用于虚拟机架系统中的直通模式的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明一般设及数据网络，并且特别设及用于在一个或多个数据网络的节点之间 提供拓扑冗余和弹性的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 数据网络包括各种计算设备，例如个人计算机、与彼此和/或附接到该网络的各 种其它网络元件或远程服务器进行通信的IP电话设备或服务器。例如，数据网络可W包 括但不限于支持多个应用的城域W太网或企业W太网网络，所述多个应用包括例如基于IP 的语音（Vol巧、数据和视频应用。所述网络通常包括互连的节点（通常称为交换机或路由 器），用于将业务路由通过网络。
[0003] 数据网络面临的关键挑战之一是需要网络弹性，即即使在可能有组件出故障、链 路出故障等的情况下仍保持高可用性的能力，该对于提供令人满意的网络性能来说至关重 要。可W该样来达到网络弹性：一部分是通过拓扑冗余，即通过提供冗余节点（W及节点内 的冗余组件）和节点间的多个物理路径来防止单点故障；W及一部分是通过L2/L3协议， W便当发生故障时利用冗余来汇聚到备用路径上从而将业务流交换/路由通过网络。如应 当认识到的，检测和汇聚时间必须在网络中快速发生（有利地，在少于一秒内），W便实现 向备用路径的无缝转移。在网络内实现了各种类型的网络拓扑W便在网络元件之间提供冗 余，例如环形网络、部分网状网络、全网状网络、中枢网络等。汇聚时间和网络元件之间的冗 余通常取决于网络中实现的网络拓扑的类型而改变。
[0004] 网络元件的体系结构也改变和影响网络弹性。例如，各种节点体系结构包括单交 换元件、可堆叠交换元件、基于多槽位机架的网络元件等。一般而言，取决于成本和网络需 求，该些类型的节点体系结构中的一种被选择并实现为所述类型的网络拓扑中的一种。然 而，一旦被实现，有时难W升级或从一种类型的网络拓扑转换为另一种类型的网络拓扑。还 难W在网络拓扑内从一种类型的节点体系结构转换为另一种类型的节点体系结构，或者在 一个网络内合并各种类型的节点体系结构。
【发明内容】
[0005] 相应地，存在对该样的系统和方法的需求，其用于在一个或多个不同类型的网络 拓扑中具有一个或多个不同类型节点体系结构的节点之间提供弹性。
【附图说明】
[0006] 图la-c示出了根据本发明的虚拟机架系统的实施例的示意框图；
[0007] 图2示出了根据本发明的虚拟机架系统中的网络拓扑发现过程的实施例的逻辑 流程图；
[000引图3示出了根据本发明的虚拟机架系统中的网络节点中的拓扑数据库的实施例 的示意框图；
[0009] 图4示出了根据本发明的虚拟机架系统中的网络节点的实施例的示意框图；
[0010] 图5示出了根据本发明的虚拟机架系统中的网络节点的网络接口模块的实施例 的示意框图；
[0011] 图6示出了根据本发明的虚拟机架系统中的分组的前置报头（pre-pended header)的实施例的示意框图；
[0012] 图7示出了通过根据本发明的虚拟机架系统中的网络节点的分组流的实施例的 示意框图；
[0013] 图8示出了根据本发明的虚拟机架管理器应用的实施例的示意框图；
[0014] 图9示出了根据本发明的针对虚拟机架系统中的网络节点的直通（passt虹U)模 式的方法的实施例的逻辑流程图；
[0015] 图lOa-d示出了根据本发明的虚拟机架系统的实施例的示意框图；
[0016] 图11示出了根据本发明的用于将网络节点的配置更新为直通模式的方法的实施 例的逻辑流程图；
[0017] 图12示出了根据本发明的针对虚拟机架系统中的网络节点过剩情况下的直通模 式的方法的实施例的逻辑流程图；
[0018] 图13示出了根据本发明的针对虚拟机架系统中操作型机架标识符重复配置情况 下的直通模式的方法的实施例的逻辑流程图；
[0019] 图14示出了根据本发明的用于为网络节点确定直通模式的方法的实施例的逻辑 框图；化及
[0020] 图15示出了根据本发明的直通指派命令的实施例的示意框图。
【具体实施方式】
