊緣節(jié)點可執(zhí)行例如用于附著設(shè)備的L2交換功能。邊緣節(jié)點一般連接到客戶網(wǎng)絡(luò)中的一個或多個企業(yè)交換機和/或終端設(shè)備，并且還連接到終止來自多個邊緣節(jié)點的接入鏈路的匯聚層。位于匯聚層的交換機被稱為匯聚交換機。匯聚交換機可以執(zhí)行例如經(jīng)由匯聚鏈路從邊緣節(jié)點接收的業(yè)務(wù)的L2交換和L3路由。匯聚層連接到城域或核心網(wǎng)絡(luò)層，其執(zhí)行從匯聚交換機(在三級網(wǎng)絡(luò)中)或從邊緣節(jié)點(在二級網(wǎng)絡(luò)中)接收的業(yè)務(wù)的層3/IP路由。應(yīng)當(dāng)理解，在網(wǎng)絡(luò)的每個增加層處的節(jié)點通常具有更大的容量和更快的吞吐率。
[0004]數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)所面對的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一是對網(wǎng)絡(luò)彈性的需求，S卩，不管可能的組件故障、鏈路故障等等也維持高可用性的能力，這對于提供滿意的網(wǎng)絡(luò)性能是極其關(guān)鍵的。網(wǎng)絡(luò)彈性可以部分地通過拓?fù)淙哂鄟韺崿F(xiàn)，即，通過提供冗余節(jié)點(以及節(jié)點內(nèi)的冗余組件)和節(jié)點間的多個物理路徑以防止單點故障，以及部分地通過L2/L3協(xié)議以在發(fā)生故障時開發(fā)冗余以聚集到替代路徑，用于交換/路由業(yè)務(wù)流經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)。
[0005]在一種已知的解決方案中，虛擬機架可用于提供冗余，同時也提供增加的吞吐量和帶寬。在虛擬機架內(nèi)，兩個或更多個物理以太網(wǎng)交換機可被“堆疊”以形成具有統(tǒng)一控制平面和配置文件的單一邏輯形式要素。路由和交換引擎冗余由虛擬機架主交換機通過創(chuàng)建和維持同步轉(zhuǎn)發(fā)表以及交換在交換機上運行的對應(yīng)/同等應(yīng)用之間的控制信息來管理。
[0006]但是，在傳統(tǒng)的虛擬機架中，每個交換機具有相同的硬件和軟件以使得能夠在整個虛擬機架中冗余。對于需要第三方(增強)硬件和/或軟件以提供附加特征和/或服務(wù)的客戶，在虛擬機架內(nèi)的每個交換機上安裝增強硬件和/或軟件可能顯著地增加整個部署成本。為了降低成本，客戶可能更喜歡只在虛擬機架交換機的子集上安裝增強硬件和/或軟件。但是，由于當(dāng)前的虛擬機架管理協(xié)議要求單個主交換機，因此，這種非同構(gòu)(non-homogenous)虛擬機架是不可能的。
[0007]因此，需要用于配置非同構(gòu)虛擬機架以提供應(yīng)用特定(applicat1n specific)的冗余的系統(tǒng)和方法。
【附圖說明】
[0008]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的虛擬機架的實施例的示意性框圖；
[0009]圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的虛擬機架內(nèi)的基礎(chǔ)交換機的實施例的示意性框圖；
[0010]圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的虛擬機架內(nèi)的增強交換機的實施例的示意性框圖；
[0011]圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的虛擬機架內(nèi)的交換機的各種硬件組件的實施例的示意性框圖；
[0012]圖3B和3C示出了根據(jù)本發(fā)明的虛擬機架內(nèi)的增強交換機的各種硬件組件的實施例的示意性框圖；
[0013]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的虛擬機架內(nèi)的各種軟件組件之間的邏輯通信的實施例的示意性框圖；
[0014]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的用于在虛擬機架中提供應(yīng)用特定的冗余的方法的示例性流程圖；
[0015]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的用于在虛擬機架中提供應(yīng)用特定的冗余的示例性信令圖。
【具體實施方式】
[0016]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的虛擬機架10的實施例。虛擬機架10包括兩個或更多個以太網(wǎng)交換機(為了簡化，顯示了三個交換機20a_20c)，其共同形成單個邏輯交換機。因此，虛擬機架10具有由外部節(jié)點使用以向虛擬機架10轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的媒體訪問控制(MAC)地址和因特網(wǎng)協(xié)議(IP)地址。虛擬機架10內(nèi)的每個交換機20a-20c進一步被分配了唯一的標(biāo)識符(即，IP地址或用于在交換機上駐留的軟件組件之間的通信的其它內(nèi)部標(biāo)識符)以用于在交換機20a-20c之間進行路由。
