虚拟交换设备和方法技术

本公开的实施例提供了一种用于分发分组的虚拟交换设备和方法。扩展卡可以包括扩展接口，被配置为与具有控制器的主机系统进行通信，以从主机系统接收一个或多个分组；处理器单元，被配置为根据控制器提供的配置信息处理分组；分组处理引擎，被配置为根据通过处理器单元建立的流表来路由分组；以及网络接口，被配置为分发路由分组。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】虚拟交换设备和方法
本公开涉及计算机体系结构领域，尤其涉及一种用于分发分组的虚拟交换设备和方法。
技术介绍
在云计算服务中，虚拟交换机(Vswitch)是一个软件层，可模拟在节点之间路由分组的物理网络交换机。按照惯例，V交换机部署在运行云计算服务的主机系统中。在主机系统的中央处理单元(CPU)上为Vswitch运行软件代码本质上效率低下。此外，Vswitch通常需要专用于它的CPU才能实现其最佳性能。但是，在基础设施即服务(IaaS)云(例如，阿里巴巴提供的阿里云)中，CPU是宝贵的资源，它们作为商品出售给云客户。因此，应将专用于Vswitch的CPU从可出售给云客户的资源池中排除。因此，在为交换提供最佳性能的同时最小化主机系统的CPU上的负载是优选的。
技术实现思路
本公开的实施例提供了一种用于分发分组的扩展卡，该扩展卡包括：扩展接口，其被配置为与具有控制器的主机系统通信，从主机系统接收一个或多个分组；处理器单元，其被配置为根据控制器提供的配置信息处理分组；分组处理引擎，其被配置为根据经由处理器单元建立的流表来路由分组；以及网络接口，其被配置为分发路由分组。本公开的实施例还提供了一种用于分发分组的方法，该方法包括：通过虚拟交换机从具有控制器的主机系统接收一个或多个分组；通过虚拟交换机根据控制器提供的配置信息处理分组；通过虚拟交换机根据流表路由分组；并且通过虚拟交换机分配路由分组。本专利技术实施例还提供了一种通信系统，包括主机系统和扩展卡，其中，主机系统包括控制器；扩展卡包括：扩展接口，其被配置为与具有控制器的主机系统通信，以从主机系统接收一个或多个分组；处理器单元，其被配置为根据控制器提供的配置信息处理分组；分组处理引擎，其被配置为根据通过处理器单元建立的流表来路由分组；以及网络接口，其被配置为分发路由分组。本公开的实施例还提供一种非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质存储可由设备的至少一个处理器执行以使该设备执行用于分配分组的方法的一组指令，该方法包括：接收一个或多个来自具有控制器的主机系统的分组；根据控制器提供的配置信息处理分组；根据流表对分组进行路由；并且分发路由分组。所公开的实施例的其他目的和优点将在下面的描述中部分地进行阐述，并且部分地将从描述中显而易见，或者可以通过实施例的实施而获知。所公开的实施例的目的和优点可以通过权利要求中阐述的要素和组合来实现和获得。应当理解，如权利要求所述，前面的一般描述和下面的详细描述都只是示例性和说明性的，并不限制本专利技术。附图说明图1示出了用于路由分组的虚拟交换机的结构图。图2示出了与本公开的实施例一致的示例性扩展卡的结构图。图3示出了与本公开的实施例一致的示例性主机系统的框图。图4示出了与本公开的实施例一致的示例性的处理器单元与控制器之间的通信的初始化过程。图5示出了与本公开的实施例一致的用于扩展卡处理分组的示例性数据流。图6是与本公开的实施例一致的用于分发分组的示例性方法的流程图。具体实施方式现在将详细参考示例性实施例，其示例在附图中示出。以下描述参考附图，其中除非另外表示，否则不同附图中的相同数字表示相同或相似的元件。在以下对示例性实施例的描述中阐述的实施方式并不代表与本专利技术一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求中所述的与本专利技术有关的方面一致的装置和方法的示例。图1示出了用于路由分组的虚拟交换机100的结构图。虚拟交换机100可以包括控制平面102和数据平面104。控制平面102可以确定应当将分组发送到哪里，以便生成和更新流表。流表包括用于分组的路由信息，并且可以向下传递到数据平面104。因此，数据平面104可以将分组转发到沿着根据流表确定的路径的下一跳。例如，当将入口分组发送到虚拟交换机100时，可以首先由数据平面处理该入口分组。如果流表中有入口分组的匹配路由，可以根据匹配路由将入口分组直接转发到下一跳。可以在非常短的时间内执行上述过程，因此，数据平面104也可以称为快速路径。如果在流表中找不到匹配的路由，则可以将入口分组视为新路由的第一分组，并将其发送到控制平面102进行进一步处理。也就是说，仅当入口分组在数据平面104中未命中时，才可以调用控制平面102。如上所述，控制平面102然后可以确定应该将第一分组发送到何处，并相应地更新流表。因此，该流路径中的后续分组可以由数据平面104直接处理。控制平面102的上述过程比数据平面104花费更长的时间，因此控制平面102也可以被称为慢速路径。常规地，虚拟交换机100的控制平面102和数据平面104都被部署在主机系统中。主机系统可以进一步包括用户空间和内核空间。用户空间运行对主机系统提供的资源具有有限访问权限的进程。例如，可以在用户空间中建立进程(例如，虚拟机)，从而向云服务的客户提供计算。用户空间可以进一步包括控制器110，其起到控制平面102的管理的作用。在常规系统的一个实施例中，控制平面102也可以被部署在主机系统的用户空间中，而数据平面104可以被部署在内核空间中。在常规系统的另一实施例中，控制平面102可以与数据平面104一起被部署在主机系统的内核空间中。内核空间可以以“内核模式”运行代码。这些代码也可以称为“内核”。内核是主机系统操作系统的核心，基本上可以控制主机系统中的所有内容。无论将控制平面102部署在用户空间还是内核空间中，运行包括控制平面102和数据平面104的虚拟交换机100都是主机系统的负担。本公开的实施例提供了一种虚拟交换设备和方法，用于分配分组以减轻从主机系统进行交换的功能。虚拟交换机设备可以与主机系统通信地耦合，该主机系统能够运行发送和接收要分发的分组的多个虚拟机。虚拟交换设备可以包括分组处理引擎和处理器单元，用于分别执行常规虚拟交换机的快速路径和慢速路径的功能。因此，主机系统仅负责初始化虚拟交换设备，从而使主机系统的CPU上的负载最小化，并提供最佳的交换性能。图2示出了与本公开的实施例一致的示例性扩展卡200的结构图。扩展卡200可以包括扩展接口202，处理器单元204，分组处理引擎206和网络接口208。上述组件可以是独立的硬件设备或集成到芯片中。在一些实施例中，扩展接口202，处理器单元204，分组处理引擎206和网络接口208被集成为片上系统，其可以被进一步部署到扩展卡200。扩展接口202可以被配置为与具有控制器和内核(未示出)的主机系统通信，从主机系统或外部源接收一个或多个分组。即，本公开的扩展卡200不仅可以处理来自/去往主机系统的分组，而且可以处理来自/去往外部源的分组。在一些实施例中，扩展接口202可以基于并行接口(例如，扩展组件互连(PCI))，串行接口(例如，扩展组件互连高速(PCIE))等。作为说明性示例，扩展接口202可以是扩展组件互连高速(PCIE)内核，根据PCIE规范提供与主机系统的连接。PCIE规范可以进一步为“单根I/O虚拟化”(SR-IOV)提供支持。S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于分发一个或多个分组的扩展卡，包括：/n扩展接口，被配置为与具有控制器的主机系统通信并接收一个或多个分组；/n处理器单元，被配置为根据控制器提供的配置信息处理一个或多个分组；/n分组处理引擎，被配置为根据通过处理器单元建立的流表来路由一个或多个分组；以及/n网络接口，被配置为分发路由的一个或多个分组。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170719 US 15/654,6311.一种用于分发一个或多个分组的扩展卡，包括：
扩展接口，被配置为与具有控制器的主机系统通信并接收一个或多个分组；
处理器单元，被配置为根据控制器提供的配置信息处理一个或多个分组；
分组处理引擎，被配置为根据通过处理器单元建立的流表来路由一个或多个分组；以及
网络接口，被配置为分发路由的一个或多个分组。


