CN104054302A - 大规模数据中心的地址解析的缩放 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种布置在数据中心的存取段与互连层之间的接口处的网络设备。网络设备包括地址解析处理器，该地址解析处理器被配置成接收寻址至网络设备的传输域内的虚拟机的地址请求。该地址请求指定源层2地址，请求数据中心中的目标虚拟机的层2地址，并且指定目标虚拟机的层3地址。该网络设备还被配置成通过第一存取段传输本地消息，本地消息请求具有指定的层3地址的虚拟机的相应的层2地址。响应于接收到应答，网络设备向所指定的源层2地址传输消息以提供网络设备的层2地址和所指定的层3地址。

Description

大规模数据中心的地址解析的缩放
相关申请的交叉引用
本发明要求以下四个在先申请的优先权：(1)2011年12月16日提交的美国临时专利申请No.61/576,741；(2)2011年12月21日提交的美国临时专利申请No.61/578,604；(3)2012年2月27日提交的美国临时专利申请No.61/603，854；以及(4)2012年5月10日提交的美国临时专利申请No.61/645,440，所有这四个在先申请的全部公开内容通过引用合并到本文中。
技术领域
本公开内容涉及连网虚拟机(VM)的地址解析，包括但不限于存在于大规模数据中心中的那些连网虚拟机，在大规模数据中心中VM可以从一个系统迁移至另一系统同时需要在迁移之后维持它们的网络连接。
背景技术
本文中所提供的背景技术描述用于总体上呈现本公开内容的上下文的目的。当前署名的发明人的工作(到该背景技术部分中描述的程度)以及在提交时可能无法以其它方式作为现有技术的衡量的说明书的各方面，既非明确地也非隐含地承认是本公开的现有技术。
大规模数据中心可以同时服务于成百上千的VM。VM存在于可以更普遍地被认为是存取段的互连的物理设备上。多个存取段借助于可以更普遍地被理解为互连层的网络等来彼此通信。将存取段与互连层接口连接的设备通常可以被理解为边缘设备。因此，一个存取段上的VM可以向不同存取段上的另一VM发送通信消息。然而，这需要其他VM的地址的知识。
由于所涉及的运行参数，大规模数据中心的需求的复杂性被放大了。以刚提及的情况为例，在其中第一存取段中的第一VM需要学习第二VM的层2地址。作为建立通信的一个步骤，第一VM广播地址解析协议(ARP)请求(或邻居发现(ND)协议请求)。广播请求消息的目的是请求第二VM的层2网络地址。这样，在存在多个地址段的情况下，这样的ARP/ND广播请求消息经由互连层传输至多个存取段，甚至传输至第二VM不是其成员的存取段。这样的广播消息被发送给多个存取段的范围通常可以被认为是广播域。
在如上述连网的大规模数据中心中，一个吸引人的特征是，允许虚拟机从一个存取段移动至另一存取段，在迁移之后始终保持Vm的层2和层3网络地址不变。然而，这个特征的一个副作用是对于ARP协议和ND协议等，由于虚拟机可能迁移至与互连层对接的任何存取段，所以层2广播域可能显著放大。
发明内容
本公开内容的一个或多个实施方式涉及减小ARP协议和ND协议等的广播域，同时保持虚拟机的层3网络地址和层2网络地址甚至在它们迁移至被配置成允许层2广播域减小的网络设备、迁移至位于存取段的边缘处的网络设备之后也不变，并且涉及减小记录层3和层2地址相关性的缓存(cache)的大小。
根据一个实施方式，提供了一种布置在数据中心的第一存取段与互连层之间的接口处的网络设备，其中网络设备包括地址解析处理器，该地址解析处理器被配置成接收寻址至网络设备的传输域(通常为广播域)中的虚拟机的地址请求，该地址请求：指定源层2地址，请求数据中心中的目标虚拟机的层2地址，以及指定目标虚拟机的层3地址。该网络设备还被配置成：通过第一存取段传输本地消息，该本地消息请求具有与指定的层3地址相对应的相应的层3地址的虚拟机的相应的层2地址；以及响应于从具有指定的层3地址的虚拟机接收到对本地消息的本地应答，向指定源层2地址传输应答消息，该应答消息提供网络设备的层2地址和具有所指定的层3地址的虚拟机的层3地址。
根据一个实施方式，提供了一种布置在数据中心的第一存取段与互连层之间的接口处的网络设备。网络设备包括地址解析处理器，该地址解析处理器被配置成：从第一存取段接收本地数据包，该本地数据包包括指定的层3地址；在数据中心的传输域(通常为广播域)内选择性地传输地址解析请求，该地址解析请求：请求与指定的层3地址相对应的层2地址；接收对地址解析请求的响应；以及基于所接收的响应来更新地址缓存以包括指定具有如下虚拟机的存取段的边缘设备的层2地址的项：该虚拟机具有与所指定的层3地址相对应的相应的层3地址，该项还指定上述相应的层3地址。
