一种虚拟分布式网络接口控制器

本发明涉及计算机网络，尤其是一种虚拟分布式网络接口控制器及其实现方法。

背景技术：

1、传统的网络接口控制器通常需要配置虚拟交换机实例和网络接口映射关系，这增加了网络管理的复杂度。此外，传统虚拟交换机模块和网络接口映射模块在处理高并发数据包时可能存在性能瓶颈，导致数据包延迟增加或丢包率上升的问题。随着云计算技术的不断发展，虚拟化技术已经成为云计算的核心技术之一，为了解决传统网络接口控制器的问题，虚拟分布式网络接口控制器是一种针对传统网络接口控制器存在的复杂网络管理和性能瓶颈问题的解决方案。虚拟分布式网络接口控制器采用了一些关键技术，如虚拟化技术、分布式控制和动态映射。然而，现有虚拟分布式网络接口控制器仍然存在一些问题，例如配置复杂性，尽管相对于传统网络接口控制器有所简化，但配置虚拟分布式网络接口控制器仍然需要一定的专业知识和技术能力，对于非专业人员来说仍然具有一定的复杂性。另外，现有虚拟分布式网络接口控制器在高并发数据包处理方面，虚拟分布式网络接口控制器可能仍面临性能瓶颈的挑战。在设计和实现时需要综合考虑网络规模、负载和性能需求，以确保良好的性能表现。由于传统的网络接口控制器无法满足这些新技术对网络性能、可扩展性和可靠性的要求，因此迫切需要开发新的网络接口控制器技术。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种虚拟分布式网络接口控制器及其实现方法，旨在降低网络管理难度，提高虚拟化环境下的网络安全性能，简化网络配置和管理。

2、本发明解决其技术问题的方案是：采用一种虚拟分布式网络接口控制器，包括虚拟交换机模块、网络接口映射模块和控制器模块，所述的虚拟交换机模块负责管理和转发虚拟机间的数据包，根据虚拟化平台的配置和需求，动态创建和管理虚拟交换机实例，所述虚拟交换机实例是虚拟机之间通信的基本单元，负责虚拟网络接口的连接和数据包的转发，虚拟交换机模块根据转发表中的规则，将虚拟机发送的数据包转发到目标虚拟机的虚拟网络接口，所述转发表包括mac地址、vlan标识和qos标识信息，所述数据包是基于mac地址、vlan或qos的数据包；通过监测设备、交换机和虚拟机的指标数据建立网络性能监控系统，收集包括带宽利用率、延迟和丢包率的网络指标数据，基于收集到的网络指标数据，进行特征提取、特征选择和数据预处理，以准备数据用于机器学习算法的输入，使用监督学习的机器学习算法，根据历史网络状况数据和性能指标，训练一个模型来预测网络性能，利用训练好的机器学习模型，对当前网络状况进行预测，基于预测结果评估当前的虚拟交换机实例和网络接口映射关系的配置是否适合当前的网络需求，并根据网络性能预测结果，自动调整虚拟交换机实例和网络接口映射关系的动态重新分配网络资源、迁移虚拟机和调整虚拟机之间的连接操作以优化网络性能，通过监控调整后的网络性能，将实际网络状况的反馈信息回传给机器学习模型，用于进一步改进模型的准确性和预测能力，实现自我学习和持续优化。

3、所述的网络接口映射模块负责将虚拟机的虚拟网络接口映射到物理网络接口，对虚拟交换机模块和网络接口映射模块中的数据包处理算法进行优化，以提高数据包处理速度和减少延迟。

4、所述的控制器模块是基于多种sdn控制器实现的用于负责控制虚拟交换机模块和网络接口映射模块的工作，实现虚拟网络接口的分布式控制，控制器模块根据网络策略和虚拟化平台的需求，配置虚拟交换机模块的转发表、qos策略和访问控制的工作参数，再根据网络策略和虚拟化平台的需求，配置网络接口映射模块的映射关系和策略，当虚拟机之间的通信负载发生变化时，控制器模块根据负载均衡策略，调整虚拟交换机模块和网络接口映射模块的配置。