[0017]以太網(wǎng)交換機20a_20c通過虛擬交換鏈路(VFL) 50連接在一起。VFL50提供用于在交換機20a-20c之間交換關(guān)于業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)、MAC尋址、組播流、地址解析協(xié)議(ARP)表、層2控制協(xié)議(例如，生成樹、以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)保護、邏輯鏈路檢測協(xié)議)、路由協(xié)議(例如RIP、OSPF,BGP)和將虛擬機架10連接到其它上游/下游節(jié)點的鏈路的狀態(tài)的信息的連接。用于外部節(jié)點的MAC地址/轉(zhuǎn)發(fā)表被維持在每個交換機20a-20c中，其使能在交換機20a_20c之間橋接或路由分組以到達外部目的地設(shè)備。例如，當(dāng)分組將要在虛擬機架10內(nèi)從一個交換機(例如交換機20a)路由到另一個交換機(例如交換機20b)以用于傳輸?shù)酵獠磕康牡卦O(shè)備時，包括源交換機20a的標(biāo)識符和目的地交換機20b的標(biāo)識符的預(yù)先準(zhǔn)備的報頭被添加到分組上。
[0018]交換機20a_20c是分離的物理交換機，每個都能夠作為獨立的交換機工作。交換機20a_20c可以被一起放在單個物理機架中或在兩個或更多個分離的物理機架中。取決于機架配置，交換機20a_20c可以在同一個地理區(qū)域中，諸如在中心辦公室或數(shù)據(jù)中心中，或者可以是分離的地理位置，諸如不同的建筑或城市，以提供地理多樣性。
[0019]另外，虛擬機架10內(nèi)的交換機20a_20c可以是匯聚交換機、邊緣交換機或企業(yè)交換機。在其中交換機20a-20c是企業(yè)交換機的實施例中，虛擬機架10向下游連接到局域網(wǎng)(LAN)內(nèi)的一個或多個終端設(shè)備，向上游連接到一個或多個邊緣交換機。在其中交換機20a-20c是邊緣交換機的實施例中，虛擬機架10向下游連接到LAN或家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一個或多個企業(yè)交換機和/或終端設(shè)備，向上游連接到一個或多個匯聚交換機或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，諸如城域/核心網(wǎng)絡(luò)70內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)交換機和/或路由器。在其中交換機20a-20c是匯聚交換機的實施例中，虛擬機架10向下游連接到一個或多個邊緣交換機，向上游連接到網(wǎng)絡(luò)70內(nèi)的一個或多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。
[0020]在實施例中，虛擬機架10與上游或下游節(jié)點之間的連接由多機架鏈路聚合組(MC-LAG)60形成，其中兩個或多個物理鏈路將特定節(jié)點與虛擬機架內(nèi)的兩個或多個交換機20a-20c相連接，如在2011年I月20日遞交的美國專利申請13/010，169 “System andMethod for Mult1-Chassis Link Aggregat1n (用于多機架鏈路聚合的系統(tǒng)和方法)”中所描述的，該專利申請在此通過引用而被包含。例如，如在圖1中所示的，各個外部物理鏈路將每個交換機20a-20c連接到城域/核心網(wǎng)絡(luò)70內(nèi)的特定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(未示出)以形成MC-LAG 60。在示例性實施例中，虛擬機架10和/或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以使用負(fù)載平衡技術(shù)以在MC-LAG 60的所有可用鏈路上分配業(yè)務(wù)。例如，對于在MC-LAG 60上傳輸?shù)拿總€分組，基于負(fù)載平衡算法(通常涉及對源和目的地因特網(wǎng)協(xié)議(IP)或媒體訪問控制(MAC)地址信息進行運算的散列函數(shù))選擇一個物理鏈路。
[0021]在另一個實施例中，交換機20a_20c可使用標(biāo)準(zhǔn)鏈路聚合組(LAG)或其它干線或鏈路而連接到上游和/或下游節(jié)點。應(yīng)當(dāng)理解，在這里使用的術(shù)語“LAG”是指兩個節(jié)點之間的若干物理鏈路的集束以在其間形成使用鏈路聚合控制協(xié)議(LACP)的單個邏輯通道，如在2008年11月3日發(fā)布的IEEE 802.1AX-