CN104468219B - 虚拟组网网络拓扑发现方法和设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了虚拟组网网络拓扑发现方法和设备。本发明中，通过在存在虚拟组网的物理设备上部署一个拓扑管理模块，由该拓扑管理模块获取所述虚拟组网中拓扑连接关系数据，以及将所述拓扑连接关系数据携带在LLDP报文中传递给与本设备连接的外部物理网络设备，这样，能够将虚拟组网的拓扑连接关系传递给物理网络中的设备，实现了虚拟组网的拓扑发现。

Description

虚拟组网网络拓扑发现方法和设备

技术领域

本申请涉及网络通信技术，特别涉及虚拟组网网络拓扑发现方法和设备。

背景技术

所谓虚拟组网，其是指在一台物理设备里面，通过虚拟化技术虚拟出虚拟机(VM：Virtual Machine)、虚拟交换机(Vswitch)等设备，将这些虚拟出的设备进行连接形成一个虚拟的局域网，记为虚拟组网，图1示出了物理设备上虚拟组网的示意图。

虚拟组网是“虚拟”的，并且，在虚拟组网中，VM之间、以及VM与物理设备所连接的外部物理网络设备之间都不是直接连接的，这导致应用于物理网络中的拓扑发现协议比如链路层邻居发现协议(LLDP)、简单网关监控协议(SNMP)都不能完全使用。

因此，如何发现虚拟组网的网络拓扑，是亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了虚拟组网网络拓扑发现方法和设备，以发现虚拟组网的网络拓扑。

本申请提供的技术方案包括：

一种虚拟组网网络拓扑发现方法，该方法应用于存在虚拟组网的物理设备，所述物理设备具有用于管理所述虚拟组网的拓扑管理模块，该方法包括：

所述拓扑管理模块获取所述虚拟组网中拓扑连接关系数据；

所述拓扑管理模块将所述拓扑连接关系数据携带在链路层邻居发现协议LLDP报文中传递给与本设备连接的外部物理网络设备。

一种虚拟组网网络拓扑发现方法，该方法应用于与存在虚拟组网的物理设备连接的物理网络设备，该方法包括：

接收并存储所述物理设备发送的LLDP报文；

在本设备支持简单网关管理协议SNMP时，将本设备相关的物理拓扑连接关系数据以及获取的所述LLDP报文携带的虚拟组网中拓扑连接关系数据组织在一起发送给用于管理网络拓扑的控制器；

在本设备不支持SNMP时，通过LLDP命令行展示所述LLDP携带的虚拟组网中拓扑连接关系数据。

一种虚拟组网网络拓扑发现设备，该设备应用于存在虚拟组网的物理设备，该设备包括：

拓扑管理模块，用于管理所述虚拟组网的拓扑，其包括以下单元：

获取单元，用于获取所述虚拟组网中拓扑连接关系数据；

报文发送单元，用于将所述获取单元获取的拓扑连接关系数据携带在链路层邻居发现协议LLDP报文中传递给与本设备连接的外部物理网络设备。

一种虚拟组网网络拓扑发现设备，该设备应用于与存在虚拟组网的物理设备连接的物理网络设备，该设备包括：

接收单元，用于接收并存储所述物理设备发送的LLDP报文；

发送单元，用于在本设备支持简单网关管理协议SNMP时，将本设备相关的物理拓扑连接关系数据以及获取的所述LLDP报文携带的虚拟组网中拓扑连接关系数据组织在一起发送给用于管理网络拓扑的控制器；以及，

在本设备不支持SNMP时，通过LLDP命令行展示所述LLDP携带的虚拟组网中拓扑连接关系数据。

由以上技术方案可以看出，本发明中，通过在存在虚拟组网的物理设备上部署一个拓扑管理模块，由该拓扑管理模块获取所述虚拟组网中拓扑连接关系数据，以及将所述拓扑连接关系数据携带在LLDP报文中传递给与本设备连接的外部物理网络设备，这样，能够将虚拟组网的拓扑连接关系传递给物理网络中的设备，实现了虚拟组网的拓扑发现；