根据一个实施方式，提供了一种包括通过互连层接合的多个存取段的网络，其中该多个存取段中的所选择的存取段各自包括第一网络设备，第一网络设备包括地址解析处理器，该地址解析处理器被配置成：接收寻址至网络的传输域(通常为广播域而并非必须为广播域)中的虚拟机的地址请求，该地址请求：指定源层2地址，请求网络中的目标虚拟机的层2地址，以及指定目标虚拟机的层3地址。
第一网络设备的地址解析处理器还被配置成：通过存取段传输本地消息，本地消息请求具有与目标虚拟机的指定的层3地址相对应的相应的层3地址的虚拟机的相应的层2地址；以及响应于接收到对本地消息的本地应答，向所指定的源层2地址传输应答消息，应答消息提供网络设备的层2地址和目标虚拟机的所指定的层3地址。
该网络还包括选择的存取段，选择的存取段包括第二网络设备，该第二网络设备包括地址解析处理器，该地址解析处理器被配置成从第一存取段接收本地数据包，该本地数据包包括目标虚拟机的指定的层3地址；在网络的传输域(通常为广播域而并非必须为广播域)中选择性地传输地址解析请求，该地址解析请求：请求与指定的层3地址相对应的层2地址；接收对地址解析请求的响应；以及基于所接收到的响应来更新地址缓存以包括指定具有如下虚拟机的第二存取段的层2地址的项：该虚拟机具有与指定的层3地址相对应的相应的层3地址。
根据一个实施方式，提供了一种由布置在第一存取段与互连层之间的接口处的网络设备执行的缓存表减小方法。该网络设备被配置成接收第一地址请求，该第一地址请求表示源设备的一个源层3地址和指定的层2地址。另外，网络设备还被配置成接收第二地址请求，该第二地址请求表示相同的源设备的另一源层3地址和相同的指定的层2地址。因此，缓存表减小方法包括：地址解析处理器响应于接收到随后的地址请求使用缓存来判定是否遍及网络的传输域而传输有关地址请求。
虽然在数据中心的背景中描述实施方式，然而，这些原理也适用于其他合适的系统。例如，在一个实施方式中，VM对应于基于数据包处理的蜂窝网络中的移动用户设备(UE)，其中，UE和小区具有与层2和层3地址相对应的不同的地址层，并且UE需要在不同的小区之间迁移。
此外，虽然在广播数据包和/或ARP/ND请求和应答消息的网络设备和VM的背景中描述实施方式，然而，这些原理也适用于不支持广播的网络。例如，在本公开内容的一个实施方式中，VM和网络设备可以通过向目标组发送多播或者通过使用多个单播连接来通信。
附图说明
图1示出了根据本公开内容的一个实施方式的具有多个存取段的数据中心。
图2示出了根据本公开内容的一个实施方式的在接收地址请求消息的存取段的边缘处的网络设备。
图3示出了根据本公开内容的一个实施方式的在选择性地广播地址请求的存取段的边缘处的网络设备。
图4示出了在被配置成定位已经迁移的虚拟机的存取段的边缘处的网络设备。
图5A示出了根据本公开内容的一个实施方式的用于生成大小减小的缓存表的方法。
图5B示出了根据本公开内容的一个实施方式的用于更新SARP缓存表的方法。
图5C示出了根据本公开内容的一个实施方式的用于使用SARP缓存表来定位虚拟机的方法。
具体实施方式
下面将参考附图来描述实施方式。提供以下详细描述以帮助读者掌握对本文中描述的方法、装置和/或系统及其等同修改的全面理解。因此，本文中描述的方法、装置和/或系统的各种变化、修改和等效对于本领域技术人员而言将会很清楚。此外，为了增加清楚性和简洁性，可以省略对公知的功能和构造的描述。
说明书中所使用的术语仅意在描述实施方式，而绝非限制。除非清楚地使用，否则以单数形式的表述包括多数形式的含义。在本说明书中，如“包括(comprising)”或“包括(including)”等表述意在表示特性、数目、步骤、操作、单元中的部分或其组合，而不应当被理解为排除一个或多个其他特性、数目、步骤、操作、单元中的部分或其组合的存在或可能性。
图1示出了根据本发明的一个实施方式的网络100。网络100包括多个存取段，出于说明性目的仅示出了其中的存取段A至D(存取段A、存取段B、存取段C和存取段D)。在每个存取段的边缘处定位有网络设备(102_A、102_B、102_C和102_D，统称为102)，其可以被认为是边缘型设备。网络设备102各自包括地址解析处理器(103_A、103_B、103_C和103_D，统称为103)。虽然每个存取段示出了一个网络设备，然而，在每个存取段的边缘处可以存在若干网络设备和其他边缘设备。在此，网络设备102_B、102_C和102_D可以被理解为相对于102_A是“远程的”，而不管它们与102_A的物理距离(如果存在这个物理距离)。
