分布式裸金属服务器接入网络的方法及应用与流程

1.本发明是关于云计算领域，特别是关于一种分布式裸金属服务器接入网络的方法及应用。


背景技术：

2.在云计算系统中，一般由虚拟机提供计算服务。在高性能计算场景中，受制于虚拟机的性能限制，通常使用裸金属服务器来提高计算性能。裸金属服务器作为虚拟机的一种补充，具备传统物理服务器高性能的同时，还具有云上高安全可靠、灵活快速发放等特点，在数据库、大数据、容器、高性能计算、ai等场景关键业务有着较为广泛的应用。裸金属服务器一般在物理网络中部署，云计算系统负责裸金属服务器的生命周期管理，需要将其接入云计算系统的虚拟网络。
3.裸金属服务器的物理网络通常是vlan网络，云计算系统内部的网络通常是overlay网络，目前通常是使用隧道封装技术，例如vxlan，gre，mpls等，将vlan网络接入overlay网络。例如，(1)使用集中式的网络节点作为vxlan网关。使用通用服务器，并且运行具有虚拟路由器的功能程序，将云网络的内部网络和裸金属物理网络连接。虚拟路由器具有隧道封装和解封装能力和arp代答功能。由sdn控制器维护内部网络和物理网络的映射关系，并将转换规则下发到虚拟路由器中。但是该方法需要使用额外的服务器资源，并且集中式的网络节点易出现故障点集中，易出现故障和性能瓶颈的问题。(2)使用分布式的计算节点作为接入点。利用计算节点上虚拟路由器功能，完成裸金属服务器网络的接入云网络。但是该方法没有对接入的网络进行按网络粒度的流量隔离，裸金属网络流量可能集中到某一个节点导致流量处理能力变小，并且没有机制处理节点宕机或者程序异常时的流量通道快速切换，可靠性难以保障。(3)使用支持vxlan网关功能硬件设备。使用专用vxlan功能的网关设备，例如，使用vxlan交换机将裸金属服务器网络的接入云网络。控制器将vxlan和vlan的映射配置下发到网关设备。网关设备作为一个隧道的端点和虚拟机的隧道连通。该方法需要使用额外的专用网关设备，sdn控制器需要具备控制网关设备的能力，网关设备选型受到限制。
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种分布式裸金属服务器接入网络的方法及应用，解决裸金属服务器接入网络需要外接服务器、专用网关设备以及裸金属服务器网络的流量不能均匀分布到接入网络的问题。
6.为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种分布式裸金属服务器接入网络的方法。
7.在本发明的一个或多个实施方式中，所述方法包括：根据所有裸金属接入端点的
状态和逻辑接口数量确定作为裸金属接入网口的端点，并在所述端点创建逻辑接口；以及在sdn创建一个虚拟机接口，并将所述虚拟机接口加入所述逻辑接口，其中，所述虚拟机接口的mac地址是所述裸金属接入网口的mac地址，所述虚拟机接口的ip地址由sdn在对应的虚拟网络中分配。
8.在本发明的一个或多个实施方式中，所述根据所有裸金属接入端点的状态和逻辑接口数量确定作为裸金属接入网口的端点，包括：判断所述裸金属接入端点的状态是否正常；若是，判断所述裸金属接入端点的逻辑接口数量是否小于预设的最小逻辑接口数量；若是，将所述最小逻辑接口数量设置为所述裸金属接入端点的逻辑接口数量，并将作为裸金属接入网口的端点设置为所述裸金属接入端点。
9.在本发明的一个或多个实施方式中，所述方法还包括：在所述裸金属网络的接入网口宕机，或虚拟路由器代理状态异常时，选择状态正常的接入端点重建逻辑接口，并将所述裸金属网络的接入网口移动至所述重建逻辑接口；以及根据所述计算节点中的虚拟机发送的免费arp刷新交换机上的mac地址表。
10.在本发明的一个或多个实施方式中，所述方法还包括：在发生故障的接入端点恢复正常时，根据系统提供的api将指定的接入端点的逻辑接口迁移到指定的新的接入端点；或根据接入端点的负载自动将接入裸金属服务器较多的接入端点上的逻辑接口迁移一部分到裸金属服务器较少的接入端点上。