进一步地，本发明中，通过标准的网络层协议即LLDP将虚拟组网中的拓扑连接关系数据传递给外部物理网络设备，不依赖专门的网管软件，更加经济、简单、实用性强。

附图说明

图1为物理母机上虚拟组网的示意图；

图2为本发明提供的方法流程图；

图3a、图3b为本发明实施例提供的虚拟组网示意图；

图4为本发明实施例提供的LLDP报文格式示意图；

图5为本发明提供的设备结构图；

图6为本发明提供的另一设备结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

本申请提供的虚拟组网网络拓扑发现方法是基于网络协议层实现的，具体是通过网络协议层把虚拟组网中的拓扑连接关系数据传递给外部物理网络设备，以由外部物理网络设备显示虚拟组网中的拓扑连接关系，或者以由外部物理网络设备将虚拟组网中的拓扑连接关系数据传给用于管理整个虚拟组网和物理网络的控制器，实现物理网络和虚拟组网的网络拓扑发现。

下面对本申请提供的虚拟组网网络拓扑发现方法进行描述：

参见图2，图2为本发明提供的方法流程图。该流程应用于物理设备比如PC等设备。在本发明中，该物理设备安装了虚拟软件，通过该虚拟软件可在该物理设备上虚拟出VM、虚拟交换机等设备，并且，这些虚拟出的设备通过连接形成虚拟组网。

为了将物理设备上虚拟组网中的拓扑连接关系数据传递给外部与本物理设备连接的物理网络设备(该物理网络设备用于显示和/或上报物理设备上虚拟组网的拓扑连接关系数据)，本发明中，在物理设备上部署一个用于管理所述虚拟组网的拓扑管理模块，具体地，该拓扑管理模块是虚拟软件内增加的逻辑模块。

基于物理设备上部署的所述拓扑管理模块，则如图2所示，该方法可包括以下步骤：

步骤201，所述拓扑管理模块获取所述虚拟组网中拓扑连接关系数据。

作为本发明的一个实施例，所述虚拟组网中拓扑连接关系数据至少包括以下数据：

针对所述虚拟组网中的虚拟机VM配置的VM的标识、VM上连接虚拟交换机的端口、在所述虚拟组网中与所述VM连接的虚拟交换机的标识、以及针对所述虚拟交换机配置的所述虚拟交换机上连接所述VM的端口所属的VLAN、所述虚拟交换机绑定的物理网卡。

需要说明的是，上述对拓扑连接关系数据的限定只是一种举例，并非限定范围，其可根据实际网络需要设定，比如设定拓扑连接关系数据为：

针对所述虚拟组网中的虚拟机VM配置的VM的标识、VM上连接虚拟交换机的端口、该端口的MAC地址、在所述虚拟组网中与所述VM连接的虚拟交换机的标识、以及针对所述虚拟交换机配置的所述虚拟交换机上连接所述VM的端口所属的VLAN、所述虚拟交换机绑定的物理网卡、该物理网卡的MAC地址等。

作为一种举例，这里为便于描述，将VM的标识、VM连接虚拟交换机的端口、虚拟交换机的标识、虚拟交换机绑定的物理网卡、虚拟交换机上连接所述VM的端口所属的VLAN通称五元组数据，以下均以虚拟组网中拓扑连接关系数据包含该五元组数据为例进行描述。

步骤202，所述拓扑管理模块将所述虚拟组网中拓扑连接关系数据携带在LLDP报文中传递给与本设备连接的外部物理网络设备。

物理设备在初始阶段先依据本设备上的物理网卡与外部物理网络设备建立LLDP邻居关系，基于此，本步骤202中，拓扑管理模块将所述虚拟组网中拓扑连接关系数据携带在LLDP报文中通过物理设备上的各个物理网卡发送，以传递给与本设备建立了LLDP邻居关系的外部物理网络设备。如图3a所示，物理设备上存在eth0至eth1共三个物理网卡，eth0连接的外部物理网络设备为物理网络设备A，eth1连接的外部物理网络设备为物理网络设备B，eth2连接的外部物理网络设备为物理网络设备C，在初始，物理设备通过eth0至eth1三个物理网卡分别与物理网络设备A至C建立了LLDP邻居关系，则执行到步骤202时，物理设备上的拓扑管理模块将在步骤201获取的虚拟组网中拓扑连接关系数据承载在LLDP报文，通过eth0至eth1三个物理网卡分别发送LLDP报文，这样，外部物理网络设备A至C就会收到LLDP，实现了把虚拟组网中拓扑连接关系数据发到外部物理网络设备的目的。