存取段A至D经由其相应的网络设备(102_A、102_B、102_C和102_D)连接至互连层101。数据路径105_A、105_B、105_C和105_D将存取段A、B、C和D的相应的网络设备连接至互连层101。类似地，数据路径104_A、104_B、104_C和104_D将相应的网络设备连接至包括在每个存取段中的服务器机柜。该数据路径可以在没有限制的情况下无线地或者使用物理通信链路来实现，并且该数据路径可以包含用于确保正确的通信的附加设备。
仅出于说明的目的，将存取段A至D示出为具有物理服务器机柜(存取段A中的服务器机柜1A至4A、存取段B中的服务器机柜1B至4B、存取段C中的服务器机柜1C至4C、存取段D中的服务器机柜1D至4D)。服务器机柜各自容纳多个虚拟机(VM)(统称为106)。对于本说明书而言，关于大量服务器的实际物理实现或机柜的使用一点都不重要。出于说明性目的，图1的VM106用表示它们各自的存取段、服务器机柜的后缀来标记，并且用数字标识符来标记。例如，VM106_4B1位于存取段B的服务器机柜4B中并且用1标记以将其与服务器机柜4B中的其他VM进行区分。
在一个实施方式中，每个存取段A至D具有存储信息的对应的缓存(107_A、107_B、107_C和107_D，统称为107)。缓存107_A的物理实施方式例如可以是网络102_A的内部存储介质(未示出)，或者可以跨越与存取段A相关联的多个设备(包括网络设备102_A)的内部存储介质进行分布，或者可以使用任何其他适于存储的机制来实现。相同的考虑适用于缓存107_B、107_C和107_D。
现在将关于缓存107_A来对一个实施方式中的缓存的功能进行描述。然而，相同的考虑适用于缓存107_B、107_C和107_D。
缓存107_A中的每项包括具体的层2地址，例如MAC地址以及与具体的层2地址相关联的一个或多个层3网络地址例如IP地址。根据一种示例实施方式，缓存项被设置为在自从该项被存储在缓存中以来过去了预定的时间之后终止。
根据本公开内容的一个实施方式，存储在给定VM的缓存107_A中的具体的层2地址为网络设备的层2地址，而非VM的层2地址。例如，缓存107_A可以包括列出了与网络设备102_B的层2地址相关联的VM106_4B1的层3地址的项。
此外，例如，缓存107_A可以包括列出了与网络设备102_B的层2地址相关联的VM106_4B1的层3地址、VM106_4B2的层3地址、VM106_4B3的层3地址、......、和VM106_4Bn的层3地址的项，其中n为整数。缓存107_A还可以包括列出了与网络设备102_C的层2地址相关联的VM106_1C1的层3地址、VM106_1C2的层3地址、VM106_1C3的层3地址、......、和VM106_1Cn的层3地址的项，其中n为整数。因此，根据一种示例性实施方式，缓存107存储与其各自的网络设备102的层2地址相关联的远程VM106的层3地址。
与存储与那些相同的远程VM106的层2地址相关联的远程VM106的层3地址的传统的方法相比，缓存107通过存储仅与单个远程网络设备102的层2地址相关联的多个远程VM106层3地址来存储明显更小并且更可缩放的列表。这样，例如，根据本公开内容，网络设备102实现了适于大规模数据中心的缩放的地址解析(SARMD)。根据本公开内容，在一个实施方式中，网络设备102用作缩放的ARP(SARP)代理，并且还可以用作位于远程存取段中的VM106的ARP缓存。通过这样做，如以下进一步描述的，网络设备102还使得能够减少互连层上的ARP/ND地址请求消息广播的量。
图2示出了本公开内容的一个实施方式，其中所有VM206共享相同的层2传输域，本示例中层2传输域为广播域。
在第一示例中，一个存取段上的第一VM请求关于相同存取段上的第二VM的地址信息。第一VM已经知道第二VM的层3地址，但是需要知道第二VM的层2地址。在这个示例中，第一VM为VM206_4B1，第二VM为VM206_1B1。VM206_4B1和VM206_1B1二者在相同的存取段B上。
VM206_4B1传输ARP/ND协议所描述的ARP/ND请求。即，当VM206_4B1发送地址请求消息比如ARP请求时，其准备并且发送例如包括大量信息项的消息。更具体地，地址请求消息表示发送者VM206_4B1的层2地址(即，源层2地址)；发送者的层3地址(即，源层3地址)；期望接收者VM206_1B1的层3地址(即，目的层3地址)；以及消息请求期望接收者的层2地址的某个表示(即，目的层2地址的请求)。期望对于这样的请求的响应能够使得VM206_4B1学习VM206_1B1的层2至层3映射。