11.在本发明的一个或多个实施方式中，所述根据接入端点的负载自动将接入裸金属服务器较多的接入端点上的逻辑接口迁移一部分到裸金属服务器较少的接入端点上，包括：计算每个接入端点上的平均裸金属服务器数量；判断当前裸金属接入端点的裸金属服务器数量是否小于平均裸金属服务器数量；若是，计算当前裸金属接入端点的裸金属服务器数量与所述平均裸金属服务器数量的差值，并将裸金属服务器数量大于平均裸金属服务器数量的裸金属接入端点中多余的逻辑接口迁移至所述当前裸金属接入端点，其中，迁移至所述当前裸金属接入端点的逻辑接口中的裸金属服务器数量小于所述差值。
12.在本发明的另一个方面当中，提供了一种分布式裸金属服务器接入网络的装置，其包括选择模块、创建模块和接口模块。
13.创建模块，用于根据所有裸金属接入端点的状态和逻辑接口数量确定作为裸金属接入网口的端点，并在所述端点创建逻辑接口。
14.接口模块，用于在sdn创建一个虚拟机接口，并将所述虚拟机接口加入所述逻辑接口，其中，所述虚拟机接口的mac地址是所述裸金属接入网口的mac地址，所述虚拟机接口的ip地址由sdn在对应的虚拟网络中分配。
15.在本发明的一个或多个实施方式中，所述创建模块还用于：判断所述裸金属接入端点的状态是否正常；若是，判断所述裸金属接入端点的逻辑接口数量是否小于预设的最小逻辑接口数量；若是，将所述最小逻辑接口数量设置为所述裸金属接入端点的逻辑接口数量，并将作为裸金属接入网口的端点设置为所述裸金属接入端点。
16.在本发明的一个或多个实施方式中，所述装置还包括：故障处理模块，用于在所述裸金属网络的接入网口宕机，或虚拟路由器代理状态异常时，选择状态正常的接入端点重建逻辑接口，并将所述裸金属网络的接入网口移动至所述重建逻辑接口；以及根据所述计算节点中的虚拟机发送的免费arp刷新交换机上的mac地址表。
17.在本发明的一个或多个实施方式中，所述装置还包括：故障恢复模块，用于在发生故障的接入端点恢复正常时，根据系统提供的api将指定的接入端点的逻辑接口迁移到指定的新的接入端点；或根据接入端点的负载自动将接入裸金属服务器较多的接入端点上的逻辑接口迁移一部分到裸金属服务器较少的接入端点上。
18.在本发明的一个或多个实施方式中，所述故障恢复模块还用于：计算每个接入端点上的平均裸金属服务器数量；判断当前裸金属接入端点的裸金属服务器数量是否小于平均裸金属服务器数量；若是，计算当前裸金属接入端点的裸金属服务器数量与所述平均裸金属服务器数量的差值，并将裸金属服务器数量大于平均裸金属服务器数量的裸金属接入端点中多余的逻辑接口迁移至所述当前裸金属接入端点，其中，迁移至所述当前裸金属接入端点的逻辑接口中的裸金属服务器数量小于所述差值。
19.在本发明的另一个方面当中，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，所述存储器存储指令，当所述指令被所述至少一个处理器执行时，使得所述至少一个处理器执行如上所述的分布式裸金属服务器接入网络的方法。
20.在本发明的另一个方面当中，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如所述的分布式裸金属服务器接入网络的方法的步骤。
21.与现有技术相比，根据本发明实施方式的分布式裸金属服务器接入网络的方法及应用，其能够通过在创建逻辑接口时采用最小负载的调度算法，使裸金属服务器网络的流量均匀的分布到各个裸金属服务器的接入端点中，提高裸金属服务器整体接入网络的处理能力。
22.根据本发明实施方式的分布式裸金属服务器接入网络的方法及应用，还能够通过自动检测网卡和虚拟路由器状态进行切换，以提供较高的带宽和网络可靠性；通过重平衡技术使每个端点上的裸金属服务器的数量均衡，并且不受专用网络设备限制。
附图说明
23.图1是根据本发明一实施方式的分布式裸金属服务器接入网络的方法的流程图；
24.图2是根据本发明一实施方式的分布式裸金属服务器接入网络的方法的总体架构图；
25.图3是根据本发明一实施方式的分布式裸金属服务器接入网络的方法的结构图；
26.图4是根据本发明一实施方式的分布式裸金属服务器接入网络的方法的调度流程图；
27.图5是根据本发明一实施方式的分布式裸金属服务器接入网络的方法的扩展流程图；
28.图6是根据本发明一实施方式的分布式裸金属服务器接入网络的方法的故障结构图；