作为本发明的一个实施例，在步骤202中，拓扑管理模块将虚拟组网中拓扑连接关系数据携带在LLDP报文中传递给与本设备连接的外部物理网络设备具体可为：

步骤1，拓扑管理模块将所述虚拟组网中拓扑连接关系数据携带在LLDP报文中传递给本设备上的LLDP进程；

本发明中，物理设备上的LLDP进程运行在物理设备的操作系统，拓扑管理模块是通过接口把LLDP报文传递给LLDP进程的。

步骤2，LLDP进程通过物理设备上的每一物理网卡发送LLDP报文至与物理设备建立了LLDP邻居关系的外部物理网络设备。

本发明中，如果一个虚拟交换机同时绑定物理设备的多个物理网卡，比如图3a所示的虚拟交换机vswitch1同时绑定了eth0至eth2三个物理网卡，则步骤202中，在将虚拟组网中拓扑连接关系数据携带在LLDP报文时需要区分不同的物理网卡，以虚拟组网中拓扑连接关系数据为五元组数据为例，则可通过以下格式区分不同的物理网卡：

虚拟交换机绑定的物理网卡、虚拟交换机的标识、虚拟交换机上连接所述VM的端口所属的VLAN、虚拟交换机连接的VM的标识、VM上连接虚拟交换机的端口。

以图3a为例，虚拟交换机vswitch1绑定eth0至eth2三个物理网卡，其中，vswitch1连接VM1的端口G1，且vswitch1上连接VM1的端口所属的VLAN为VLAN11，则按照上述格式将以下三个五元组数据携带在LLDP报文以区分不同的物理网卡：

eth0、vswitch1、VLAN11、VM1、G1；

eth1、vswitch1、VLAN11、VM1、G1；

eth2、vswitch1、VLAN11、VM1、G1。

而当一个物理网卡同时绑定多个虚拟交换机时，如图3b所示，物理网卡eth1同时绑定vswitch1、vswitch2两个虚拟交换机，则本步骤202中，在将虚拟组网中拓扑连接关系数据携带在LLDP报文时需要区分不同的虚拟交换机，以虚拟组网中拓扑连接关系数据为五元组数据为例，则拓扑管理模块可通过以下格式区分不同的虚拟交换机：

虚拟交换机的标识、虚拟交换机绑定的物理网卡、虚拟交换机上连接所述VM的端口所属的VLAN、虚拟交换机连接的VM的标识、VM上连接虚拟交换机的端口。

以图3b为例，在物理设备虚拟出的虚拟组网中，虚拟交换机vswitch1、vswitch2同时绑定一个物理网卡eth1，其中，vswitch1连接VM1上的端口G1，且vswitch1上连接VM1的端口所属的VLAN为VLAN11，vswitch2连接VM2上的端口G2，且vswitch2上连接VM2的端口所属的VLAN为VLAN12，则按照上述格式将以下两个五元组数据携带在LLDP报文以区分不同的虚拟交换机vswitch1和vswitch2：

vswitch1、eth1、VLAN11、VM1、G1；

vswitch2、eth1、VLAN12、VM2、G2。

至此，完成202的描述。需要说明的是，本发明中，为了便于执行步骤202，可要求物理设备支持LLDP。当然，若物理设备不支持LLDP，则可由物理设备上安装的虚拟软件提供LLDP的功能。

作为本发明的一个实施例，具体地，上述拓扑管理模块将所述虚拟组网中拓扑连接关系数据携带在LLDP报文可为：

将所述虚拟组网中拓扑连接关系数据组织成TLV封装在链路层发现数据协议数据单元(LLDPDU)。图4中虚线示出了该组织成的TLV。需要说明的是，在本发明中，以所述虚拟组网中拓扑连接关系数据为五元组数据为例，则这些五元组数据可分别占用一个TLV，也可共同占用一个TLV，本发明并不具体限定。

