一種網絡設備數據交互方法和系統與流程

本發明涉及一種網絡設備數據交互方法和系統，屬于數據傳輸領域。

背景技術：

分布式存儲系統，是將數據分散存儲在多臺獨立的設備上。傳統的網絡存儲系統采用集中的存儲服務器存放所有數據，存儲服務器成為系統性能的瓶頸，也是可靠性和安全性的焦點，不能滿足大規模存儲應用的需要。分布式網絡存儲系統采用可擴展的系統結構，利用多臺存儲服務器分擔存儲負荷，利用位置服務器定位存儲信息，它不但提高了系統的可靠性、可用性和存取效率，還易于擴展。

傳統存儲網絡主要基于fc，傳輸帶寬和延遲遠遠優于千兆以太網，隨著10gb/40gb以太網的普及，分布式存儲的傳輸帶寬和時延得到了較大的改善。但是10gb/40gb以太網交換機仍然比較昂貴。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明通過提供一種網絡設備數據交互方法和系統。

本發明采用的技術方案一方面為一種網絡設備數據交互方法，包括以下步驟：為每個網絡設備配置若干以太網卡以實現網絡設備兩兩連接；基于bond技術為每個網絡設備建立虛擬網卡并配置對應ip；發送/接收arp請求以建立網絡設備之間的路由規則；基于路由規則進行數據包的傳輸。

優選地，基于bond驅動建立虛擬網卡并配置對應ip，綁定以太網卡以配置mac地址，標記以太網卡為端口。

優選地，建立網絡設備之間的路由規則的步驟包括：發送arp請求，該arp請求包括目的ip地址，所述目的ip地址為發送arp請求的對端的網絡設備的ip地址；接收arp請求，解析arp請求以獲得目的ip地址，與網絡設備自身的ip地址進行比較，匹配則返回arp響應；接收arp響應后，通過解析arp響應，獲得目的ip對應的mac地址，并根據接收的端口，創建路由規則。

優選地，還包括檢測待發送的數據包類型，其中，待發送的數據包類型為arp請求，則通過端口廣播arp請求，通過接收其他網絡設備返回的arp響應獲取目的ip地址對應的mac地址，并根據接收端口創建路由規則；待發送的數據包類型為非arp請求，則獲取其數據發送目的ip，查詢路由規則以獲取目的mac和對應的端口，通過對應端口發送數據包。

優選地，還包括查詢路由規則，如果沒有找到對應的端口，則緩存數據包并基于所述目的ip生成一個arp請求并發送，如果收到對應的arp響應，則基于arp響應和接收端口，生成路由規則，基于路由規則進行數據包的傳輸。

優選地，還包括查詢路由規則，如果沒有找到對應的端口，則丟棄數據包并基于所述目的ip生成一個arp請求。

本發明采用的技術方案另一方面為一種網絡設備數據交互系統，包括若干網絡設備，包括：

配置模塊，用于為每個網絡設備配置若干以太網卡以實現網絡設備兩兩連接；虛擬網卡模塊，用于基于bond技術為每個網絡設備建立虛擬網卡并配置對應ip；路由模塊，用于發送/接收arp請求以建立網絡設備之間的路由規則；數據傳輸模塊，用于基于路由規則進行數據包的傳輸。

優選地，基于bond驅動建立虛擬網卡并配置對應ip，綁定以太網卡以配置mac地址，標記以太網卡為端口。

優選地，建立網絡設備之間的路由規則的步驟包括：發送arp請求，該arp請求包括目的ip地址，所述目的ip地址為發送arp請求的對端的網絡設備的ip地址；接收arp請求，解析arp請求以獲得目的ip地址，與網絡設備自身的ip地址進行比較，匹配則返回arp響應；接收arp響應后，通過解析arp響應，獲得目的ip對應的mac地址，并根據接收的端口，創建路由規則。

優選地，還包括檢驗模塊，用于檢測待發送的數據包類型，其中，待發送的數據包類型為arp請求，則通過端口廣播arp請求，通過接收其他網絡設備返回的arp響應獲取目的ip地址對應的mac地址，并根據接收端口創建路由規則；待發送的數據包類型為非arp請求，則獲取其數據發送目的ip，查詢路由規則以獲取目的mac和對應的端口，通過對應端口發送數據包。

優選地，所述檢驗模塊還用于查詢路由規則，如果沒有找到對應的端口，則緩存數據包并基于所述目的ip生成一個arp請求并發送，如果收到對應的arp響應，則基于arp響應和接收端口，生成路由規則，基于路由規則進行數據包的傳輸。

優選地，所述檢驗模塊還用于查詢路由規則，如果沒有找到對應的端口，則丟棄數據包并基于所述目的ip生成一個arp請求。

本發明的有益效果為通過網卡進行網絡設備的兩兩連接，基于bond技術對網卡進行管理，通過獲取網絡設備之間的地址信息以實現數據的傳輸過程，可以節省獨立的交換機，有利于對現有的系統進行改造。

