本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)虛擬化環(huán)境下的技術(shù)，尤其涉及網(wǎng)絡(luò)虛擬化環(huán)境下的一種報(bào)文封裝方法與設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著虛擬化和云環(huán)境的逐步發(fā)展，為了控制不同虛擬機(jī)和虛擬機(jī)之間，以及虛擬機(jī)和租戶之間的通信，隧道封裝技術(shù)被越來越多地運(yùn)用，例如VXLAN(Virtual eXtensible Local Area Network，虛擬可擴(kuò)展局域網(wǎng))、NVGRE(Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation，網(wǎng)絡(luò)虛擬化通用路由封裝)。

隧道封裝需要在原始的IP報(bào)文前面增加隧道協(xié)議報(bào)頭，因此將使得所傳輸?shù)膱?bào)文的長度變長。

在現(xiàn)有技術(shù)中，虛擬主機(jī)一般會(huì)根據(jù)自身接口的MTU(Maximum Transmission Unit，最大傳輸單元值)，通常是1500字節(jié)，來控制所發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)文的大小，但是由于需要采用隧道封裝技術(shù)，使得隧道協(xié)議封裝后的IP報(bào)文的長度增加，從而使得IP報(bào)文超出運(yùn)行虛擬主機(jī)的宿主機(jī)的MTU，因而宿主機(jī)需要將IP報(bào)文進(jìn)行分片，以滿足宿主機(jī)MTU，再由宿主機(jī)將分片后的IP報(bào)文向外傳輸。

由于以上原因，會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間在傳輸IP報(bào)文時(shí)產(chǎn)生大量的分片報(bào)文，降低了端到端的傳輸性能，同時(shí)由于需要宿主機(jī)CPU(Central Processing Unit，中央處理器)對IP報(bào)文進(jìn)行分片，因此增加了CPU的消耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對以上現(xiàn)有問題，本發(fā)明的目的在于在網(wǎng)絡(luò)虛擬化的云環(huán)境下，提供一種報(bào)文封裝方法與設(shè)備，能夠有效避免分片報(bào)文。

根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種報(bào)文封裝方法，包括步驟：接收虛擬主機(jī)發(fā)出的第一報(bào)文；將第一報(bào)文的默認(rèn)分段值進(jìn)行調(diào)整，以使按調(diào)整后的分段值對第一報(bào)文進(jìn)行分段并隧道封裝后大小不超過最大傳輸單元值；按調(diào)整后的分段值對第一報(bào)文進(jìn)行分段；將分段后的第一報(bào)文進(jìn)行隧道封裝，以獲得數(shù)個(gè)第二報(bào)文，每個(gè)第二報(bào)文大小不超過最大傳輸單元值；將數(shù)個(gè)第二報(bào)文向外發(fā)送。

優(yōu)選地，將第一報(bào)文的默認(rèn)分段值進(jìn)行調(diào)整，以使按調(diào)整后的分段值對第一報(bào)文進(jìn)行分段并隧道封裝后不超過最大傳輸單元值的步驟包括：判斷按默認(rèn)分段值對第一報(bào)文進(jìn)行分段并隧道封裝后大小是否超過最大傳輸單元值；當(dāng)超過時(shí)，減小默認(rèn)分段值至修改分段值，修改分段值滿足修改分段值加上傳輸協(xié)議報(bào)頭以及隧道封裝報(bào)頭后大小不超過最大傳輸單元值；當(dāng)未超過時(shí)，保持默認(rèn)分段值不變。

優(yōu)選地，使用通用分段延后處理對第一報(bào)文進(jìn)行分段以及隧道封裝。

優(yōu)選地，按調(diào)整后的分段值對第一報(bào)文進(jìn)行分段的步驟，以及將分段后的第一報(bào)文進(jìn)行隧道封裝，以獲得數(shù)個(gè)第二報(bào)文的步驟由宿主機(jī)的物理網(wǎng)卡執(zhí)行。

優(yōu)選地，將第一報(bào)文的默認(rèn)分段值進(jìn)行調(diào)整，以使按調(diào)整后的分段值對第一報(bào)文進(jìn)行分段并隧道封裝后不超過最大傳輸單元值的步驟由宿主機(jī)的虛擬交換機(jī)執(zhí)行。