29.图7是根据本发明一实施方式的分布式裸金属服务器接入网络的方法的重平衡流程图；
30.图8是根据本发明一实施方式的分布式裸金属服务器接入网络的装置的结构图；
31.图9是根据本发明一实施方式的分布式裸金属服务器接入网络的计算设备的硬件
结构图。
具体实施方式
32.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
33.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
34.以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
35.实施例1
36.如图1至图4所示，介绍本发明的一个实施例中分布式裸金属服务器接入网络的方法，该方法包括如下步骤。
37.在步骤s101中，根据所有裸金属接入端点的状态和逻辑接口数量确定作为裸金属接入网口的端点，并在端点创建逻辑接口。
38.对于vxlan类型的内部网络，使用vni(vxlan network identifier，vxlan网络标识)来进行唯一标识。在vxlan内部网络中接入裸金属服务器，需指定vxlan和vlan的映射关系。在裸金属服务部署时，规划裸金属物理网络vlan池。在vxlan内部网络接入裸金属服务器前，在vlan池中分配未使用的vlan。sdn控制器将vxlan和vlan的映射关系保存到数据库。规划若干计算节点作为裸金属网络的接入端点，在每个接入端点规划物理网口作为裸金属网络的接入网口。sdn控制选择一个接入端点创建逻辑接口，一个逻辑接口对应一个裸金属物理网络。
39.为了使裸金属服务器网络的流量均匀的分布到各个裸金属接入端点中，在创建逻辑接口时采用最小负载的调度算法。
40.具体的，设置最小逻辑接口数量min_li_num为0xffff，设置裸金属接入网口min_pi为空，遍历裸金属服务器的接入端点。判断接入端点的状态是否正常，若否，则直接继续遍历下一个裸金属服务器的接入端点；若是，获取当前接入端点的逻辑接口数量，如果当前接入端点的逻辑接口数量current_li_num小于最小逻辑接口数量min_li_num，则将最小逻辑接口数量设置为裸金属接入端点的逻辑接口数量(min_li_num＝current_li_num)，并将裸金属接入网口设置为当前裸金属服务器接入端点的物理网口。继续遍历下一个裸金属服务器的接入端点，直至所有裸金属服务器的接入端点全部遍历结束，在最终设置为裸金属接入网口的端点上创建逻辑接口。
41.在步骤s102中，在sdn创建一个虚拟机接口，并将虚拟机接口加入逻辑接口。
42.如图2所示，每一个接入裸金属服务器的虚拟网络，会选择一个计算节点，该计算节点运行着虚拟路由器，在该计算节点上创建逻辑接口。对于每一个裸金属服务器的接入网口，在逻辑接口中为每个裸金属服务器接入网口创建一个vmi(virtual machine interface，虚拟机接口)。此vmi的mac地址是裸金属服务器接入网口的mac地址，ip地址由sdn在对应的虚拟网络中分配。
43.实施例2
44.如图5至图7所示，介绍本发明的一个实施例中分布式裸金属服务器接入网络的方
法，该方法包括如下步骤。
45.在步骤s201中，根据所有裸金属接入端点的状态和逻辑接口数量确定作为裸金属接入网口的端点，并在端点创建逻辑接口。
46.对于vxlan类型的内部网络，使用vni(vxlan network identifier，vxlan网络标识)来进行唯一标识。在vxlan内部网络中接入裸金属服务器，需指定vxlan和vlan的映射关系。在裸金属服务部署时，规划裸金属物理网络vlan池。在vxlan内部网络接入裸金属服务器前，在vlan池中分配未使用的vlan。sdn控制器将vxlan和vlan的映射关系保存到数据库。规划若干计算节点作为裸金属网络的接入端点，在每个接入端点规划物理网口作为裸金属网络的接入网口。sdn控制选择一个接入端点创建逻辑接口，一个逻辑接口对应一个裸金属物理网络。
47.为了使裸金属服务器网络的流量均匀的分布到各个裸金属接入端点中，在创建逻辑接口时采用最小负载的调度算法。