5、优选地，将虚拟交换机模块和网络接口映射模块的功能分布在多个计算节点上进行并行处理以解决单个节点的性能瓶颈，在多个节点上部署虚拟分布式网络接口控制器实例实现负载均衡和容错，根据流量负载情况，自动调整虚拟交换机实例的处理能力或网络接口映射模块的映射关系，优化虚拟交换机模块和网络接口映射模块的缓存策略以降低数据包处理延迟，采用tcp拥塞控制算法以减少网络拥塞和数据包丢失，提高虚拟交换机模块和网络接口映射模块的性能。

6、优选地，网络接口映射模块根据虚拟机的虚拟网络接口和物理网络接口的对应关系，动态创建和更新虚拟网络接口的标识、物理网络接口的标识和映射类型信息，利用sdn控制器下发映射关系和策略，实现虚拟网络接口与物理网络接口之间的动态映射。

7、优选地，确保虚拟机之间的资源和数据隔离以防止潜在的虚拟机逃逸攻击，并通过监控虚拟机的行为检测异常活动并及时采取措施，使用网络流量分析工具、入侵检测系统（ids）或流量分析仪等技术来实时监控虚拟网络中的数据流量，建立威胁情报和规则库，其中包括已知的攻击模式、恶意软件签名和恶意ip地址信息，利用机器学习和行为分析技术，建立基于模型的入侵检测系统，通过对虚拟网络中的数据流量进行监测和分析，学习正常的网络行为，并检测异常和潜在的入侵活动，在检测到潜在入侵活动时，发送警报通知、阻止恶意流量和隔离受感染的主机或虚拟机，并进行持续的安全监控，定期扫描虚拟网络中的漏洞，并及时修复和更新受影响的组件和系统，定期对虚拟化环境进行安全审计，检查安全配置、访问权限等，确保没有潜在的安全风险，同时运行漏洞扫描工具，发现并修补虚拟环境中的漏洞。

8、优选地，所述的网络性能监控系统通过网络监控代理、流量监测设备或网络管理系统手段获取用于监测设备、交换机和虚拟机的指标数据，对收集到的数据进行特征提取、特征选择和数据预处理操作，以准备数据作为机器学习算法的输入，使用所述学习算法根据历史网络状况数据和性能指标训练预测网络性能的模型，利用训练好的机器学习模型，对当前网络状况进行预测，模型将根据输入的网络指标数据输出预测结果，基于预测结果评估当前的虚拟交换机实例和网络接口映射关系的配置是否适合当前的网络需求，根据网络性能预测结果，判断当前配置是否能够满足预期的性能要求，根据网络性能预测结果，系统自动调整虚拟交换机实例和网络接口映射关系的动态重新分配网络资源、迁移虚拟机和调整虚拟机之间的连接操作以优化网络性能；通过监控调整后的网络性能，将实际网络状况的反馈信息回传给机器学习模型，系统使用这些反馈信息来进一步改进模型的准确性和预测能力以实现自我学习和持续优化。

9、本发明实现了虚拟分布式网络接口控制器，具有较高的网络性能、简化网络配置和管理、支持灵活的网络策略等优点，适用于云计算、大数据、边缘计算等虚拟化应用场景，具有较强的实用价值和广泛的应用前景。

10、该虚拟分布式网络接口控制器可以有效地降低虚拟分布式网络接口控制器的管理复杂度，并提升网络管理的效率和可靠性。在性能方面可以得到显著提升，降低数据包处理延迟和丢包率，从而更好地满足高性能虚拟网络环境的需求。在兼容性方面可以得到显著提升，使其能够更好地支持不同虚拟化平台和网络设备，满足各种应用场景的需求。

11、还可以增强虚拟分布式网络接口控制器在跨域网络环境中的支持能力，确保跨域网络的一致性、安全性和可靠性。可以增强网络性能监控系统的预测能力和鲁棒性，提高对网络配置和资源优化的准确性，从而实现更可靠性和高效性。