根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種報(bào)文封裝設(shè)備，包括接收單元，接收單元用于接收虛擬主機(jī)發(fā)出的第一報(bào)文；調(diào)整單元，調(diào)整單元用于調(diào)整第一報(bào)文的默認(rèn)分段值，以使按調(diào)整后的分段值對第一報(bào)文進(jìn)行分段并隧道封裝后大小不超過最大傳輸單元值；分段單元，分段單元用于按調(diào)整后的分段值對第一報(bào)文進(jìn)行分段；封裝單元，封裝單元用于將分段后的第一報(bào)文進(jìn)行隧道封裝，以獲得數(shù)個(gè)第二報(bào)文，每個(gè)第二報(bào)文不超過最大傳輸單元值；發(fā)送單元，發(fā)送單元用于將第二報(bào)文向外發(fā)送。

優(yōu)選地，調(diào)整單元判斷按默認(rèn)分段值對第一報(bào)文進(jìn)行分段并隧道封裝后大小是否超過最大傳輸單元值；當(dāng)超過時(shí)，調(diào)整單元減小默認(rèn)分段值至修改分段值，修改分段值滿足修改分段值加上傳輸協(xié)議報(bào)頭以及隧道封裝報(bào)頭后大小不超過最大傳輸單元值；當(dāng)未超過時(shí)，調(diào)整單元保持默認(rèn)分段值不變。

優(yōu)選地，報(bào)文封裝設(shè)備使用通用分段延后處理對第一報(bào)文進(jìn)行分段以及隧道封裝。

優(yōu)選地，分段單元以及封裝單元運(yùn)行于報(bào)文封裝設(shè)備的物理網(wǎng)卡中。

優(yōu)選地，調(diào)整單元運(yùn)行于報(bào)文封裝設(shè)備的中央處理器中。

本發(fā)明中通過對第一報(bào)文的分段值進(jìn)行調(diào)整，以使得按調(diào)整后的分段值對第一報(bào)文進(jìn)行分段并隧道封裝后大小不超過宿主機(jī)MTU，從而使得宿主機(jī)CPU不需要再對隧道封裝后的報(bào)文進(jìn)行分片，從而減少了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的分片報(bào)文，提高了傳輸性能，減少了宿主機(jī)CPU消耗。

附圖說明

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，以使本發(fā)明的特性和優(yōu)點(diǎn)更為明顯。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下報(bào)文封裝傳輸數(shù)據(jù)流向圖；

圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的報(bào)文封裝傳輸數(shù)據(jù)流向圖；

圖3為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的報(bào)文封裝設(shè)備的模塊示意圖；

圖4為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的報(bào)文封裝方法的流程圖；

圖5為圖4中步驟S102的詳細(xì)流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將對本發(fā)明的實(shí)施例給出詳細(xì)的說明。盡管本發(fā)明將結(jié)合一些具體實(shí)施方式進(jìn)行闡述和說明，但需要注意的是本發(fā)明并不僅僅只局限于這些實(shí)施方式。相反，對本發(fā)明進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。

一些示例性實(shí)施例被描述成作為流程圖描繪的處理或方法。雖然流程圖將各項(xiàng)操作描述成順序的處理，但是其中的許多操作可以被并行地、并發(fā)地或者同時(shí)實(shí)施。此外，各項(xiàng)操作的順序可以被重新安排。當(dāng)其操作完成時(shí)所述處理可以被終止，但是還可以具有未包括在附圖中的附加步驟。所述處理可以對應(yīng)于方法、函數(shù)、規(guī)程、子例程、子程序等等。

應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然在這里可能使用了術(shù)語“第一”、“第二”等等來描述各個(gè)單元或是數(shù)據(jù)，但是這些單元或數(shù)據(jù)不應(yīng)當(dāng)受這些術(shù)語限制。使用這些術(shù)語僅僅是為了將一個(gè)數(shù)據(jù)與另一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分。舉例來說，在不背離示例性實(shí)施例的范圍的情況下，第一報(bào)文可以被稱為第二報(bào)文，并且類似地第二報(bào)文可以被稱為第一報(bào)文。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下報(bào)文封裝傳輸數(shù)據(jù)流向圖。下面通過圖1對現(xiàn)有技術(shù)中虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下報(bào)文封裝以及傳輸進(jìn)行介紹。

