大規(guī)模數據中心的地址解析的縮放的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種布置在數據中心的存取段與互連層之間的接口處的網絡設備。網絡設備包括地址解析處理器，該地址解析處理器被配置成接收尋址至網絡設備的傳輸域內的虛擬機的地址請求。該地址請求指定源層2地址，請求數據中心中的目標虛擬機的層2地址，并且指定目標虛擬機的層3地址。該網絡設備還被配置成通過第一存取段傳輸本地消息，本地消息請求具有指定的層3地址的虛擬機的相應的層2地址。響應于接收到應答，網絡設備向所指定的源層2地址傳輸消息以提供網絡設備的層2地址和所指定的層3地址。
【專利說明】大規(guī)模數據中心的地址解析的縮放
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本發(fā)明要求以下四個在先申請的優(yōu)先權:(1)2011年12月16日提交的美國臨時專利申請N0.61/576，741 ; (2) 2011年12月21日提交的美國臨時專利申請N0.61/578，604 ；
[3]2012年2月27日提交的美國臨時專利申請N0.61/603，854 ;以及(4) 2012年5月10日提交的美國臨時專利申請N0.61/645，440，所有這四個在先申請的全部公開內容通過引用合并到本文中。

【技術領域】
[0003]本公開內容涉及連網虛擬機(VM)的地址解析，包括但不限于存在于大規(guī)模數據中心中的那些連網虛擬機,在大規(guī)模數據中心中VM可以從一個系統遷移至另一系統同時需要在遷移之后維持它們的網絡連接。

【背景技術】
[0004]本文中所提供的【背景技術】描述用于總體上呈現本公開內容的上下文的目的。當前署名的發(fā)明人的工作(到該【背景技術】部分中描述的程度)以及在提交時可能無法以其它方式作為現有技術的衡量的說明書的各方面，既非明確地也非隱含地承認是本公開的現有技術。
[0005]大規(guī)模數據中心可以同時服務于成百上千的VM。VM存在于可以更普遍地被認為是存取段的互連的物理設備上。多個存取段借助于可以更普遍地被理解為互連層的網絡等來彼此通信。將存取段與互連層接口連接的設備通?？梢员焕斫鉃檫吘壴O備。因此，一個存取段上的VM可以向不同存取段上的另一 VM發(fā)送通信消息。然而，這需要其他VM的地址的知識。
[0006]由于所涉及的運行參數，大規(guī)模數據中心的需求的復雜性被放大了。以剛提及的情況為例，在其中第一存取段中的第一 VM需要學習第二 VM的層2地址。作為建立通信的一個步驟，第一 VM廣播地址解析協議(ARP)請求(或鄰居發(fā)現(ND)協議請求)。廣播請求消息的目的是請求第二 VM的層2網絡地址。這樣，在存在多個地址段的情況下，這樣的ARP/ND廣播請求消息經由互連層傳輸至多個存取段，甚至傳輸至第二 VM不是其成員的存取段。這樣的廣播消息被發(fā)送給多個存取段的范圍通?？梢员徽J為是廣播域。
[0007]在如上述連網的大規(guī)模數據中心中，一個吸引人的特征是，允許虛擬機從一個存取段移動至另一存取段，在遷移之后始終保持Vm的層2和層3網絡地址不變。然而，這個特征的一個副作用是對于ARP協議和ND協議等，由于虛擬機可能遷移至與互連層對接的任何存取段，所以層2廣播域可能顯著放大。


【發(fā)明內容】

[0008]本公開內容的一個或多個實施方式涉及減小ARP協議和ND協議等的廣播域，同時保持虛擬機的層3網絡地址和層2網絡地址甚至在它們遷移至被配置成允許層2廣播域減小的網絡設備、遷移至位于存取段的邊緣處的網絡設備之后也不變，并且涉及減小記錄層3和層2地址相關性的緩存(cache)的大小。
[0009]根據一個實施方式，提供了一種布置在數據中心的第一存取段與互連層之間的接口處的網絡設備，其中網絡設備包括地址解析處理器，該地址解析處理器被配置成接收尋址至網絡設備的傳輸域(通常為廣播域)中的虛擬機的地址請求，該地址請求:指定源層2地址，請求數據中心中的目標虛擬機的層2地址，以及指定目標虛擬機的層3地址。該網絡設備還被配置成:通過第一存取段傳輸本地消息，該本地消息請求具有與指定的層3地址相對應的相應的層3地址的虛擬機的相應的層2地址；以及響應于從具有指定的層3地址的虛擬機接收到對本地消息的本地應答，向指定源層2地址傳輸應答消息，該應答消息提供網絡設備的層2地址和具有所指定的層3地址的虛擬機的層3地址。