[0021] W下标准在本申请中被参考并且通过引用的方式合并于此；1)链路聚合控制协 议（LACP)，其从前是由IE邸802. 3ad任务组于2000年3月添加的IE邸802. 3标准的第43 款，并且当前于2008年11月3日被并入IE邸802. 1AX-2008 及2)IE邸标准802. 1Q，虚 拟桥接局域网，2003版。
[002引图la示出了包括多个网络节点110的虚拟机架系统100的实施例，所述多个网络 节点110经由称为虚拟组构链路（VFL) 120的用于传送控制和寻址信息的专用链路聚合组 而在操作上禪合。VFL120及其操作在通过引用合并于此的于2011年1月20日提交的名 为"SYSTEMANDMET册DFORMULTI-CHASSISLINKAGGREGATION"、序列号为 13/010, 168 的 待定的美国专利申请中进行了详细描述，并且针对所有目的均构成本美国实用专利申请的 一部分。VFL120提供网络节点110之间的连接，W便交换与W下内容有关的信息；业务转 发、MAC寻址、组播流、地址解析协议（AR巧表、层2控制协议（例如生成树、W太网环路保 护、逻辑链路检测协议）、路由协议（例如RIP、0SPF、BGP)W及网络节点和外部链路的状态。
[0023] 在实施例中，多个网络节点110操作为具有统一管理能力的单个虚拟网络节点。 主网络节点（例如网络节点110a)被选择，并且主网络节点110的本地MAC地址被其它网 络节点110采用作为针对虚拟机架系统100的主MAC地址。主MAC地址被外部节点112用 于对虚机机架系统100中的网络节点110进行寻址。如此，网络节点110对于外部节点110 透明地进行操作，并且被外部节点112看作单个逻辑设备。
[0024] 外部节点112可操作为使用单个干线或链路、链路聚合组（LAG) 116或虚拟机架链 路聚合组（VC-LAG) 114来禪合到虚拟机架系统100中的一个或多个网络节点110。为了提 供增加的弹性并且移除单点或者甚至两点故障，VC-LAG114可操作为将外部节点禪合到虚 拟机架系统100中的两个或更多网络节点110。外部节点可W使用负载均衡技术来将业务 分布到VC-LAG114的可用链路中。例如，VC-LAG114的物理链路之一被外部节点基于负 载均衡算法（通常设及对源和目的因特网协议（I巧或媒体访问控制（MAC)地址信息进行 运算的散列函数）而选择用于传送分组，W便达到对带宽的更有效使用。
[0025] 在正常操作期间，虚拟机架系统内的网络节点110共享主MAC地址W便被众多层 2和层3协议用于系统标识。例如，生成树协议和LACP协议使用主MAC地址作为用于虚拟 机架系统100的标识符。因特网协议（I巧路由也将主MAC地址用于向网络中的外部网络 元件标识虚拟机架系统100,例如，对等体使用主MAC地址作为预定去往虚拟机架系统100 的分组的W太网目的地址。如此，虚拟机架系统100内的网络节点110被外部节点112看 作单个逻辑节点。另外，利用统一的管理、操作和维护管理系统将虚拟机架系统100内的网 络节点110作为单个节点进行管理。
[0026] 由于虚拟机架系统100内的网络节点110被外部节点112看作单个逻辑设备，因 此外部节点112可操作为主动转发VC-LAG114的全部链路上的业务。该特征实现了外部 节点112向网络节点110的多重导引（multiplehoming)，而不要求外部节点与网络节点之 间的生成树协议，同时还仍然促进了针对边缘上行链路故障W及网络节点110故障的承载 级检测（carrier-gradedetection)和汇聚时间。全部VC-LAG114上行链路向虚拟机架 系统100的主动转发模式的另一优势在于；增加了VC-LAG114链路的带宽使用效率。
[0027] 在虚拟机架系统100内，为网络节点110指派被称为机架标识符或机架ID的全局 唯一标识符。网络节点110向虚拟机架系统100内其已配置的VFL120中的每一个指派内 部示识符（VFID)。由于针对Vnj勺VFID用于VFL120的内部标识和配置，因此网络节 点110可W向VFL120指派与由另一网络节点110所指派的相同或不同的VFID。VFL120提 供连接，用于在网络节点110之间交换与业务转发、MAC寻址、组播流、地址解析协议（ARP)