如圖1所示，虛擬主機(jī)1運(yùn)行在宿主機(jī)2中，虛擬主機(jī)1通常由客戶進(jìn)行管控。宿主機(jī)2的硬件通常包括CPU以及物理網(wǎng)卡22，其中CPU運(yùn)行軟件OVS(Open VSwitch，虛擬交換機(jī))21，通過OVS21以及物理網(wǎng)卡22對宿主機(jī)2的報(bào)文進(jìn)行處理。

現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)虛擬主機(jī)1需要向網(wǎng)絡(luò)4發(fā)送報(bào)文時(shí)，首先由虛擬主機(jī)1發(fā)出第一報(bào)文31，宿主機(jī)2的OVS21接收第一報(bào)文31。OVS21根據(jù)第一報(bào)文31的默認(rèn)分段值對第一報(bào)文31進(jìn)行分段，從而獲得數(shù)個(gè)分段后第一報(bào)文32。接著OVS21對分段后第一報(bào)文32進(jìn)行隧道封裝，以獲得數(shù)個(gè)第二報(bào)文33。當(dāng)?shù)诙?bào)文33的長度超出宿主機(jī)2的MTU時(shí)，OVS21會(huì)對第二報(bào)文33進(jìn)行分片，即將超出MTU的第二報(bào)文33分成數(shù)個(gè)分片報(bào)文34。OVS21將上述的第二報(bào)文33以及分片報(bào)文34發(fā)送給物理網(wǎng)卡22，由物理網(wǎng)卡22發(fā)向網(wǎng)絡(luò)4。

根據(jù)上述描述可看出，由于第二報(bào)文33被分為分片報(bào)文34，從而使得設(shè)備間傳輸?shù)膱?bào)文的總數(shù)量增加。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收時(shí)，需要接收所有分片報(bào)文34，并對分片報(bào)文34進(jìn)行重組，即將分片報(bào)文34重新組成為一個(gè)完整報(bào)文后再處理，因此使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理能力下降。對于宿主機(jī)2而言，由于需要增加分片處理，增加了宿主機(jī)2CPU消耗。在一些情況下，更可能由于未進(jìn)行有效分片而導(dǎo)致物理網(wǎng)卡22發(fā)出的報(bào)文被網(wǎng)絡(luò)設(shè)備丟棄。

本發(fā)明正是針對以上現(xiàn)有技術(shù)中的報(bào)文分片問題。

圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的報(bào)文封裝傳輸數(shù)據(jù)流向圖。圖3為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的報(bào)文封裝設(shè)備的模塊示意圖。圖4為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的報(bào)文封裝方法的流程圖。

結(jié)合圖2，圖3以及圖4所示，本發(fā)明提供的報(bào)文封裝設(shè)備即宿主機(jī)2，包括接收單元51，調(diào)整單元52，分段單元53，封裝單元54以及發(fā)送單元55。其中，接收單元51用于接收虛擬主機(jī)1發(fā)出的第一報(bào)文31。調(diào)整單元52用于調(diào)整第一報(bào)文31的默認(rèn)分段值。分段單元53用于將第一報(bào)文31進(jìn)行分段，以獲得數(shù)個(gè)分段后第一報(bào)文32。封裝單元54用于將分段后第一報(bào)文32進(jìn)行隧道封裝，以獲得數(shù)個(gè)第二報(bào)文33。發(fā)送單元55用于將第二報(bào)文33向網(wǎng)絡(luò)4發(fā)送。

在本實(shí)施例中，接收單元51以及調(diào)整單元52被設(shè)置在宿主機(jī)2的OVS21中，OVS21由宿主機(jī)2的CPU運(yùn)行，也就是說接收單元51以及調(diào)整單元52運(yùn)行于宿主機(jī)2的CPU中。分段單元53，封裝單元54以及發(fā)送單元55運(yùn)行于宿主機(jī)2的物理網(wǎng)卡22中。