48.具体的，设置最小逻辑接口数量min_li_num为0xffff，设置裸金属接入网口min_pi为空，遍历裸金属服务器的接入端点。判断接入端点的状态是否正常，若否，则直接继续遍历下一个裸金属服务器的接入端点；若是，获取当前接入端点的逻辑接口数量，如果当前接入端点的逻辑接口数量current_li_num小于最小逻辑接口数量min_li_num，则将最小逻辑接口数量设置为裸金属接入端点的逻辑接口数量(min_li_num＝current_li_num)，并将裸金属接入网口设置为当前裸金属服务器接入端点的物理网口。继续遍历下一个裸金属服务器的接入端点，直至所有裸金属服务器的接入端点全部遍历结束，在最终设置为裸金属接入网口的端点上创建逻辑接口。
49.在步骤s202中，在sdn创建一个虚拟机接口，并将虚拟机接口加入逻辑接口。
50.每一个接入裸金属服务器的虚拟网络，会选择一个计算节点，该计算节点运行着虚拟路由器，在该计算节点上创建逻辑接口。对于每一个裸金属服务器的接入网口，在逻辑接口中为每个裸金属服务器接入网口创建一个vmi(virtual machine interface，虚拟机接口)。此vmi的mac地址是裸金属服务器接入网口的mac地址，ip地址由sdn在对应的虚拟网络中分配。
51.在步骤s203中，在裸金属网络的接入网口宕机，或虚拟路由器代理状态异常时，选择状态正常的接入端点重建逻辑接口，并将裸金属网络的接入网口移动至重建逻辑接口。
52.在裸金属服务部署时，会选择多个运行虚拟路由器的计算节点作为裸金属服务器的接入端点，以提供较高的带宽和网络可靠性。在系统检测到裸金属服务器接入端点的网口宕机，或者虚拟路由器代理状态异常时，进行接入端点的故障切换。
53.具体的，根据最小负载的调度算法选择状态正常的计算节点，重建逻辑接口，并将裸金属服务器的接入网口从故障端点上的逻辑接口迁移至新建的逻辑接口中。对于物理网络，需要从虚拟网络中的虚拟机发送免费arp，并刷新交换机上的mac地址表。
54.在步骤s204中，在发生故障的接入端点恢复正常时，根据接入端点的负载自动将接入裸金属服务器较多的接入端点上的逻辑接口迁移一部分到裸金属服务器较少的接入端点上。
55.需要故障恢复的场景分为两种：一种是在发生故障的接入端点恢复正常时，需要进行流量恢复，即故障恢复，以利用原来接入端点的转发能力，来提升网络流量的处理能
力；另一种场景是不同的网络中的裸金属服务器数量不一样，流量也就不一样，需要根据每个接入端点上的裸金属服务器的数量进行均衡。
56.故障恢复的方案也分为两种：一种是通过系统提供的api，由管理员从指定的接入端点的某个逻辑接口迁移到指定的新的接入端口；一种是系统自动根据接入端点的负载，自动将接入裸金属服务器较多的端点上的逻辑接口迁移一部分到裸金属服务器较少的端点上，以达到一个新的平衡。
57.具体的，计算每个裸金属服务器的接入端点上的平均裸金属服务器数量avg_bm_num，遍历裸金属服务器的接入端点，并计算该接入端点的裸金属服务器数量，如果该接入端点的裸金属服务器数量大于平均裸金属服务器数量avg_bm_num，则直接继续遍历下一个裸金属服务器的接入端点；如果该接入端点的裸金属服务器数量小于平均裸金属服务器数量avg_bm_num，则计算该接入端点与平均裸金属服务器数量的差值delta，并遍历接入端点的裸金属服务器数量大于平均裸金属服务器数量的端点，从中将多余的逻辑接口迁移至该接入端点，其中，迁移至该接入端点的逻辑接口中的裸金属服务器数量小于差值。
58.如图8所示，介绍根据本发明具体实施方式的分布式裸金属服务器接入网络的装置。
59.在本发明的实施方式中，分布式裸金属服务器接入网络的装置包括创建模块801和接口模块802。
60.创建模块801，用于根据所有裸金属接入端点的状态和逻辑接口数量确定作为裸金属接入网口的端点，并在端点创建逻辑接口。
61.接口模块802，用于在sdn创建一个虚拟机接口，并将虚拟机接口加入逻辑接口，其中，虚拟机接口的mac地址是裸金属接入网口的mac地址，虚拟机接口的ip地址由sdn在对应的虚拟网络中分配。