附圖說明

圖1所示為基于本發明實施例的一種網絡設備數據交互方法的示意圖；

圖2所示為基于本發明實施例的基于vmwareesxi虛擬化平臺的3節點集群；

圖3所示為基于本發明實施例的基于linux服務器的3節點集群。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明進行說明。

基于發明的實施例1，如圖1所示一種網絡設備數據交互方法，包括以下步驟：為每個網絡設備配置若干以太網卡以實現網絡設備兩兩連接；基于bond技術為每個網絡設備建立虛擬網卡并配置對應ip；發送/接收arp請求以建立網絡設備之間的路由規則；基于路由規則進行數據包的傳輸。

bond的原理是創建一個虛擬網卡，關聯多個物理網絡，以實現網卡的聚合；在這種模式下，網卡不像在通常情況下，只接收目的硬件地址是自身mac的以太網幀，對于別的數據幀都濾掉，以減輕驅動程序的負擔；而是接收網絡上所有的數據幀，而且修改了驅動程序中的mac地址，將兩塊網卡的mac地址改成相同，可以接收特定mac的數據幀，然后把相應的數據幀傳送給bond驅動程序處理。

網絡設備可以為主機，為主機設置n-1個網卡(n為全部網絡設備的數量)以實現主機的兩兩連接，基于bond的原理，為主機設置一個bond模塊/程序/驅動，用于配置給全部的網卡(單個網絡設備所具有的以太網卡)ip地址，然后單個主機(例如app或者主機程序需求數據的交互，則發出arp請求以建立路由關系)會發送arp請求，即通過其所屬所有網卡向對應的另一個主機發出arp請求，接收arp請求的主機的bond驅動會把arp請求中包含的ip信息讀取下來，并結合本主機的ip信息，如果兩者匹配，則發送一個arp響應回去。

基于發明的實施例1的一種網絡設備數據交互方法，基于bond驅動建立虛擬網卡并配置對應ip，綁定以太網卡以配置mac地址，標記以太網卡為端口。

虛擬網卡的目的是聚合多個物理網卡，屏蔽不同物理網卡的連接差異性，即實現數據傳輸目的的分配，在整體上，將所有的網卡視為一個單獨的網卡，其ip地址即所有的網卡的ip地址(也可以是其中若干網卡共享一個或者數個ip)，同時在實際的數據轉接時，則基于實際mac地址以進行數據的交互。

基于發明的實施例1的一種網絡設備數據交互方法，建立網絡設備之間的路由規則的步驟包括：發送arp請求，該arp請求包括目的ip地址，所述目的ip地址為發送arp請求的對端的網絡設備的ip地址；接收arp請求，解析arp請求以獲得目的ip地址，與網絡設備自身的ip地址進行比較，匹配則返回arp響應；接收arp響應后，通過解析arp響應，獲得目的ip對應的mac地址，并根據接收的端口，創建路由規則。

arp協議概述：

ip數據包常通過以太網發送。在以太網通訊時，源主機的應用程序知道目的主機的ip地址和端口號，卻不知道目的主機的硬件地址(mac地址，同一個服務器上做bond的多個網卡，mac地址可以配置為相同，可以以不相同)，而數據包首先是被網卡接收到再去處理上層協議的，如果接收到的數據包的硬件地址與本機不符，則直接丟棄。因此在通訊前必須獲得目的主機的硬件地址。arp址解析協議(addressresolutionprotocol，arp)協議就起到這個作用。

arp工作時，首先發送出一個含有所希望的ip地址的以太網廣播數據包。目的地主機收到該廣播數據包后，從接收數據包的端口返回一個響應作為應答。發送者收到該響應后，將記錄接收到響應的端口，用于通信。

首先，主機a具有n-1個端口(即網卡)，發送arp請求并通過所有端口發送到其他的主機，arp請求即是主機的ip的信息的驗證；接收到arp請求的其他主機，會將自身的ip驗證是否是對方需要的地址，如果是則返回arp響應；當收到arp響應的時候，則說明找到了目的ip，就可以知道是那一個端口可以連到目的ip，據此建立一個路由連接表。

基于發明的實施例1的一種網絡設備數據交互方法，還包括檢測待發送的數據包類型，其中，待發送的數據包類型為arp請求，則通過端口廣播arp請求，通過接收其他網絡設備返回的arp響應獲取目的ip地址對應的mac地址，并根據接收端口創建路由規則；待發送的數據包類型為非arp請求，則獲取其數據發送目的ip，查詢路由規則以獲取目的mac和對應的端口，通過對應端口發送數據包。

由于網絡設備(主機)或者以太網卡(即所述網卡或端口)存在故障的可能，因此會不時的刷新路由規則，因此網絡設備會檢測待發送的數據包類型，如果是arp請求的數據包，則進行如實施例的路由規則建立過程以更新路由規則，如果是單純的一般的數據包，則根據數據包內包括的目的ip按照路由規則進行數據傳輸。

基于發明的實施例1的一種網絡設備數據交互方法，還包括查詢路由規則，如果沒有找到對應的端口，則緩存數據包并基于所述目的ip生成一個arp請求并發送，如果收到對應的arp響應，則基于arp響應和接收端口，生成路由規則，基于路由規則進行數據包的傳輸。