本發(fā)明的報(bào)文封裝方法包括步驟：

S101：接收虛擬主機(jī)1發(fā)出的第一報(bào)文31。

S102：將第一報(bào)文31的默認(rèn)分段值進(jìn)行調(diào)整。

S103：按調(diào)整后的分段值對第一報(bào)文31進(jìn)行分段。

S104：將分段后第一報(bào)文32進(jìn)行隧道封裝，以獲得數(shù)個(gè)第二報(bào)文33。

S105：將數(shù)個(gè)第二報(bào)文33向外發(fā)送。

首先如步驟S101，接收單元51接收來自虛擬主機(jī)1發(fā)出的第一報(bào)文31。為了節(jié)省虛擬主機(jī)1對CPU的消耗，第一報(bào)文31可以為超大數(shù)據(jù)包，即第一報(bào)文31的大小超過虛擬主機(jī)1以及宿主機(jī)2的MTU。

接著如步驟S102，調(diào)整單元52對第一報(bào)文31的默認(rèn)分段值進(jìn)行調(diào)整。

具體而言，圖5為圖4中步驟S102的詳細(xì)流程圖，首先如步驟S1021，調(diào)整單元52判斷按默認(rèn)分段值對第一報(bào)文31進(jìn)行分段并隧道封裝后大小是否超過宿主機(jī)2的MTU。

通常默認(rèn)分段值為虛擬主機(jī)1的MTU減去傳輸協(xié)議報(bào)頭。

作為可選的一種實(shí)施方式，調(diào)整單元52可以針對特定的隧道封裝方式設(shè)定分段值閾值，當(dāng)默認(rèn)分段值超出分段值閾值時(shí)，則判定按默認(rèn)分段值對第一報(bào)文31進(jìn)行分段并隧道封裝后大小超過宿主機(jī)2的MTU。

接著調(diào)整單元52根據(jù)不同判定結(jié)果對默認(rèn)分段值進(jìn)行調(diào)整。如步驟S1022，若判定超過時(shí)，調(diào)整單元52減小默認(rèn)分段值至修改分段值。修改分段值滿足修改分段值加上傳輸協(xié)議報(bào)頭以及隧道封裝報(bào)頭后大小不超過宿主機(jī)2的MTU。

作為一可選的實(shí)施方式，調(diào)整單元52針對不同第一報(bào)文31計(jì)算優(yōu)選的修改分段值，以使得第一報(bào)文31被分段的數(shù)量最少。

在本發(fā)明中，修改分段值是基于所有傳輸層協(xié)議的，并不限于TCP(Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議)協(xié)議，對于基于UDP協(xié)議(User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)的報(bào)文同樣適用。

如步驟S1021和S1023，當(dāng)調(diào)整單元52判定按默認(rèn)分段值對第一報(bào)文31進(jìn)行分段并隧道封裝后大小未超過宿主機(jī)2的MTU時(shí)，調(diào)整單元52保持默認(rèn)分段值不變。

繼續(xù)參考圖2，圖3以及圖4，如步驟S103，分段單元53按調(diào)整后的分段值對第一報(bào)文31進(jìn)行分段，以獲得數(shù)個(gè)分段后第一報(bào)文32。

如步驟S104，封裝單元54對分段后第一報(bào)文32進(jìn)行隧道封裝，以獲得數(shù)個(gè)第二報(bào)文33。具體而言，封裝單元54對于分段后第一報(bào)文32加上傳輸協(xié)議報(bào)頭以及隧道封裝報(bào)頭。這里的傳輸協(xié)議報(bào)頭例如可以是IP協(xié)議報(bào)頭，隧道封裝報(bào)頭例如可以是VXLAN報(bào)頭。

