专利名称：用于虚拟基础设施的集中式控制平面器具的制作方法
技术领域：
本申请总地涉及用于虚拟基础设施的集中式控制平面。
背景技术：
虚拟化本质上通过在一个物理计算机上创建多个虚拟机来将硬件变换成软件。虚 拟机因此共享硬件资源，而不相互干扰，从而使得多个操作系统和应用能够同时在单个计 算机上执行，这例如是通过使用虚拟机管理程序动态且透明地分配硬件资源以使得多个操 作系统能够在单个物理计算机上同时运行来实现的。本质上，虚拟机因此是一个严密隔离 的软件容器，它能够运行它自己的操作系统和应用，就好像它是一个物理计算机一样。虚拟 机的行为类似于物理计算机，并且包含其自己的虚拟(即基于软件的)CPU、RAM硬盘和网络 接口卡(NIC)。这样，对成本高昂的硬件资源的利用得到了最大化。因为多个虚拟机(VM)可能存在于单个计算机上，所以管理点倍增，从而使VM管理 复杂化，尤其对于网络访问控制则更是如此。
参考附图可最好地理解本发明的结构和操作方面的细节，附图中相似的标号指代 相似的部件，其中图1是根据本发明原理的示例性系统的框图；并且图2是示出具有集中式控制平面(CCP)的示例性体系结构的框图。
具体实施例方式概述在建立于多个物理计算装置上的虚拟基础设施中，提供了虚拟机监视器(VMM)集 中式控制平面(CCP)。VMM CCP与多个VMM数据平面建立了跨一个或多个服务器集群内的 所有虚拟机的单个虚拟交换机。这些VMM数据平面中的至少两个与相应的多个虚拟机(VM) 相关联。在一个示例性实施例中，VMM CCP由唯一一个器具(appliance)容宿，并且是一服 务器集群的唯一控制平面。在另一示例性实施例中，VMM CCP由唯一一个VM容宿并且是一 服务器集群的唯一控制平面。在另一示例性实施例中，VMM CCP由唯一一个物理以太网交 换机容宿并且是一服务器集群的唯一控制平面，但在一些实现方式中，在此范围内可使用 在活动-待用配置中活动的两个控制器。在一些实现方式中，服务器可容宿两个或更多个VM并且单个VMM数据平面与服务 器的VM通信。数据平面还与VMM CCP通信。多个服务器可建立一集群，其中VMM CCP是该 集群的唯一控制平面。在另一实施例中，一种方法包括提供计算机服务器的集群，并且在该集群中的至 少第一服务器上实例化(instantiate)至少第一和第二虚拟机(VM)。该方法还包括实例化与第一和第二 VM通信的第一数据平面，在该集群中的至少第二服务器上实例化至少第三 和第四虚拟机(VM)，并且实例化与第三和第四VM通信的第二数据平面。有且仅有一个控制 平面与第一和第二数据平面通信。在另一实施例中，器具是外壳、外壳中的处理器、以及外壳中的且能被处理器访问 的有形计算机可读介质。该介质存储被配置为与服务器集群中的多个虚拟机监视器(VMM) 数据平面通信的单个VMM集中式控制平面(CCP)。示例性实施例首先参考图1，示出了计算机的多个集群(为了易于公开，仅示出两个集群“A”和 “N”)，其中每个集群包括两个或更多个计算机12。计算机12可以是服务器、刀片服务器或 者其他要求虚拟基础设施(VI)环境中的网络交换并且运行管理程序软件的计算机。如图1所示，每个计算机12包括一个或多个处理器14，这些处理器14访问有形计 算机可读存储介质16，例如但不限于基于盘的存储装置、固态存储装置等等。由于虚拟化， 计算机12可只具有单个处理器14，但可具有多个虚拟机(VM) 18，这些VM 18本质上是物理 计算机的软件实例化，其中每一个都具有其自己的操作系统、软件应用等等并且每一个都 相信其具有其各自的处理器和数据存储装置。实际上，VM 18共享其在其上被实例化的计算 机的物理处理器14和介质16，其中其操作由虚拟机监视器(VMM) 20来协调。如图1所示， 按照本发明原理，在集群中的计算机上实例化的VMM 20执行相应的VMM数据平面，而VMM 控制平面功能则如下文中进一步描述的在远程执行。