2.根据权利要求1所述的扩展卡，其中，所述一个或多个分组是由主机系统所包含的虚拟机生成的。


3.根据权利要求1所述的扩展卡，其中，所述配置信息初始化处理器单元以建立流表。


4.根据权利要求1所述的扩展卡，其中，所述分组处理引擎被配置为进一步确定分组在所述流表中是否具有匹配的流条目。


5.根据权利要求4所述的扩展卡，其中，在所述分组处理引擎确定所述分组在所述流表中没有匹配的流条目之后，所述分组处理引擎还被配置为向处理器单元引发中断。


6.根据权利要求5所述的扩展卡，其中，所述处理器单元还被配置为：
接收分组处理引擎发送的分组；
通过慢速路径代码对该分组进行处理，确定该分组对应的流条目；以及
将流条目更新到流表中。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的扩展卡，其中，所述配置信息包括转发信息数据库(FIB)，地址解析协议(ARP)表和访问控制列表(ACL)规则中的至少一个。


8.一种用于分发由设置在与具有控制器的主机系统通信的扩展卡上的虚拟交换机执行的一个或多个分组的方法，该方法包括：
接收一个或多个分组；
根据控制器提供的配置信息处理一个或多个分组；
根据流表路由一个或多个分组；并且
分发路由的分组。


9.根据权利要求8所述的方法，还包括：通过所述配置信息来初始化虚拟交换机，以建立流表。


10.根据权利要求8所述的方法，其中，根据控制器提供的配置信息处理所述一个或多个分组还包括：
确定接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋晓维，
申请(专利权)人：阿里巴巴集团控股有限公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛;KY