[0010]根據一個實施方式，提供了一種布置在數據中心的第一存取段與互連層之間的接口處的網絡設備。網絡設備包括地址解析處理器，該地址解析處理器被配置成:從第一存取段接收本地數據包，該本地數據包包括指定的層3地址；在數據中心的傳輸域(通常為廣播域)內選擇性地傳輸地址解析請求，該地址解析請求:請求與指定的層3地址相對應的層2地址；接收對地址解析請求的響應；以及基于所接收的響應來更新地址緩存以包括指定具有如下虛擬機的存取段的邊緣設備的層2地址的項:該虛擬機具有與所指定的層3地址相對應的相應的層3地址，該項還指定上述相應的層3地址。
[0011]根據一個實施方式，提供了一種包括通過互連層接合的多個存取段的網絡，其中該多個存取段中的所選擇的存取段各自包括第一網絡設備，第一網絡設備包括地址解析處理器，該地址解析處理器被配置成:接收尋址至網絡的傳輸域(通常為廣播域而并非必須為廣播域)中的虛擬機的地址請求，該地址請求:指定源層2地址，請求網絡中的目標虛擬機的層2地址，以及指定目標虛擬機的層3地址。
[0012]第一網絡設備的地址解析處理器還被配置成:通過存取段傳輸本地消息，本地消息請求具有與目標虛擬機的指定的層3地址相對應的相應的層3地址的虛擬機的相應的層2地址；以及響應于接收到對本地消息的本地應答，向所指定的源層2地址傳輸應答消息，應答消息提供網絡設備的層2地址和目標虛擬機的所指定的層3地址。
[0013]該網絡還包括選擇的存取段，選擇的存取段包括第二網絡設備，該第二網絡設備包括地址解析處理器，該地址解析處理器被配置成從第一存取段接收本地數據包，該本地數據包包括目標虛擬機的指定的層3地址；在網絡的傳輸域(通常為廣播域而并非必須為廣播域)中選擇性地傳輸地址解析請求，該地址解析請求:請求與指定的層3地址相對應的層2地址；接收對地址解析請求的響應；以及基于所接收到的響應來更新地址緩存以包括指定具有如下虛擬機的第二存取段的層2地址的項:該虛擬機具有與指定的層3地址相對應的相應的層3地址。
[0014]根據一個實施方式，提供了一種由布置在第一存取段與互連層之間的接口處的網絡設備執(zhí)行的緩存表減小方法。該網絡設備被配置成接收第一地址請求，該第一地址請求表示源設備的一個源層3地址和指定的層2地址。另外，網絡設備還被配置成接收第二地址請求，該第二地址請求表示相同的源設備的另一源層3地址和相同的指定的層2地址。因此，緩存表減小方法包括:地址解析處理器響應于接收到隨后的地址請求使用緩存來判定是否遍及網絡的傳輸域而傳輸有關地址請求。
[0015]雖然在數據中心的背景中描述實施方式，然而，這些原理也適用于其他合適的系統。例如，在一個實施方式中，VM對應于基于數據包處理的蜂窩網絡中的移動用戶設備(UE)，其中，UE和小區(qū)具有與層2和層3地址相對應的不同的地址層，并且UE需要在不同的小區(qū)之間遷移。
[0016]此外，雖然在廣播數據包和/或ARP/ND請求和應答消息的網絡設備和VM的背景中描述實施方式，然而，這些原理也適用于不支持廣播的網絡。例如，在本公開內容的一個實施方式中，VM和網絡設備可以通過向目標組發(fā)送多播或者通過使用多個單播連接來通?目。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1示出了根據本公開內容的一個實施方式的具有多個存取段的數據中心。
[0018]圖2示出了根據本公開內容的一個實施方式的在接收地址請求消息的存取段的邊緣處的網絡設備。
[0019]圖3示出了根據本公開內容的一個實施方式的在選擇性地廣播地址請求的存取段的邊緣處的網絡設備。
[0020]圖4示出了在被配置成定位已經遷移的虛擬機的存取段的邊緣處的網絡設備。
[0021]圖5Α示出了根據本公開內容的一個實施方式的用于生成大小減小的緩存表的方法。
[0022]圖5Β示出了根據本公開內容的一個實施方式的用于更新SARP緩存表的方法。
[0023]圖5C示出了根據本公開內容的一個實施方式的用于使用SARP緩存表來定位虛擬機的方法。

【具體實施方式】
[0024]下面將參考附圖來描述實施方式。提供以下詳細描述以幫助讀者掌握對本文中描述的方法、裝置和/或系統及其等同修改的全面理解。因此，本文中描述的方法、裝置和/或系統的各種變化、修改和等效對于本領域技術人員而言將會很清楚。此外，為了增加清楚性和簡潔性，可以省略對公知的功能和構造的描述。
[0025]說明書中所使用的術語僅意在描述實施方式，而絕非限制。除非清楚地使用，否則以單數形式的表述包括多數形式的含義。在本說明書中，如“包括(comprising)”或“包括(including) ”等表述意在表示特性、數目、步驟、操作、單元中的部分或其組合，而不應當被理解為排除一個或多個其他特性、數目、步驟、操作、單元中的部分或其組合的存在或可能性。