如图1还示出的，集群的计算机12可通过生产网络22与其他计算机和其他集群 的计算机通信。在一些实现方式中，具有其自己的处理器沈的虚拟化软件管理服务器M 也可根据VI原理在生产网络上通信。虚拟化软件管理服务器M可与一个或多个VI客户 端计算机观(例如桌面计算机)通信，其中每一个具有其自己的处理器30，并且/或者VI 客户端计算机观如图所示可直接与生产网络22通信。根据本发明原理，单个集群的所有VMM数据平面20通过管理网络32与单个VMM 集中式控制平面(CCP)34通信。在一种实现方式中，对于每个集群建立单个VMM CCP 34，如 图1所示，这本质上是通过在各个VM上建立VMM CCP来实现的。在其他实现方式中，单个 VMM CCP 34可以为多个集群的VMM数据平面服务。VMM CCP 34可被容宿在集群中的VM 18之一上或者可被容宿在主机设备36上，该 主机设备36具有访问承载着VMM CCP 34的一个或多个有形计算机可读介质40的一个或 多个主机处理器38。主机设备36可以是物理以太网交换机或者具有器具外壳42的独立 器具。VMM CCP 34与网络44通信，网络44例如是因特网。在一个非限制性实施例中，器 具36执行数据中心操作系统(DC-OS)程序的实例46，该实例46生成VMMCCP、管理本地器 具并且管理对于CCP实例不可见的本地通信接口。DC-OS还管理与可包含待用CCP实例的 冗余器具48的通信，以及与诸如VMWare的VirtualCenter之类的外部管理应用的通信。本质上，VMM数据平面20模拟模块化以太网交换机机箱的线路卡上的软件和转发 硬件，而CCP模拟模块化以太网交换机机箱的管理程序。因此，在VMM数据平面20中，进入 格式的分组可被转发并且如果需要可针对下层的VM 18被变换成外出格式，从而使得两种 不同类型的网络可相互通信。对将分组转发到适当输出端口的管理也可以在数据平面20 中进行。另一方面，在VMM CCP 34中，可以执行信令和其他控制协议，以及诸如按线路速度的IP转发和分类之类的每分组处理操作，但一些每分组处理操作不是在数据路径中进行 的。VMM CCP还可执行更高层功能，例如建立路由表、输入质量服务策略、异常处理和监视功 能。图2为了易于描述利用仅具有两个计算机12的单个集群示出了上述公开的进一 步细节，但要理解本发明原理如上所述可应用到多个集群，其中每个集群有两个或更多个 计算机。每个计算机12容宿虚拟机18的两个或更多个实例，其中计算机12的VM 18与和 计算机12相关联的单个VMM数据平面20通信。集群中的所有数据平面20如上所述与单 个VMMCCP 34通信，该单个VMM CCP 34还可与网络44通信。从而，由与单个VMM CCP 34 协同工作的各个计算机数据平面20在一个计算机集群内(在一些情况下不止一个)的所 有VM 18上建立了单个虚拟交换机。如果需要，如果CCP正在运行一交换机，而利用本领域中已知的交换机故障检测 原理检测到该交换机发生故障，则该CCP可被移动到另外的处理位置(例如，移动到器具、 服务器或其他交换机)，而包括路由表在内的状态信息则保持完好。虽然这里示出并详细描述了用于虚拟基础设施的集中式控制平面器具，但是要理 解，本发明涵盖的主题仅由权利要求限制。
权利要求
1.在建立于多个物理计算装置(1 上的虚拟基础设施中，虚拟机监视器(VMM)集中 式控制平面OXP) (34)与多个VMM数据平面00)建立跨一个或多个服务器集群内的所有 虚拟机的单个虚拟交换机，所述多个VMM数据平面OO)中的至少两个与相应的多个虚拟机 (VM) (18)相关联。
2.如权利要求1所述的VMMCCP，其中，所述VMM CCP(34)由唯一一个器具(18，36)容 宿并且是一服务器集群的唯一控制平面。
