CN113676544A - 一种云存储网络和在实体服务器中实现业务隔离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于网络存储技术领域,具体公开了一种云存储网络和在实体服务器中实现业务隔离的方法。所述云存储网络包括虚拟网络和存储网络,所述虚拟网络和所述存储网络通过同一个网卡接入因特网。所述在实体服务器中实现业务隔离的方法基于所述实体服务器运行所述的云存储网络,其中,所述虚拟网络包括虚拟交换机和至少2个虚拟主机,所述虚拟主机用于运行客户的程序,所述虚拟交换机用于管理所述至少2个虚拟主机与所述虚拟交换机之间的连接。本发明的优点在于可以扩大系统中虚拟主机的容量,提高资源的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及网络存储技术领域,尤其涉及了一种云存储网络和在实体服务器中实现业务隔离的方法。
背景技术
随着云计算技术的不断发展,云端的物理服务器上需要承载的网络需求越来越多,包括VPC(虚拟私有云,Virtual Private Cloud)网络、存储网络和管理网络在内的多种网络需求。同时随着智能网卡成为云计算行业的标配网卡,它通过将转发流量卸载到硬件上带来更好的性能。主机(云端的物理服务器)上的SDN(Software-Defined Networking,软件定义网络)网络通过智能网卡的卸载技术优化加速,同样主机上的存储网络也通过智能网卡的rdma技术进行优化加速,在网卡带宽普遍达到25G的时代,往往通过不同的物理网卡跑不同的应用业务,以实现网络上的隔离。
SDN即Software-Defined Networking(软件定义网络),是一种新型的网络体系结构,是网络虚拟化的一种实现方式,SDN的本质定义就是软件定义网络,也就是说希望应用软件可以参与对网络的控制管理,满足上层业务需求,通过自动化业务部署简化网络的运维任务。
但是,由于存储网络必须基于物理网络进行传输,而SDN网络处于物理网络的封装内部,所以当前业界主机上的SDN网络和存储网络分别基于两个不同的物理网卡进行分离管理,SDN网路利用以上提及的物理网卡进行隧道转发,存储网络则直接利用物理网卡进行网络传输。但是,两张物理网卡带来了管理的复杂化。在主机上需要管理单独的两个物理网络段。由于网卡之内的IP资源有限,一个网卡能够支持的虚拟交换机的数量有限,限制了主机上虚拟机的容量。
上述的双网卡的资源没有最大利用化。随着100G带宽的网络存储的逐步推广,额外的多网卡方案同样带了成本的增加,两张网卡的合并势在必行。
发明内容
为了解决上述缺陷,本发明提供了一种云存储网络,包括虚拟网络和存储网络,所述虚拟网络和所述存储网络通过同一个网卡接入因特网。
上述的网络中,所述同一个网卡是物理网卡或逻辑网卡。
上述的网络中,所述逻辑网卡由至少两张物理网卡绑定而得到。
上述的网络中,所述虚拟网络包括虚拟主机。
本发明还提出了一种在实体服务器中实现业务隔离的方法,所述方法用于在所述实体服务器中运行上述的云存储网络;其中所述虚拟网络包括虚拟交换机和至少2个虚拟主机,所述虚拟主机用于运行客户的程序,所述虚拟交换机用于管理所述至少2个虚拟主机与所述虚拟交换机之间的连接。
上述的方法中,所述虚拟网络和所述存储网络分别订阅各自需要处理的业务报文,所述网卡根据所述虚拟网络和所述存储网络所订阅的业务向所述虚拟网络和所述存储网络分别转发相应的所述业务报文。
上述的方法中,其特征在于,所述虚拟交换机提取出所述虚拟交换机订阅的所述业务报文后,将所述业务报文分发至所述至少2个虚拟主机。
相应地,本发明还提出了电子设备,包括:存储器,是所述电子设备的存储器之一,用于存储计算机指令;处理器,是所述电子设备的处理器之一,当所述处理器执行所述计算机指令时,实现上述的方法。
相应地,本发明还提出了一种计算机可读的存储介质,所述存储介质上存储有指令,所述指令在计算机上执行时,所述计算机执行上述的方法
与现有技术相比,本发明通过bonding(绑定)技术,将两块网卡合并为一块,从而释放了一半的IP地址资源。由于一张网卡可以支持的虚拟主机的数量是一定的,当网卡数量增加时,意味着可以增加系统中虚拟主机的数量,也就是说,可以扩大系统中虚拟主机的容量,提高资源的利用率。此外,虚拟网络和存储网络分别通过两张网卡来接入因特网还需要额外的管理程序来管理两张网卡之间的数据/指令信息的沟通,使得管理复杂化,而本申请则改善了管理过程,同时,通过业务订阅的方法,仍能支持虚拟网络和存储网络的分离。
附图说明
图1是本发明中网络设备的一个硬件结构框图;
图2是现有的云存储网络的网络结构示意图;
图3是基于本发明一些实施例而得出的云存储网络的网络结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍,但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反,结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解,以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外,为了避免混乱或模糊本发明的重点,有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意的是,在本说明书中,相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释,默认为同一定义。
