跨多个架构交换机的虚拟链路聚合的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及网络管理。更具体地，本发明涉及用于促进从一个设备到多个架构交换机的链路聚合的方法和系统。
【背景技术】
[0002]互联网持续不断的发展带来了对带宽的无止境需求。因此，设备供应商争先建立更大、更快和更具有通用性的交换机来传递通信量。然而，交换机的尺寸不能无限增大，其受物理空间、功耗和设计复杂度等因素的限制。更重要的是，过于庞大和复杂的系统因其复杂性而常常不能形成规模经济，因此，由于增加的每端口成本，单纯地增大交换机尺寸和吞吐量可能被证明在经济上是不可行的。
[0003]提高交换机系统的可扩展性的一个灵活方式是，建立架构(fabric)交换机。架构交换机是单独的成员交换机的集合。这些成员交换机形成单一的、逻辑的交换机，其具有任意数量端口和任意拓扑结构。随着需求的增长，客户可以采用“按需购买”的方式扩展架构交换机的性能。
[0004]同时，第二层(Layer-2，例如，以太网)交换技术不断发展。具有传统上的第三层(Layer-3，例如，互联网协议(Internet Protocol，IP))网络的特征的更多路由类似功能迀移到第二层中。尤其是最新的多链接透明互联(Transparent Interconnect1n of Lotsof Links，TRILL)协议的发展，允许以太网交换机的功能更像路由设备。TRILL克服了传统生成树协议固有的低效率，其迫使第二层交换机连接在逻辑扩充树拓扑结构中，以避免生成环路。通过在交换机中执行路由功能，并在TRILL报头中包含入跳跃计数，TRILL允许路由桥(Routing Bridge，RBridge)连接在任意拓扑结构中，而没有生成环路的风险。
[0005]随着越来越多的关键任务应用在数据通信网络中实施，高可用性的操作逐渐变得更重要，成为网络架构师的价值定位。在多个网络设备中将通常属于不同的架构交换机的传统聚合链路(从一个设备到另一个设备)进行划分可能是可取的，这样，一个架构交换机的不可用性不会影响多宿主设备的运作。
[0006]虽然架构交换机为网络带来许多理想特性，当终端设备连接到多架构交换机上时，一些问题仍然未得到解决。特别地，当使用链路聚合将终端设备连接到多架构交换机时，现有技术没有提供充分利用架构交换机的可扩展和灵活的解决方案。
【发明内容】
[0007]本发明的一个实施例提供了一种交换机。该交换机可配置为第一架构交换机的成员。该交换机包括链路聚合模块。在操作期间，所述链路聚合模块用虚拟交换机标识符对帧的入口交换机域进行标记。该虚拟交换机标识符与所述交换机和作为第二架构交换机的成员的第二交换机相关联，且所述虚拟交换机标识符来自于与所述第一架构交换机和所述第二架构交换机相关联的一系列标识符。所述第一架构交换机和所述第二架构交换机中的每一个都可操作以包容多个交换机，并作为单一交换机而运作。
[0008]在本实施例的一个变形例中，所述交换机还包括包处理模块，其将所述虚拟交换机标识符标识为帧的出口交换机标识符，并作为响应而确定所述交换机是用于所述帧的出口交换机。
[0009]在本实施例的一个变形例中，所述交换机还包括抑制模块，其将所述虚拟交换机标识符标识为广播、未知单播或多播帧的出口交换机标识符，并且，作为响应而阻止所述交换机将与局部终端设备相关联的端口确定为所述帧的输出端口。
[0010]在本实施例的一个变形例中，所述交换机还包括多播模块，其将帧标识为是广播、未知单播或多播帧的帧，并且，作为响应，用虚拟根交换机标识符标记所述帧的出口交换机域。所述虚拟根交换机标识符与所述第一架构交换机和所述第二架构交换机的各自的多播根交换机相关联。
[0011]在进一步的变形例中，所述交换机还包括故障检测模块，响应于对所述第一架构交换机的所述多播根交换机的不可用性的检测，所述故障检测模块标识新多播根交换机，并将所述虚拟根交换机标识符与所述第一架构交换机的所述新多播根交换机相关联。