62.创建模块801还用于：判断裸金属接入端点的状态是否正常；若是，判断裸金属接入端点的逻辑接口数量是否小于预设的最小逻辑接口数量；若是，将最小逻辑接口数量设置为裸金属接入端点的逻辑接口数量，并将作为裸金属接入网口的端点设置为裸金属接入端点。
63.故障处理模块803，用于在裸金属网络的接入网口宕机，或虚拟路由器代理状态异常时，选择状态正常的接入端点重建逻辑接口，并将裸金属网络的接入网口移动至重建逻辑接口；以及根据计算节点中的虚拟机发送的免费arp刷新交换机上的mac地址表。
64.故障恢复模块804，用于在发生故障的接入端点恢复正常时，根据系统提供的api将指定的接入端点的逻辑接口迁移到指定的新的接入端点；或根据接入端点的负载自动将接入裸金属服务器较多的接入端点上的逻辑接口迁移一部分到裸金属服务器较少的接入端点上。
65.故障恢复模块804还用于：计算每个接入端点上的平均裸金属服务器数量；判断当前裸金属接入端点的裸金属服务器数量是否小于平均裸金属服务器数量；若是，计算当前裸金属接入端点的裸金属服务器数量与平均裸金属服务器数量的差值，并将裸金属服务器数量大于平均裸金属服务器数量的裸金属接入端点中多余的逻辑接口迁移至当前裸金属接入端点，其中，迁移至当前裸金属接入端点的逻辑接口中的裸金属服务器数量小于差值。
66.图9示出了根据本说明书的实施例的用于分布式裸金属服务器接入网络的计算设
备90的硬件结构图。如图9所示，计算设备90可以包括至少一个处理器901、存储器902(例如非易失性存储器)、内存903和通信接口904，并且至少一个处理器901、存储器902、内存903和通信接口904经由总线905连接在一起。至少一个处理器901执行在存储器902中存储或编码的至少一个计算机可读指令。
67.应该理解，在存储器902中存储的计算机可执行指令当执行时使得至少一个处理器901进行本说明书的各个实施例中以上结合图1-9描述的各种操作和功能。
68.在本说明书的实施例中，计算设备90可以包括但不限于：个人计算机、服务器计算机、工作站、桌面型计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、移动计算设备、智能电话、平板计算机、蜂窝电话、个人数字助理(pda)、手持装置、消息收发设备、可佩戴计算设备、消费电子设备等等。
69.根据一个实施例，提供了一种比如机器可读介质的程序产品。机器可读介质可以具有指令(即，上述以软件形式实现的元素)，该指令当被机器执行时，使得机器执行本说明书的各个实施例中以上结合图1-9描述的各种操作和功能。具体地，可以提供配有可读存储介质的系统或者装置，在该可读存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机或处理器读出并执行存储在该可读存储介质中的指令。
70.根据本发明实施方式的分布式裸金属服务器接入网络的方法及应用，其能够通过在创建逻辑接口时采用最小负载的调度算法，使裸金属服务器网络的流量均匀的分布到各个裸金属服务器的接入端点中，提高裸金属服务器整体接入网络的处理能力。
71.根据本发明实施方式的分布式裸金属服务器接入网络的方法及应用，还能够通过自动检测网卡和虚拟路由器状态进行切换，以提供较高的带宽和网络可靠性；通过重平衡技术使每个端点上的裸金属服务器的数量均衡，并且不受专用网络设备限制。
72.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
73.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
74.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
75.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或
其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
76.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。