还需声明的是,本发明中对方法、流程进行编号是为了便于引用,而不是限定先后顺序,各步骤之间如有先后顺序,当以文字说明为准。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本申请方式所提供的方法实施方式可以在服务器、交换机、路由器、计算机终端等网络设备中执行。图1是本发明所使用的网络设备的基本硬件结构框图。如图1所示,网络设备200可以包括一个或多个(图中仅示出一个)处理器210(处理器210可以包括但不限于中央处理器CPU、图像处理器GPU、数字信号处理器DSP、微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于与用户交互的输入输出接口220、用于存储数据的存储器230、用于通信功能的传输装置240以及总线250。本领域普通技术人员可以理解,图2所示的结构仅为示意,其并不对上述电子装置的结构造成限定。
存储器230可用于存储应用软件的软件程序以及模块,如本发明实施方式中的链路质量检测方法对应的程序指令/模块,处理器210通过运行存储在存储器230内的软件程序以及模块,从而执行各种功能应用以及数据处理,即实现上述的链路质量检测方法。存储器230可包括高速随机存储器,还可包括非易失性存储器,如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中,存储器230可进一步包括相对于处理器210远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至网络设备200。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输装置240用于经由一个网络接收或者发送数据。在本发明中,传输装置240包括可编程的监测设备241,通过该监测设备241与其他网络设备相连进行通讯。作为一个示例,传输装置240可以是交换机芯片组、网卡等负责网络通信的设备,监测设备241可以是可编程硬件,诸如可编程网络芯片,例如ASIC芯片、P4芯片、Tofino芯片等,这些可编程硬件通过替代地或附加地设置在传输装置240中,本发明对此不作限制。
本发明实施方式并不限定应用程序的种类,可以为系统类应用程序,也可以为休闲娱乐类的应用程序。
本发明实施方式并不限定网络设备200的对端网络设备的类型和数量,例如,对端网络设备可以是与网络设备200相同或相似的设备,例如对端网络设备的传输装置具有与监测设备241相同或相似的设备,或者,对端网络设备可以是不具有上述监测设备的常规的网络设备,例如,常规的交换机、路由器、网关、或者主机等。可以理解,网络设备200可以同时与多个对端网络设备建立链路连接,并进行链路质量检测,例如,在数据中心、集群等场景。
图2所示是现有技术中的云存储网络的网络结构示意图。本发明所指的云存储网络的最小单元是由用户向云服务商申请的云端系统,该云端系统至少包括实现系统功能的虚拟主机、专门用来存储业务数据的存储网络以及使得虚拟主机可以接入因特网的转接设备(例如交换机和网卡)。对于云服务商而言,一个云端服务器可以同时支持多个用户所申请的云端系统,即云存储系统。从功能性的角度来分,一个云存储系统中包括虚拟网络和存储网络。所述虚拟网络可以是VPC(Virtual Private Cloud,私有虚拟云)也可以是SDN(Soft Define Net,软件定义网络)用于支持用户的个人需求。所述存储网络除了包括物理上实际存在的很多个存储器,还包括用来管理它们的存储器传输管理程序,例如Rdma应用程序。图2所示的云端系统包括云主机1(虚拟主机)、虚拟交换机2、与虚拟交换机连接的第一网卡4、存储器集群3(含相应传输管理程序)以及与存储器集群3连接的第二网卡5。图中所示的技术方案为了实现虚拟网络和存储网络之间的隔离,在虚拟网络中和存储网络中分别使用了独立的物理网卡(第一网卡4和第二网卡5)。例如,第一网卡4可以占用IP地址172.168.1.7/24,第二网卡5则占用另一个IP地址172.168.2.7/24。
为了解决背景技术中所提及的多网卡方案带来的高管理成本的缺陷,本发明提出了一种云存储网络,所述云存储网络中的虚拟网络部分和存储网络部分通过同一个网卡接入因特网(Ineternet)。如图3所示,本发明中,用户所申请到的云存储网络包括云主机(即虚拟主机,多个用户或多个申请可以生成多个云主机,例如云主机11、12、13)、虚拟交换机2、存储器集群3以及同时与所述虚拟交换机2和存储器集群3连接的网卡6。其中,网卡6只占用了一个IP地址,例如172.168.1.7/24,则原来还需要的IP地址172.168.2.7/24被释放,从而使得可用的IP地址又增加了一个。本实施例中,网卡6可以是单独的一块物理网卡,在改造现有网络的情况下,网卡6还可以是逻辑网卡。例如,通过bonding技术将图2中所示的第一网卡4和第二网卡5绑定为一个逻辑网卡,那么对于因特网来说,本实施例只占用了一个IP地址(例如172.168.1.7/24)。通常,虚拟网络中的虚拟交换机2和存储网络中的传输管理程序其实都是只处理与自己相关的协议报文,比如虚拟网络通常是处理nvgre(NetworkVirtualization using Generic Routing Encapsulation,使用通用路由协议封装的网络虚拟化)和vxlan(Virtual eXtensible Local Area Network,扩充VLAN)等封装报文。