[0026]圖1示出了根據本發(fā)明的一個實施方式的網絡100。網絡100包括多個存取段，出于說明性目的僅示出了其中的存取段A至D (存取段A、存取段B、存取段C和存取段D)。在每個存取段的邊緣處定位有網絡設備(102_A、102_B、102_C^P 102_D，統稱為102)，其可以被認為是邊緣型設備。網絡設備102各自包括地址解析處理器(103_A、103_B、103_(^P103_D,統稱為103)。雖然每個存取段示出了一個網絡設備，然而，在每個存取段的邊緣處可以存在若干網絡設備和其他邊緣設備。在此，網絡設備102_8、102_(:和102_D可以被理解為相對于102_A是“遠程的”，而不管它們與102_A的物理距離(如果存在這個物理距離)。
[0027]存取段A至D經由其相應的網絡設備(102_A、102_B、102_(^P 102_D)連接至互連層101。數據路徑105_A、105_B、105_(^P 105_D將存取段A、B、C和D的相應的網絡設備連接至互連層101。類似地，數據路徑104_A、104_B、104_(^P 104_D將相應的網絡設備連接至包括在每個存取段中的服務器機柜。該數據路徑可以在沒有限制的情況下無線地或者使用物理通信鏈路來實現，并且該數據路徑可以包含用于確保正確的通信的附加設備。
[0028]僅出于說明的目的，將存取段A至D示出為具有物理服務器機柜(存取段A中的服務器機柜IA至4A、存取段B 中的服務器機柜IB至4B、存取段C中的服務器機柜IC至4C、存取段D中的服務器機柜ID至4D)。服務器機柜各自容納多個虛擬機(VM)(統稱為106)。對于本說明書而言，關于大量服務器的實際物理實現或機柜的使用一點都不重要。出于說明性目的，圖1的VM106用表示它們各自的存取段、服務器機柜的后綴來標記，并且用數字標識符來標記。例如，VM106_4B1位于存取段B的服務器機柜4B中并且用I標記以將其與服務器機柜4B中的其他VM進行區(qū)分。
[0029]在一個實施方式中，每個存取段A至D具有存儲信息的對應的緩存(107_A、107_B、107_(:和107_D，統稱為107)。緩存107_A的物理實施方式例如可以是網絡102_A的內部存儲介質(未示出)，或者可以跨越與存取段A相關聯的多個設備(包括網絡設備102_A)的內部存儲介質進行分布，或者可以使用任何其他適于存儲的機制來實現。相同的考慮適用于緩存 107_B、107_C 和 107_D。
[0030]現在將關于緩存107_A來對一個實施方式中的緩存的功能進行描述。然而，相同的考慮適用于緩存107_8、107_(:和107_D。
[0031]緩存107_A中的每項包括具體的層2地址，例如MAC地址以及與具體的層2地址相關聯的一個或多個層3網絡地址例如IP地址。根據一種示例實施方式，緩存項被設置為在自從該項被存儲在緩存中以來過去了預定的時間之后終止。
[0032]根據本公開內容的一個實施方式，存儲在給定VM的緩存107_A中的具體的層2地址為網絡設備的層2地址，而非VM的層2地址。例如，緩存107_八可以包括列出了與網絡設備102_B的層2地址相關聯的VM106_4B1的層3地址的項。
[0033]此外，例如，緩存107_A可以包括列出了與網絡設備102_B的層2地址相關聯的VM106_4B1的層3地址、VM106_4B2的層3地址、VM106_4B3的層3地址、......、和
VM106_4Bn的層3地址的項，其中η為整數。緩存107_Α還可以包括列出了與網絡設備102_C的層2地址相關聯的VM106_1C1的層3地址、VM106_1C2的層3地址、VM106_1C3的層3
地址、......、和VM106_lCn的層3地址的項，其中η為整數。因此，根據一種示例性實施方式，緩存107存儲與其各自的網絡設備102的層2地址相關聯的遠程VM106的層3地址。
[0034]與存儲與那些相同的遠程VM106的層2地址相關聯的遠程VM106的層3地址的傳統的方法相比，緩存107通過存儲僅與單個遠程網絡設備102的層2地址相關聯的多個遠程VM106層3地址來存儲明顯更小并且更可縮放的列表。這樣，例如，根據本公開內容，網絡設備102實現了適于大規(guī)模數據中心的縮放的地址解析(SARMD)。根據本公開內容，在一個實施方式中，網絡設備102用作縮放的ARP (SARP)代理，并且還可以用作位于遠程存取段中的VM106的ARP緩存。通過這樣做，如以下進一步描述的，網絡設備102還使得能夠減少互連層上的ARP/ND地址請求消息廣播的量。