本发明中，当外部物理网络设备接收到LLDP报文时，其会以标准的管理信息库(MIB：Mangenment Information Base)的格式保存该LLDP报文携带的虚拟组网中拓扑连接关系数据。也即此时，外部物理网络设备比如交换机获得了其连接的物理设备比如PC上的虚拟组网的拓扑连接关系。

当外部物理网络设备获得LLDP报文携带的虚拟组网中拓扑连接关系数据时，如果外部物理网络设备支持SNMP，则外部物理网络设备就会将本设备相关的物理拓扑连接关系数据以及获取的LLDP报文携带的虚拟组网中拓扑连接关系数据统一组织在LLDP报文中发送给用于管理网络拓扑的控制器，以SDN网络为例，则控制器就为SDN控制器。当控制器接收到外部物理网络设备发送的LLDP报文时，其就会获取该LLDP报文携带的虚拟组网中拓扑连接关系数据、以及物理拓扑连接关系数据，并能描述和刻画出物理网络和虚拟网络的全网拓扑。

而如果外部物理网络设备不支持SNMP，则可通过修改或者扩展LLDP的命令行查看外部物理网络设备获得的虚拟组网中拓扑连接关系数据，并生成对应虚拟组网中拓扑连接关系数据的邻居表项以供用于管理网络拓扑的控制器查询网络拓扑。这里，在查看外部物理网络设备获得的虚拟组网中拓扑连接关系数据时，可考虑灵活拼接的手段，比避免设备对显示字段数量的限制。

作为本发明的一个实施例，本发明中，当外部物理网络设备接收到物理设备发送的LLDP报文时，其会通过接收到LLDP报文的端口返回一个LLDP报文给物理设备，这里，所述物理网络设备返回的LLDP报文至少携带所述物理网络设备的标识、所述端口、缺省VLAN；

物理设备上的拓扑管理模块在物理设备收到来自物理网络设备返回的LLDP报文时，基于接收的所述LLDP报文描绘本设备上虚拟组网和外部物理网络设备之间的拓扑。

以上对本发明提供的方法进行了描述。下面对本发明提供的设备进行描述：

参见图5，图5为本发明提供的设备结构图。该设备应用于存在虚拟组网的物理设备，如图5所示，该设备包括：

拓扑管理模块，用于管理所述虚拟组网的拓扑，其包括以下单元：

获取单元，用于获取所述虚拟组网中拓扑连接关系数据；

报文发送单元，用于将所述获取单元获取的拓扑连接关系数据携带在链路层邻居发现协议LLDP报文中传递给与本设备连接的外部物理网络设备。

优选地，所述拓扑连接关系数据至少包括：

针对所述虚拟组网中的虚拟机VM配置的VM的标识、VM上连接虚拟交换机的端口、在所述虚拟组网中与所述VM连接的虚拟交换机的标识、以及针对所述虚拟交换机配置的所述虚拟交换机上连接所述VM的端口所属的VLAN、所述虚拟交换机绑定的物理网卡。

优选地，所述报文发送单元将拓扑连接关系数据携带在LLDP报文中传递给与本物理设备连接的物理网络设备包括：

将所述拓扑连接关系数据携带在LLDP报文中并传递给本设备上的LLDP进程；

由LLDP进程通过通过本物理设备上的每一物理网卡将所述LLDP报文发送给与本设备建立了LLDP邻居关系的外部物理网络设备。

优选地，所述拓扑管理模块进一步包括：

报文接收单元，用于接收与本设备建立了LLDP邻居关系的外部物理网络设备发送的LLDP报文，外部物理网络设备发送的LLDP报文至少携带外部物理网络设备的标识、外部物理网络设备发送LLDP报文的端口、缺省VLAN；

收集单元，用于基于所述报文接收单元接收的LLDP报文获取所述虚拟组网和外部物理网络设备之间的拓扑。

至此，完成图5所示的设备结构图。

参见图6，图6为本发明提供的另一设备结构图。该设备应用于与存在虚拟组网的物理设备连接的物理网络设备，如图6所示，该设备可包括：

接收单元，用于接收并存储所述物理设备发送的LLDP报文；

发送单元，用于在本设备支持简单网关管理协议SNMP时，将本设备相关的物理拓扑连接关系数据以及获取的所述LLDP报文携带的虚拟组网中拓扑连接关系数据组织在一起发送给用于管理网络拓扑的控制器；以及，