最后如步驟S105，發(fā)送單元55將數(shù)個(gè)第二報(bào)文33向網(wǎng)絡(luò)5發(fā)送。

通過以上描述可看出，由于對第一報(bào)文1的默認(rèn)分段值進(jìn)行了調(diào)整，因此本發(fā)明中的第二報(bào)文33不會(huì)超過宿主機(jī)2的MTU。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不再需要對第二報(bào)文33進(jìn)行分片，從而避免了設(shè)備間傳輸?shù)膱?bào)文的總數(shù)量增加。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也不再需要對分片報(bào)文進(jìn)行重組，從而提高了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理能力。對于宿主機(jī)2而言，由于避免了分片處理步驟，減少了宿主機(jī)2CPU的消耗。同時(shí)，也防止報(bào)文被網(wǎng)絡(luò)設(shè)備丟棄，增加了傳輸可靠性。

在本發(fā)明中，接收單元51以及調(diào)整單元52運(yùn)行于宿主機(jī)2的CPU中，具體而言，步驟S102將第一報(bào)文31的默認(rèn)分段值進(jìn)行調(diào)整的步驟由宿主機(jī)2的OVS21執(zhí)行。由于對于默認(rèn)分段值的調(diào)整是由OVS21實(shí)現(xiàn)的，不需要虛擬主機(jī)1做任何變動(dòng)，對于客戶運(yùn)營不會(huì)產(chǎn)生影響。

在一優(yōu)選的實(shí)施例中，宿主機(jī)2使用GSO技術(shù)(Generic Segmentation Offload，通用分段延后處理)，即宿主機(jī)2判斷物理網(wǎng)卡22是否支持分段延后處理，如支持，則宿主機(jī)2將第一報(bào)文31分段以及隧道封裝的工作延遲到由物理網(wǎng)卡22處理，如不支持，則宿主機(jī)2通過OVS21處理第一報(bào)文31分段以及隧道封裝。

作為一種可選的實(shí)施方式，本實(shí)施例中，步驟S103以及步驟S104，即按調(diào)整后的分段值對第一報(bào)文31進(jìn)行分段的步驟，以及將分段后第一報(bào)文32進(jìn)行隧道封裝以獲得數(shù)個(gè)第二報(bào)文33的步驟由宿主機(jī)2的物理網(wǎng)卡22執(zhí)行。也就是說，分段單元53，封裝單元54以及發(fā)送單元55均運(yùn)行于宿主機(jī)2的物理網(wǎng)卡22中。

通過這樣的設(shè)置，使得OVS21不再需要對第一報(bào)文31進(jìn)行分段以及隧道封裝，而只需要對默認(rèn)分段值進(jìn)行調(diào)整。從而減少了宿主機(jī)2CPU的能耗，整體上提高報(bào)文處理速度。

由于本發(fā)明不需要對第二報(bào)文33進(jìn)行分片，因此不會(huì)發(fā)生后續(xù)步驟再次由物理網(wǎng)卡22轉(zhuǎn)回CPU執(zhí)行分片的情況，在保證了報(bào)文處理速率的同時(shí)，也防止了由于后續(xù)OVS未進(jìn)行有效分片而導(dǎo)致物理網(wǎng)卡22發(fā)出的報(bào)文被網(wǎng)絡(luò)設(shè)備丟棄的情況。

在其他實(shí)施例中，對于步驟S103以及步驟S104也可以不由物理網(wǎng)卡22執(zhí)行，而通過OVS21執(zhí)行。

需要說明的是，本發(fā)明是網(wǎng)絡(luò)虛擬化環(huán)境下的報(bào)文封裝的一種應(yīng)用。在本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過程中，會(huì)涉及到多個(gè)軟件功能模塊的應(yīng)用。如在仔細(xì)閱讀申請文件、準(zhǔn)確理解本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理和發(fā)明目的以后，在結(jié)合現(xiàn)有公知技術(shù)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以運(yùn)用其掌握的軟件編程技能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。前述報(bào)文封裝方法中對報(bào)文的具體分段以及隧道封裝的方法，均可參考現(xiàn)有技術(shù)中的方法，前述報(bào)文封裝設(shè)備還包括但不限于存儲(chǔ)單元等，凡本發(fā)明申請文件提及的均屬此范疇，申請人不再一一列舉。

以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其它實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。