基于發明的實施例1的一種網絡設備數據交互方法，還包括查詢路由規則，如果沒有找到對應的端口，則丟棄數據包并基于所述目的ip生成一個arp請求。

例如，某個主機d如果沒有找到對應的端口，則直接放棄數據包并返回路由錯誤，觸發數據包的來源的主機進行其他的操作(發送arp請求建立路由規則)。

基于發明的實施例2,一種網絡設備數據交互系統，包括若干網絡設備，包括：

配置模塊，用于為每個網絡設備配置若干以太網卡以實現網絡設備兩兩連接；虛擬網卡模塊，用于基于bond技術為每個網絡設備建立虛擬網卡并配置對應ip；路由模塊，用于發送/接收arp請求以建立網絡設備之間的路由規則；數據傳輸模塊，用于基于路由規則進行數據包的傳輸。

基于發明的實施例2的一種網絡設備數據交互系統，基于bond驅動建立虛擬網卡并配置對應ip，綁定以太網卡以配置mac地址，標記以太網卡為端口。

基于發明的實施例2的一種網絡設備數據交互系統，建立網絡設備之間的路由規則的步驟包括：發送arp請求，該arp請求包括目的ip地址，所述目的ip地址為發送arp請求的對端的網絡設備的ip地址；接收arp請求，解析arp請求以獲得目的ip地址，與網絡設備自身的ip地址進行比較，匹配則返回arp響應；接收arp響應后，通過解析arp響應，獲得目的ip對應的mac地址，并根據接收的端口，創建路由規則。

基于發明的實施例2的一種網絡設備數據交互系統，還包括檢驗模塊，用于檢測待發送的數據包類型，其中，待發送的數據包類型為arp請求，則通過端口廣播arp請求，通過接收其他網絡設備返回的arp響應獲取目的ip地址對應的mac地址，并根據接收端口創建路由規則；待發送的數據包類型為非arp請求，則獲取其數據發送目的ip，查詢路由規則以獲取目的mac和對應的端口，通過對應端口發送數據包。

基于發明的實施例2的一種網絡設備數據交互系統，所述檢驗模塊還用于查詢路由規則，如果沒有找到對應的端口，則緩存數據包并基于所述目的ip生成一個arp請求并發送，如果收到對應的arp響應，則基于arp響應和接收端口，生成路由規則，基于路由規則進行數據包的傳輸。

基于發明的實施例2的一種網絡設備數據交互系統，所述檢驗模塊還用于查詢路由規則，如果沒有找到對應的端口，則丟棄數據包并基于所述目的ip生成一個arp請求。

基于發明的實施例3，如圖2所示的基于vmwareesxi虛擬化平臺的3節點集群。

由于esxi的vswith默認網卡是連接物理交換機，把多個物理網卡作為等價的上行鏈路出口，vswitch并沒有針對物理網絡出口的路由規則配置，因此通過在兩兩互聯的網絡接口上建立一個vswitch并不能解決互聯互通問題。

在3臺服務器兩兩互聯的基礎上，在每臺esxi服務器上對每一個物理網卡建立一個vswitch，分別為vswitch0、vswitch1。然后在esxi上創建一個linux虛擬機vm0，虛擬機vm0配置的2個虛擬機網卡vf0和vf1分別關聯vswitch0和vswitch1。linux虛擬機vm0中基于虛擬網卡vf0、vf1創建虛擬網卡bond0，并給bond0配置對應的ip地址。

bond0的bond內核模塊通過監控并分析arp消息建立路由轉發規則。bond模塊接收到arp消息后，確認接收該arp消息的bond網卡slave端口(vf0或vf1)，并解析并獲取arp消息中的源ip和目的mac信息；基于該ip和slave端口的映射生成路由規則，并保存在bond模塊的路由轉發表中(即從網卡nic0或者nic1選擇路徑)。如果該路由轉發表中已經保存了該ip的路由信息并且和基于最新arp消息生成的路由轉發規則不一致，則用最新規則替換。

基于發明的實施例4，如圖3所示的基于linux服務器的3節點集群。

我們在3臺linux服務器兩兩互聯的基礎上，在每臺linux服務器(server0～2)上基于物理網卡nic0和nic1，創建虛擬網卡bond0，并給bond0配置對應的ip地址。

bond0的bond內核模塊通過監控并分析arp消息建立路由轉發規則。bond模塊接收到arp消息后，確認接收該arp消息的bond網卡slave端口(nic0或nic1)，并解析并獲取arp消息中的源ip和目的mac信息；基于該ip和slave端口的映射生成路由規則，并保存在bond模塊的路由轉發表中。如果該路由轉發表中已經保存了該ip的路由信息并且和基于最新arp消息生成的路由轉發規則不一致，則用最新規則替換。

以上所述，只是本發明的較佳實施例而已，本發明并不局限于上述實施方式，只要其以相同的手段達到本發明的技術效果，都應屬于本發明的保護范圍。在本發明的保護范圍內其技術方案和/或實施方式可以有各種不同的修改和變化。