在本设备不支持SNMP时，通过LLDP命令行展示所述LLDP携带的虚拟组网中拓扑连接关系数据。

至此，完成图6所示的设备结构图。

由以上技术方案可以看出，本发明中，通过在存在虚拟组网的物理设备上增加一个拓扑管理模块，由该拓扑管理模块获取所述虚拟组网中拓扑连接关系数据，以及将所述拓扑连接关系数据携带在LLDP报文中并通过本设备上的LLDP进程传递给与本设备连接的外部物理网络设备，这样，能够将虚拟组网的拓扑连接关系传递给物理网络中的设备，实现了虚拟组网的拓扑发现；

进一步地，本发明中，通过标准的网络层协议即LLDP将虚拟组网中的拓扑连接关系数据传递给外部物理网络设备，不依赖专门的网管软件，更加经济、简单、实用性强。

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 (6)

1.一种虚拟组网网络拓扑发现方法，其特征在于，该方法应用于存在虚拟组网的物理设备，所述物理设备具有用于管理所述虚拟组网的拓扑管理模块，该方法包括：

所述拓扑管理模块获取所述虚拟组网中拓扑连接关系数据；

所述拓扑管理模块将所述拓扑连接关系数据携带在链路层邻居发现协议LLDP报文中传递给与本设备连接的外部物理网络设备；

拓扑管理模块将拓扑连接关系数据携带在LLDP报文中传递给与本物理设备连接的物理网络设备包括：将所述拓扑连接关系数据携带在LLDP报文中并传递给本设备上的LLDP进程；由LLDP进程通过本物理设备上的每一物理网卡将所述LLDP报文发送给与本设备建立了LLDP邻居关系的外部物理网络设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拓扑连接关系数据至少包括：

针对所述虚拟组网中的虚拟机VM配置的VM的标识、VM上连接虚拟交换机的端口、在所述虚拟组网中与所述VM连接的虚拟交换机的标识、以及针对所述虚拟交换机配置的所述虚拟交换机上连接所述VM的端口所属的VLAN、所述虚拟交换机绑定的物理网卡。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

所述拓扑管理模块接收与本设备建立了LLDP邻居关系的外部物理网络设备发送的LLDP报文，外部物理网络设备发送的LLDP报文至少携带外部物理网络设备的标识、外部物理网络设备发送LLDP报文的端口、缺省VLAN；

所述拓扑管理模块基于接收的所述LLDP报文获取所述虚拟组网和外部物理网络设备之间的拓扑。

4.一种虚拟组网网络拓扑发现设备，其特征在于，该设备应用于存在虚拟组网的物理设备，该设备包括：

拓扑管理模块，用于管理所述虚拟组网的拓扑，其包括以下单元：

获取单元，用于获取所述虚拟组网中拓扑连接关系数据；

报文发送单元，用于将所述获取单元获取的拓扑连接关系数据携带在链路层邻居发现协议LLDP报文中传递给与本设备连接的外部物理网络设备；

所述报文发送单元将拓扑连接关系数据携带在LLDP报文中传递给与本物理设备连接的物理网络设备包括：将所述拓扑连接关系数据携带在LLDP报文中并传递给本设备上的LLDP进程；由LLDP进程通过本物理设备上的每一物理网卡将所述LLDP报文发送给与本设备建立了LLDP邻居关系的外部物理网络设备。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述拓扑连接关系数据至少包括：

针对所述虚拟组网中的虚拟机VM配置的VM的标识、VM上连接虚拟交换机的端口、在所述虚拟组网中与所述VM连接的虚拟交换机的标识、以及针对所述虚拟交换机配置的所述虚拟交换机上连接所述VM的端口所属的VLAN、所述虚拟交换机绑定的物理网卡。

6.根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，所述拓扑管理模块进一步包括：

报文接收单元，用于接收与本设备建立了LLDP邻居关系的外部物理网络设备发送的LLDP报文，外部物理网络设备发送的LLDP报文至少携带外部物理网络设备的标识、外部物理网络设备发送LLDP报文的端口、缺省VLAN；

收集单元，用于基于所述报文接收单元接收的LLDP报文获取所述虚拟组网和外部物理网络设备之间的拓扑。