[0035]圖2示出了本公開內容的一個實施方式，其中所有VM206共享相同的層2傳輸域，本示例中層2傳輸域為廣播域。
[0036]在第一示例中，一個存取段上的第一 VM請求關于相同存取段上的第二 VM的地址信息。第一 VM已經知道第二 VM的層3地址，但是需要知道第二 VM的層2地址。在這個示例中，第一 VM 為 VM206_4BI，第二 VM 為 VM206_1BI。VM206_4BI 和 VM206_IBI 二者在相同的存取段B上。
[0037]VM206_4B1傳輸ARP/ND協議所描述的ARP/ND請求。即，當VM206_4B1發(fā)送地址請求消息比如ARP請求時，其準備并且發(fā)送例如包括大量信息項的消息。更具體地，地址請求消息表示發(fā)送者VM206_4B1的層2地址(即，源層2地址);發(fā)送者的層3地址(即，源層3地址)；期望接收者VM206_1B1的層3地址(B卩，目的層3地址)；以及消息請求期望接收者的層2地址的某個表示(S卩，目的層2地址的請求)。期望對于這樣的請求的響應能夠使得VM206_4B1學習VM206_1B1的層2至層3映射。
[0038]在這種情況下，在一個實施方式中，地址請求消息為網絡設備202_B所接收的并且也是VM206_1B1所接收的廣播。由于VM206_1B1已經接收到了地址請求消息，因此其用應答消息來響應于VM206_4B1，這個應答消息包括VM206_1B1的層3地址和層2地址。
[0039]在第二示例中，一個存取段上的第一 VM請求關于不同存取段上的第二 VM的地址信息。如上所述，第一 VM已經知道第二 VM的層3地址，但是需要知道第二 VM的層2地址。在這個示例中，第一 VM(請求VM)為存取段B上的VM206_4B1，第二 VM(目標VM)為存取段_A 上的 VM206_1A1。然而，當 VM206_4B1 向 VM206_1A1 傳輸 ARP/ND 請求 210 時，ARP/ND 請求210沒有被存取段_B上的任何VM回答。因此，這個請求經由網絡設備202_B例如通過廣播、多播或任何其他合適的傳輸模式向數據中心的所有其他存取段傳播。
[0040]網絡設備202_A通過互連層從網絡設備202_B接收ARP/ND請求210。接著，網絡設備202_A將ARP/ND請求轉發(fā)給VM206_1A1，VM206_1A1又通過向網絡設備202_A傳輸本地ARP/ND應答211來響應，該本地ARP/ND應答211表示其自己的層3 (L3_VM206_1A1)地址和層2 (L2_VM206_1A1)地址。然而，根據本示例，網絡設備202_A的地址解析處理器203_A將出現在應答消息211中的VM206_1A1的層2地址與網絡設備202_A的層2地址(L2_202_A，為其自己的層2地址)進行交換，并且往回向網絡設備202_B傳輸應答消息212，該應答消息212為消息211的修改版本。換言之，網絡設備202_A被配置成向發(fā)源ARP/ND請求210的VM準備并且發(fā)送應答消息212。如上所述，因此，網絡設備202_A發(fā)送的應答消息212包括ARP/ND請求的目標VM的層3地址連同在目標VM存在于其中的段的邊緣處的網絡設備的層2地址。
[0041]在一個實施方式中，在接收到應答消息212時，網絡設備202_B將與VM206_1A1的層3地址(L3_VM206_1A1)相關聯的網絡設備202_A的層2地址(L2_202_A)緩存在緩存207_B中。接著，ARP/ND應答消息212被提供給VM206_4B1。同時，網絡設備202_A還將關于VM206_4B1的層3地址相關聯的網絡設備202_B的層2地址(L2_202_B)信息緩存在207_A中。
[0042]應當注意，雖然圖1描述的實施方式描述了利用緩存，然而，本公開內容也實現了其中不使用緩存的系統。這樣的系統如上所述工作，不同之處在于，沒有保存和更新新學習的層2和層3地址相關性。
[0043]圖2涉及其中例如實現了地址請求消息并且構造了緩存的實施方式，而圖3涉及一旦緩存207已經被構造有與遠程VM的層3地址相關聯的遠程網絡設備的層2地址時隨后的數據傳輸操作。
[0044]在圖3所示的示例實施方式中，當源VM306和目的VM306位于相同的存取段中時，它們以如下方式從源向目的通信:該方式使得能夠從源VM106的(層2、層3)地址向目的VM306的(層2、層3)地址傳輸數據包。