3.如权利要求2所述的VMMCCP，其中，至少一个服务器(12)容宿至少两个VM(18) 和与所述至少两个VM(IS)通信的单个VMM数据平面(20)，该数据平面OO)与所述VMM CCP (34)通信。
4.如权利要求3所述的VMMCCP，其中，至少两个服务器(12)构成一集群，所述VMM CCP(34)是该集群的唯一控制平面。
5.如权利要求1所述的VMMCCP，其中，所述VMM CCP(34)由唯——个VM(18)容宿并 且是一服务器集群的唯一控制平面。
6.如权利要求1所述的VMMCCP,包括冗余CCP (34)，该冗余CCP (34)在CCP VM器具的 每个壳体中充当待用并且与所述交换机相集成，从而如果该CCP在被检测到发生故障的交 换机上运行，则CCP功能被移动到另外的处理位置，而状态信息保持完好。
7.一种方法，包括提供计算机服务器(1 的集群；在所述集群中的至少第一服务器上实例化至少第一和第二虚拟机(VM) (18)；实例化与所述第一和第二 VM(IS)通信的第一数据平面OO)；在所述集群中的至少第二服务器上实例化至少第三和第四虚拟机(VM) (18)；实例化与所述第三和第四VM通信的第二数据平面OO)；以及建立与所述第一数据平面和第二数据平面通信的一个且仅一个控制平面(34)。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述数据平面OO)是虚拟机监视器(VMM)数据平
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述控制平面(34)是VMM控制平面。
10.如权利要求7所述的方法，包括在远离所述服务器的器具(36)上建立所述控制平 面(34)。
11.如权利要求7所述的方法，包括在物理以太网交换机上建立所述控制平面(34)。
12.如权利要求7所述的方法，包括在VM(IS)上建立所述控制平面(34)。
13.如权利要求7所述的方法，包括使用数据平面OO)将进入格式的分组变换成外出格式，并且将分组转发到输出端口 ；以及使用所述控制平面(34)来执行至少信令协议。
14.如权利要求13所述的方法，包括将所述控制平面(34)用于建立路由表。
15.如权利要求13所述的方法，包括将所述控制平面(34)用于建立至少一个服务质量策略。
16.如权利要求13所述的方法，包括将所述控制平面(34)用于异常处理。
17.如权利要求13所述的方法，包括将所述控制平面(34)用于监视数据平面操作。
18.一种器具(12，36)，包括 至少一个处理器(14，38)；以及所述处理器可访问的至少一个有形计算机可读介质(16，40)，所述介质存储被配置为 与服务器(1 的集群中的多个VMM数据平面00)通信的单个虚拟机监视器(VMM)集中式 控制平面(CCP)。
19.如权利要求18所述的器具，其中，所述控制平面(34)对于以下各项中的至少一项 是有用的建立路由表、建立至少一个服务质量策略、异常处理、监视数据平面操作。
20.如权利要求18所述的器具，其中，所述控制平面(34)对于以下各项中的至少两项 是有用的建立路由表、建立至少一个服务质量策略、异常处理、监视数据平面操作。
全文摘要
在虚拟基础设施中，提供了容宿集中式虚拟机监视器(VMM)控制平面(34)的单个器具(12，36)以在服务器(12)的一个或多个集群内的所有虚拟机(18)上有效地建立单个虚拟交换机，从而减少网络管理员的管理点的数目并且促进更容易的VM迁移。
文档编号G06F9/455GK102132252SQ200980133506
公开日2011年7月20日 申请日期2009年8月12日 优先权日2008年8月27日
发明者保罗·哈利·格莱希奥夫, 保罗·安东尼·法茨祖尼, 斯里拉姆·韦拉加, 萨哈瓦纳库马尔·哈简德兰, 迈克尔·R·史密斯, 马克·A·巴克 申请人:思科技术公司