[0012]在本实施例的变形例中，所述交换机为可根据多链接透明互联(TransparentInterconnect1n of Lots of Links，TRILL)协议操作的路由桥(Routing Bridge,RBridge)。
[0013]在进一步的实施例中，所述交换机还包括支持TRILL的边缘端口和TRILL主模块。所述支持TRILL的边缘端口可作为发往所述第一架构交换机的外部的帧的输出端口。在操作期间，响应于确定TRILL封装的帧为广播、未知单播或多播帧，所述TRILL主模块阻止所述交换机从所述TRILL封装的帧移除TRILL封装，并将所述支持TRILL的边缘端口确定为所述TRILL封装的帧的输出端口。
[0014]在本实施例的一个变形例中，所述交换机还包括故障检测模块，其响应于对所述第二交换机的不可用性的检测，将所述交换机与所述虚拟交换机标识符分离，并且，该故障检测模块用所述局部交换机的交换机标识符标记帧的出口交换机域，所述帧是在对所述第二交换机的不可用性后进行检测之后接收的。
[0015]在本实施例的一个变形例中，所述交换机还包括可操作的控制模块，其根据与所述第一架构交换机相关的协议运行带有自动配置功能的控制面板，并且根据所述控制面板的所述自动配置功能将所述第一架构交换机作为单个以太网交换机。
[0016]本发明的一个实施例提供了一种交换机。所述交换机可配置为第一架构交换机的成员。所述交换机包括链路聚合模块。在操作期间，所述链路聚合模块将所述交换机的第一集群链路连同所述第一架构交换机的第二交换机的第二集群链路作为虚拟链路聚合。所述虚拟链路聚合映射到所述交换机和所述第二交换机。通过所述第一和第二集群链路，第二架构交换机是可以达到的。所述第一架构交换机和所述第二架构交换机中的每一个都可操作为包容多个交换机，并且作为单一交换机而运作。
[0017]在本实施例的一个变形例中，所述虚拟链路聚合根据哈希函数映射到所述交换机。
[0018]在本实施例的一个变形例中，所述交换机为发往所述第二架构交换机的所述帧选择所述交换机的各自的输出端口，以致所述帧分布在所述第一集群链路的链路间，从而将所述帧散布在所述第一集群链路的链路间。
【附图说明】
[0019]图1A为根据本发明的一个实施例的示例性的、跨多个架构交换机的虚拟链路聚合的示意图；
[0020]图1B为根据本发明的一个实施例的示例性的、跨多个通过TRILL正向链接连接的架构交换机的虚拟链路聚合的示意图；
[0021]图2A为根据本发明的一个实施例的、在伙伴路由桥(Routing Bridge，RBridge)转发通过边缘端口接收的帧的过程的流程图，其中，所述伙伴RBridge参与跨多个架构交换机的虚拟链路聚合；
[0022]图2B为根据本发明的一个实施例的RBridge转发TRILL封装的单播帧的过程的流程图；
[0023]图3A为根据本发明的一个实施例的、在伙伴RBridge转发通过边缘端口接收的帧的过程的流程图，其中，所述帧属于广播、未知单播或多播(Broadcast、Unknown Unicast和Multicast, BUM)通信量，所述伙伴RBridge参与跨多个架构交换机的虚拟链路聚合；
[0024]图3B为根据本发明的一个实施例的、RBridge转发发往虚拟根RBridge的TRILL封装的帧的过程的流程图；
[0025]图3C为根据本发明的一个实施例的、RBridge转发属于BUM通信量的TRILL封装的帧的过程的流程图；
[0026]图4A为根据本发明的一个实施例的、示例性的与跨多个架构交换机的虚拟链路聚合相关联的失败场景的示意图；
[0027]图4B为根据本发明的一个实施例的、处理影响伙伴RBridge的故障的过程的示意图，其中，所述伙伴RBridge参与跨多个架构交换机的虚拟链路聚合；
[0028]图4C为根据本发明的一个实施例的、处理影响根RBridge的故障的过程的示意图，其中，所述根RBridge与虚拟根RBridge相关联；
[0029]图5A为根据本发明的一个实施例的、示例性的跨多个架构交换机的混合虚拟链路聚合；
[0030]图5B为根据本发明的一个实施例的、通过跨多个架构交换机的混合虚拟链路聚合的示例性包转发示意图；