在一个应用实例中,虚拟交换机2和存储器集群3(主要指传输管理程序)都使用dpdk(Intel Data Plane Development Kit,数据平面开发工具集)实例进行编程开发。本发明所提出的技术方案运行时,每个dpdk开启隔离模式,只订阅自己处理的协议报文。而网卡则根据所述虚拟网络和所述存储网络所订阅的业务向所述虚拟网络和所述存储网络分别转发相应的所述业务报文。这样,虚拟交换机2只会处理封装报文,传输管理程序只处理存储器集群3相关的业务的报文,其他报文都会送到给内核协议栈(例如云主机11)处理。这样就能实现云端服务器上的虚拟网络和存储网络的隔离,从业务订阅的角度来看,还包括了和管理网络(云主机)的隔离。
基于图3所示的云存储网络,本发明还提供了一种在实体服务器中实现业务隔离的方法,实体服务器(即云端服务器)可以提供多个云存储网络,也就是可以支持多个用户的程序,例如由用户提出(创建或维护)的操作系统、网站系统或其他程序/系统等。一个所述操作系统或网站系统由一个云主机来管理(或者说运行),存储器集群3中也固定分配一定空间给所述操作系统或网站系统,由传输管理程序来管理存储空间。多个云主机11、12、13则可以通过虚拟交换机2来管理网络需求,例如读写数据的需求。
基于图3所示的云存储网络的网卡连接方式,实体服务器中可运行的虚拟主机数量可增长至少50%,大大提升了实体服务器的资源利用率。
本发明还提供一种服务器,所述服务器在内部网络和外部网络之间转换报文的IP地址的过程中包括如上所述的方法。
本发明还提供一种电子设备,包括:存储器,是所述电子设备的存储器之一,用于存储计算机指令;处理器,是所述电子设备的处理器之一,当所述处理器执行所述计算机指令时,实现如上所述的方法。
本发明还提供一种计算机可读的存储介质,该存储介质具有存储在其中的指令,当指令被执行时,使得计算机执行如上所述的方法。
在此处所提供的说明书中,说明了大量具体细节。然而,能够理解,本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中,并未详细示出公知的方法、结构和技术,以便不模糊对本说明书的理解。
类似地,应当理解,为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个,在上面对本发明的示例性实施例的描述中,本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而,并不应将该公开的方法解释成反映如下意图:即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说,如权利要求书所反映的那样,发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此,遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式,其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解,可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件,以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外,可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述,本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。
此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在权利要求书中,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
Claims (9)
1.一种云存储网络,包括虚拟网络和存储网络,其特征在于,所述虚拟网络和所述存储网络通过同一个网卡接入因特网。
2.如权利要求1所述的云存储网络,其特征在于,所述同一个网卡是物理网卡或逻辑网卡。
3.如权利要求2所述的云存储网络,其特征在于,所述逻辑网卡由至少两张物理网卡绑定而得到。
4.如权利要求1-3中任一项所述的云存储网络,其特征在于,所述虚拟网络包括虚拟主机。
5.一种在实体服务器中实现业务隔离的方法,其特征在于,所述方法用于在所述实体服务器中运行如权利要求1-4中任一项所述的云存储网络;其中
所述虚拟网络包括虚拟交换机和至少2个虚拟主机,所述虚拟主机用于运行客户的程序,所述虚拟交换机用于管理所述至少2个虚拟主机与所述虚拟交换机之间的连接。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述虚拟网络和所述存储网络分别订阅各自需要处理的业务报文,所述网卡根据所述虚拟网络和所述存储网络所订阅的业务向所述虚拟网络和所述存储网络分别转发相应的所述业务报文。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述虚拟交换机提取出所述虚拟交换机订阅的所述业务报文后,将所述业务报文分发至所述至少2个虚拟主机。
8.一种电子设备,其特征在于,包括:
存储器,是所述电子设备的存储器之一,用于存储计算机指令;
处理器,是所述电子设备的处理器之一,当所述处理器执行所述计算机指令时,实现如权利要求5-7中任一项所述的方法。
9.一种计算机可读的存储介质,其特征在于,所述存储介质上存储有指令,所述指令在计算机上执行时,所述计算机执行如权利要求5-7中任一项所述的方法。
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