[0045]然而，當源VM306和目的VM306位于不同的存取段中時，對傳輸的數據包進行變換。具體地，在一個實施方式中，數據包經過源VM306位于其中的存取段的網絡設備，并且還將會經過目的VM306位于其中的存取段的網絡設備，其中采用緩存307。例如，當VM306_1A1 (已經在先執(zhí)行了圖2所描繪的地址請求/應答過程)向位于存取段B中的VM306例如VM306_4B1傳輸數據包310時，經由網絡設備302_么來發(fā)送數據包。數據包310包括 VM306_1A1 的層 3 地址(L3_VM306_1A1)、VM306_1A1 的層 2 地址(L2_VM306_1A1)和VM306_4B1的層3地址(L3_VM306_4B1)。然而，在接收到數據包310時，網絡設備302_A修改數據包310的源層2地址，根據在緩存307中找到的信息，網絡設備302_A將數據包310的源層2地址改為其自己的層2地址，并且保持目的地址不變，以產生修改后的數據包311。接著，網絡設備302_八將數據包311轉發(fā)給網絡設備302_B。在這個示例實施方式中，在使用緩存的實施方式中，假設從VM306_4B1發(fā)源的ARP/ND請求在先被網絡設備302_A接收，并且隨后，網絡設備302_B的層3地址被緩存在與VM306_4B1的層3地址相關聯的緩存307_A中。
[0046]數據包311包括以下地址作為源地址:源VM306_1A1的層3地址(L3_VM306_1A1)、網絡設備A的層2地址(L2_302_A)，而包括以下地址作為目的地址:目的VM306_4B1的層3地址(L3_VM306_4B1)和網絡設備302_B的層2地址。
[0047]當網絡設備302_B接收數據包311時，網絡設備302_B基于數據包的目的層3地址(L3_VM306_4B1)將目的層2地址(L2_302_B)修改成VM306_4B1的層2地址(L2_VM306_4B1)。
[0048]現在轉向圖4，圖4示出了本公開內容的另一示例實施方式，其中虛擬機從一個存取段遷移至遠程存取段，或者虛擬機從存取段的一個位置遷移至相同存儲段的另一位置。
[0049]根據本示例，當VM406在存取段內本地遷移時，該VM406的層3至層2映射保持不變，因為該VM406的層2地址和層3地址在遷移之后保持不變。因此對于與遷移后的VM406位于同一存取段中的VM406而言，使用ARP/ND來執(zhí)行遷移后的VM406的地址解析。
[0050]例如，如果位于存取段_B中的一個源VM406向已經從服務器機柜IB的在先位置(491)遷移至服務器機柜3B的VM406_1B3發(fā)出ARP/ND請求，則上述一個源VM406會通過VM406_1B3設置有ARP應答消息，該ARP應答消息包括VM406_1B3的層2地址。類似地，如果位于存取段_A中的另一源VM406向已經從服務器機柜IA的在先位置(493)遷移至服務器機柜3A的VM406_2A1發(fā)出ARP/ND請求，則另一源VM406會通過VM406_2A1設置有ARP應答消息，該ARP應答消息包括VM406_2A1的層2地址。
[0051]在一個實施方式中，在目標VM406已經從第二存取段的一個位置遷移至第二存取段中的另一位置的情況下，當位于第一存取段中的源VM406向位于第二存取段中的目標VM406發(fā)出ARP/ND請求或傳輸數據包時，使用SARP協議。這是因為，在緩存407中，目標VM406的具體的層3地址仍然被構造為與第二存取段的網絡設備的層2地址相關聯。換言之，SARP協議對于虛擬機的本地遷移而言是透明的。
[0052]在一個實施方式中，當VM406_4B3例如從存取段B遷移至存取段A時，地址解析如下所述來執(zhí)行。
[0053]當位于存取段B中的源VM406對于VM406_4B3廣播例如ARP/ND請求時，將沒有本地生成任何ARP/ND應答，因為VM406_4B3已經移動至存取段A。這樣，網絡設備402_B將在其傳輸域上傳輸ARP/ND請求(410)，該傳輸域通常為廣播域或多播域。ARP/ND請求410包括VM406_4B3的層3地址和網絡設備402_B的層2地址。
[0054]一旦VM406_4B3通過網絡設備402_A接收到了 ARP/ND請求，則VM406_4B3向網絡設備402_A轉發(fā)本地應答411，網絡設備402_A修改本地應答消息411并且向網絡設備402_B傳輸應答消息412。應答412包括VM406_4B3的層3地址和網絡設備402_A的層2地址。