[0031]图6为根据本发明的一个实施例的、支持跨多个架构交换机的虚拟链路聚合的示例性RBridge的示意图。
[0032]附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
【具体实施方式】
[0033]以下描述的提出是为了本领域技术人员能够制造和使用本发明，并且在具体应用及其需求的情况下提供。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以显而易见地对公开的实施例做出若干变形和改进，并且本文限定的一般原则可以应用到其他实施例和应用中。因此，本发明不限于所示的实施例，其保护范围应以所附权利要求为准。
[0034]概述
[0035]在本发明的实施例中，通过形成逻辑的、虚拟交换机并且从架构交换机已知的全局标识符范围中分配虚拟交换机标识符，解决了提供可扩展和灵活的方式来配置跨多个架构交换机的虚拟链路聚合的问题。例如，如果架构交换机中的通信基于多链接透明互联(Transparent Interconnect1n of Lots of Links，TRILL)协议，当终端设备连接到属于两个单独的架构交换机的两个单独的路由桥(Routing Bridge, RBridge)并且到这些RBridge的链路形成聚合链接时，生成虚拟RBridge标识符(ID)、并且，该终端设备被认为是逻辑地连接到虚拟RBridge。在下面的描述中，参与虚拟链路聚合并形成虚拟RBridge的RBridge 被称为“伙伴 RBridge”。
[0036]如果与虚拟链路聚合相关联的虚拟RBridge标识符来自架构交换机的局部标识符范围，作为其他架构交换机的成员的伙伴RBridge不会将虚拟RBridge标识符识别为是它自己的。因此，这些伙伴RBridge也许不能执行与链路聚合的有效配置相关联的操作，如BUM通信量的源抑制。此外，为了在架构交换机中分配BUM通信量，伙伴RBridge设置目标RBridge标识符为架构交换机的根RBridge (即，多播树的根)的RBridge标识符。在一些实施例中，这种根RBridge负责在架构交换机中分配BUM通信量，并且经常是特定于该架构交换机的。因此，对于跨多个架构交换机的虚拟链路聚合，架构特有的根RBridge可能不支持在多个架构交换机中的BUM通信量分配。
[0037]在本发明的一个实施例中，通过从全局标识符范围中分配虚拟RBridge标识符解决了上述问题，其中，RBridge标识符与跨多个架构交换机的虚拟链路聚合相关联。属于这种全局标识符范围的标识符对多个架构交换机是已知的。这使得在不同架构交换机中的伙伴RBridge能够识别相同的虚拟RBridge标识符，并且执行BUM通信量的源抑制，该BUM通信量源于与虚拟链路聚合相关联的终端设备。此外，为了在架构交换机中转发BUM通信量创建虚拟根RBridge。这种虚拟根RBridge与各自的架构交换机的根RBridge相关联。伙伴RBridge向虚拟根RBridge转发BUM通信量，转而，由在各自的架构交换机中的各自的根RBridge接收该BUM通信量。这使得各自的根RBridge能够在相应的架构交换机中分配BUM通信量。
[0038]在一些实施例中，架构交换机为以太网架构交换机。在以太网架构交换机中，以任意拓扑结构连接的任意数量的交换机可能以单个交换机的形式逻辑地运作。任何新的交换机可以以“即插即用”的方式加入或离开架构交换机，而无需任何手动配置。架构交换机以外部设备来看表现为单个逻辑交换机。在还有的一些实施例中，架构交换机为TRILL网络，并且架构交换机的各成员为TRILL RBridge?
[0039]应该注意的是，架构交换机与传统的交换机堆叠是不同的。在交换机堆叠中，多个交换机基于特定的拓扑结构在一个共同位置相互连接(通常在相同的机架中)，并且以特定的方式手动配置。这些堆叠的交换机通常共享相同的地址，例如，IP地址，因此，它们可以作为单个交换机被外部寻址。此外，交换机堆叠需要大量的端口和交换机相互间链接的手动配置。在建造大规模交换系统中，手动配置的需要限制交换机堆叠成为一种可行选择。交换机堆叠强加的拓扑结构限制也限