[0055]如在先的實施方式所示，網絡設備402_B用與VM406_4B3的層3地址相關聯的網絡設備402_A的層2地址來更新緩存407_B。基于新緩存的信息，存取段B中從源VM406至VM406_4B3的隨后的數據包傳輸被直接轉發(fā)給網絡設備402_A。這樣，SARP協議實現了虛擬機在大規(guī)模數據中心的存取段之間的無縫遷移。
[0056]例如，在多種實施方式中，通過使變老(S卩，緩存中的項終止)或者通過發(fā)送“免費ARP/ND”請求消息來更新ARP/ND映射。免費ARP/ND請求消息是一種由VM或者由存儲VM的實際系統的VM管理員功能發(fā)送以便迫使存儲ARP/ND層3至層2映射的緩存中的新的項在VM遷移之后進行更新的消息。更普遍地，免費ARP請求可以被理解為不是為了與具體的遠程VM建立通信而是為了推動緩存407的更新而被廣播或多播的地址請求消息。備選地，在預定時間之后，項被簡單地變老而從緩存407中離開，結果是網絡設備402表現得好像不存在VM的層2至層3地址映射。
[0057]在本公開內容的一種實施方式中，如在先已經關于圖1至圖3解釋的，在網絡402_B接收免費ARP消息413時，通過網絡設備402_B實現的SARP代理協議來修改已經從存取段A的位置(493)遷移至存取段B的VM406_1A3的外傳免費ARP/ND消息413。另外，在接收到修改后的免費ARP消息414時，網絡設備402_A更新緩存407_A以包括與VM406_1A3的層3地址相關聯的網絡設備402_B的層2地址。
[0058]圖5A示出了一種示例實施方式，其中地址解析處理器503被配置成接收多個ARP/ND請求消息(510至516)。ARP/ND請求消息是通過互連層(101，201，301，401)從其他網絡設備接收的。ARP/ND請求514和516是從本地VM506_1A1接收的。雖然圖5A示出了并行接收的消息，然而，情況并非必須這樣；地址解析處理器可以被配置成并行和/或順序接收請求消息。
[0059]在一種實施方式中，在接收到ARP/ND請求消息510至514時，地址解析處理器503更新緩存507以包括使得請求消息中規(guī)定的源層2地址與其各自的源層3地址關聯的項。該緩存的尺寸可以減小，因為在本實施方式中，位于一個存取段中的VM的層3地址被與單個層2項——即，上述一個存取段的網絡設備的單個層2項——相關聯地保存。
[0060]例如，在接收到ARP/ND請求消息510和511時，地址解析處理器503將與單個項L2SB相關聯的L3SB1和L3SB2 (其為發(fā)源VM的層3地址)緩存在緩存507_A中，因為ARP/ND請求消息510和511 二者都從相同存取段中的VM發(fā)源。在這個示例中，L2SB為源VM所位于的網絡設備的層2地址。類似地，在接收到ARP/ND請求消息512和513時，地址解析處理器503使用L2SC的單個項來緩存L3SC1和L3SC2。對于ARP/ND請求消息514，地址解析處理器使用L2SD (層3地址為L3SD的VM所在的存取段的網絡設備的層2地址)來緩存L3SD。
[0061]在另一實施方式中，地址解析處理器503被配置成從本地VM接收ARP/ND請求消息。例如，存取段A中的VM506_1A1發(fā)出ARP/ND請求消息515和516以請求層3地址為L3SD7的遠程VM的層2地址和層3地址為L3SC1的遠程VM的層2地址。圖5B和圖5C示出了根據本公開內容和根據圖5A所描述的實施方式的方法5000b和5000c，該方法用于使用SARP配置的網絡設備的大規(guī)模數據中心中的地址解析。
[0062]在方法5000b (圖5B)中，網絡設備被配置成接收(操作5001b)第一地址請求，該第一地址請求表示一個源層3地址(L3SB1)和規(guī)定的層2地址(L2SB)。在5003b中，將規(guī)定的層2地址L2SB與層3地址L3SB1相關聯地存儲。網絡設備還接收(5005b)第二地址請求，該第二地址請求表示另一源層3地址(L3SB2)和相同的規(guī)定的層2地址(L2SB)。網絡設備識別出新的源層3地址L3SB2從屬于相同的層2地址L2SB (操作未示出)。因此，在操作5007中，網絡設備502_A的地址解析處理器503 (圖5A)更新緩存507，使得上述一個和另一源層3地址(LS31和LS32)與規(guī)定的層2地址(LS2)的單個實例相關聯地存儲。
[0063]在方法5000c (圖5c)中，網絡設備502_A被配置成接收(操作5001c)地址請求，該地址請求表示請求VM的源層2地址(圖5A中的L2_VM_506_1A1)和作為目的VM的層3地址的規(guī)定的層3地址(L3SD7)。地址解析處理器503 (圖5A)檢查(5003c)緩存507中是否存在與規(guī)定的層3地址L3SD7相關聯的規(guī)定的目的層2地址。如果找到這樣的與層3地址L3SD7相關聯的規(guī)定的目的層2地址，則網絡設備502_A將規(guī)定的目的層2地址轉發(fā)給VM_506_A1 (5005c)，如果沒有找到這樣的與層3地址L3SD7相關聯的規(guī)定的目的層2地址，則網絡設備502_A在其廣播域上廣播ARP/ND請求(5007c)。
[0064]雖然已經關于多種實施方式描述了本發(fā)明概念，然而，應當注意，對于熟悉本領域的人而言，可以在不偏離應當由所附權利要求來限定的所描述的特征的技術細節(jié)和范圍的情況下，對這些特征進行多種變化和修改。
[0065]此外，雖然本說明書包含很多特征，然而，這些特征不應當被理解為限制本公開內容或所附權利要求的范圍。在分離的實施方式的上下文中描述的某些特征也可以組合實現。相反，在單個實施方式的上下文中描述的多種特征也可以在多個實施方式中分別實現或者用任意合適的子組合來實現。
[0066]雖然附圖以具體順序描述了操作和/或示出了部件的具體布置，并且附件被在數據中心的存取段的背景中來描述，然而，應當理解，這樣的具體的順序和/或布置不是限制，或者，所有執(zhí)行的操作和公開的部件需要獲得期望的結果。存在可以被配置成以關于多種實施方式在本公開內容中描述的方式來轉發(fā)數據包、傳輸各種地址解析消息、更新地址緩存和數據包地址的大量硬件和軟件設備。因此，其他實現在以下權利要求的范圍內。
【權利要求】
1.一種網絡設備，被布置在數據中心的第一存取段與互連層之間的接口處，所述網絡設備包括: 地址解析處理器，所述地址解析處理器被配置成: 接收尋址至所述網絡設備的廣播域中的虛擬機的地址請求，所述地址請求: 指定源層2地址， 請求所述數據中心中的目標虛擬機的層2地址，以及 指定所述目標虛擬機的層3地址； 通過所述第一存取段傳輸本地消息，所述本地消息請求具有與所指定的層3地址相對應的相應的層3地址的虛擬機的相應的層2地址；以及 響應于從具有所指定的層3地址的所述虛擬機接收到對所述本地消息的本地應答，向所指定的源層2地址傳輸應答消息，所述應答消息提供所述網絡設備的所述層2地址和具有所指定的層3地址的所述虛擬機的所述層3地址。
2.根據權利要求1所述的網絡設備，其中所述地址解析處理器被配置成:作為所述數據中心的所述第一存取段的邊緣設備，通過所述互連層接收所述地址請求。
3.根據權利要求1所述的網絡設備，其中所述地址解析處理器被配置成:將所述本地消息向已經從所述數據中心的不同存取段遷移至所述第一存取段的一個或多個虛擬機傳輸。
4.根據權利要求1所述的網絡設備，其中所述地址解析處理器被配置成:從與所述第一存取段不同的第二存取段接收所述存取請求，并且所述第一存取段和所述第二存取段通過相同的VLAN被實現。
5.根據權利要求1所述的網絡設備，其中: 所述地址解析處理器被配置成:接收對所述本地消息的所述本地應答；以及 對所述本地消息的所述本地應答包括響應的虛擬機的所述相應的層3地址和所述相應的層2地址；以及 所述地址解析處理器被配置成:通過用所述網絡設備的所述層2地址替代所述響應的虛擬機的所述相應的層2地址來構造所述響應消息。
6.根據權利要求1所述的網絡設備，其中: 所述地址解析處理器被配置成:從與所述第一存取段不同的第二存取段接收所述存取請求；以及 所指定的源層2地址為在所述第二存取段與所述互連層之間的所述接口處被布置的網絡設備的所述層2地址。
7.根據權利要求6所述的網絡設備，其中: 所述地址解析處理器被配置成:將與發(fā)源所述地址請求的第一虛擬機的具體的層3地址相關聯的所指定的源層2地址存儲在緩存中。
8.根據權利要求7所述的網絡設備，其中: 所述地址解析處理器被配置成:當多于一個請求消息包括相同的所指定的層2地址時，存儲多于一個與相同的所指定的層2地址的單個實例相關聯的具體的層3地址。
9.根據權利要求1所述的網絡設備，其中: 所述地址請求還指定源的具體的層3地址；所述地址解析處理器被配置成:將與發(fā)源所述地址請求的所述第一虛擬機的具體的層3地址相關聯的所指定的層2地址存儲在緩存中；以及 當多于一個請求消息包括相同的所指定的層2地址時，所述緩存被配置成存儲多于一個與相同的所指定的層2地址的單個實例相關聯的具體的層3地址。
10.一種網絡設備，被布置在數據中心的第一存取段與互連層之間的接口處，所述網絡設備包括: 地址解析處理器，所述地址解析處理器被配置成: 從所述第一存取段接收本地數據包，所述本地數據包包括指定的層3地址； 在所述數據中心的廣播域中選擇性地廣播地址解析請求，所述地址解析請求: 請求與所指定的層3地址相對應的層2地址； 接收對所述地址解析請求的響應；以及 基于所接收的響應來更新地址緩存以包括指定具有如下虛擬機的存取段的邊緣設備的所述層2地址的項，所述虛擬機具有與所指定的層3地址相對應的相應的層3地址，所述項還指定所述相應的層3地址。
11.根據權利要求 10所述的網絡設備，其中: 所述地址解析處理器被配置成:對所述緩存是否包括與所指定的層3地址相對應的項進行判定；以及 所述地址解析處理器在所述判定為否定時廣播所述地址解析請求。
12.根據權利要求10所述的網絡設備，其中: 指定所述存取段的所述項為具有如下虛擬機的所述存取段的具體的網絡設備的層2地址，所述虛擬機具有與所指定的層3地址相對應的所述相應的層3地址；以及 所述項用于隨后向位于由所述具體的網絡設備的所述層2地址指定的所述存取段中的虛擬機選擇性地進行廣播。
13.根據權利要求10所述的網絡設備，其中:所述本地數據包還指定發(fā)送所述本地數據包的第一虛擬機的具體的層2地址；以及所述網絡設備被配置成:根據所述本地數據包構造所述地址解析請求，并且所述網絡設備還被配置成:用所述網絡設備的層2地址替代所述第一虛擬機的所述具體的層2地址。
14.一種地址解析方法，在由被布置在數據中心的第一存取段與互連層之間的接口處的網絡設備執(zhí)行時，所述地址解析方法包括: 從所述第一存取段接收本地數據包，所述本地數據包包括指定的層3地址； 在所述數據中心的廣播域中選擇性地廣播地址解析請求，所述地址解析請求: 請求與所指定的層3地址相對應的層2地址； 接收對所述地址解析請求的響應；以及 基于所接收到的響應來更新地址緩存以包括指定具有如下虛擬機的存取段的項，所述虛擬機具有與所指定的層3地址相對應的相應的層3地址。
15.一種網絡，所述網絡包括通過互連層接合的多個存取段，并且所述多個存取段中的所選擇的存取段各自包括網絡設備，所述網絡設備包括: 地址解析處理器，被配置成: 接收尋址至所述網絡的廣播域中的機器的地址請求，所述地址請求:指定層2地址， 請求所述網絡中的其他虛擬機的層2地址，以及 指定層3地址； 通過存取段傳輸本地消息，所述本地消息請求具有與所指定的層3地址相對應的相應的層3地址的虛擬機的相應的層2地址；以及 響應于接收到對所述本地消息的本地應答，向所指定的層2地址傳輸應答消息，所述應答消息提供所述網絡設備的所述層2地址和所指定的層3地址。
16.一種網絡，所述網絡包括通過互連層接合的多個存取段，并且所述多個存取段中的所選擇的存取段各自包括網絡設備，所述網絡設備包括: 地址解析處理器，被配置成: 從第一存取段接收本地數據包，所述本地數據包包括指定的層3地址； 在所述網絡的廣播域中選擇性地廣播地址解析請求，所述地址解析請求請求與所指定的層3地址相對應的層2地址； 接收對所述地址解析請求的響應；以及 基于所接收到的響應來更新地址緩存以包括指定具有如下虛擬機的第二存取段的項，所述虛擬機具有與所指定的層3地址相對應的相應的層3地址。
17.一種用于網絡設備的緩存表減小方法，所述方法包括: 所述網絡設備被配置成接收第一地址請求，所述第一地址請求表示一個源層3地址和指定的層2地址； 所述網絡設備還被配置成接收第二地址請求，所述第二地址請求表示另一源層3地址和相同的指定的層2地址；以及 所述網絡設備的地址解析處理器被配置成將僅與所指定的層2地址的單個實例相關聯的一個源層3地址和另一源層3地址存儲在緩存中。
18.根據權利要求17所述的緩存表減小方法，還包括:所述地址解析處理器響應于接收到隨后的地址請求使用所述緩存來對是否廣播有關地址請求進行判定。
19.根據權利要求18所述的緩存表減小方法，其中僅在所述緩存不包括與在所述隨后的地址請求中指定的所請求的層3地址相匹配的項的情況下，所述判定為肯定。
【文檔編號】H04L12/26GK104054302SQ201280067291
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2012年12月14日 優(yōu)先權日:2011年12月16日
【發(fā)明者】Y·納查姆, I·耶拉夏爾米 申請人:馬維爾以色列(M.I.S.L.)有限公司