在这种情况下，在一个实施方式中，地址请求消息为网络设备202_B所接收的并且也是VM206_1B1所接收的广播。由于VM206_1B1已经接收到了地址请求消息，因此其用应答消息来响应于VM206_4B1，这个应答消息包括VM206_1B1的层3地址和层2地址。
在第二示例中，一个存取段上的第一VM请求关于不同存取段上的第二VM的地址信息。如上所述，第一VM已经知道第二VM的层3地址，但是需要知道第二VM的层2地址。在这个示例中，第一VM(请求VM)为存取段B上的VM206_4B1，第二VM(目标VM)为存取段_A上的VM206_1A1。然而，当VM206_4B1向VM206_1A1传输ARP/ND请求210时，ARP/ND请求210没有被存取段_B上的任何VM回答。因此，这个请求经由网络设备202_B例如通过广播、多播或任何其他合适的传输模式向数据中心的所有其他存取段传播。
网络设备202_A通过互连层从网络设备202_B接收ARP/ND请求210。接着，网络设备202_A将ARP/ND请求转发给VM206_1A1，VM206_1A1又通过向网络设备202_A传输本地ARP/ND应答211来响应，该本地ARP/ND应答211表示其自己的层3(L3_VM206_1A1)地址和层2(L2_VM206_1A1)地址。然而，根据本示例，网络设备202_A的地址解析处理器203_A将出现在应答消息211中的VM206_1A1的层2地址与网络设备202_A的层2地址(L2_202_A，为其自己的层2地址)进行交换，并且往回向网络设备202_B传输应答消息212，该应答消息212为消息211的修改版本。换言之，网络设备202_A被配置成向发源ARP/ND请求210的VM准备并且发送应答消息212。如上所述，因此，网络设备202_A发送的应答消息212包括ARP/ND请求的目标VM的层3地址连同在目标VM存在于其中的段的边缘处的网络设备的层2地址。
在一个实施方式中，在接收到应答消息212时，网络设备202_B将与VM206_1A1的层3地址(L3_VM206_1A1)相关联的网络设备202_A的层2地址(L2_202_A)缓存在缓存207_B中。接着，ARP/ND应答消息212被提供给VM206_4B1。同时，网络设备202_A还将关于VM206_4B1的层3地址相关联的网络设备202_B的层2地址(L2_202_B)信息缓存在207_A中。
应当注意，虽然图1描述的实施方式描述了利用缓存，然而，本公开内容也实现了其中不使用缓存的系统。这样的系统如上所述工作，不同之处在于，没有保存和更新新学习的层2和层3地址相关性。
图2涉及其中例如实现了地址请求消息并且构造了缓存的实施方式，而图3涉及一旦缓存207已经被构造有与远程VM的层3地址相关联的远程网络设备的层2地址时随后的数据传输操作。
在图3所示的示例实施方式中，当源VM306和目的VM306位于相同的存取段中时，它们以如下方式从源向目的通信：该方式使得能够从源VM106的(层2、层3)地址向目的VM306的(层2、层3)地址传输数据包。
然而，当源VM306和目的VM306位于不同的存取段中时，对传输的数据包进行变换。具体地，在一个实施方式中，数据包经过源VM306位于其中的存取段的网络设备，并且还将会经过目的VM306位于其中的存取段的网络设备，其中采用缓存307。例如，当VM306_1A1(已经在先执行了图2所描绘的地址请求/应答过程)向位于存取段B中的VM306例如VM306_4B1传输数据包310时，经由网络设备302_A来发送数据包。数据包310包括VM306_1A1的层3地址(L3_VM306_1A1)、VM306_1A1的层2地址(L2_VM306_1A1)和VM306_4B1的层3地址(L3_VM306_4B1)。然而，在接收到数据包310时，网络设备302_A修改数据包310的源层2地址，根据在缓存307中找到的信息，网络设备302_A将数据包310的源层2地址改为其自己的层2地址，并且保持目的地址不变，以产生修改后的数据包311。接着，网络设备302_A将数据包311转发给网络设备302_B。在这个示例实施方式中，在使用缓存的实施方式中，假设从VM306_4B1发源的ARP/ND请求在先被网络设备302_A接收，并且随后，网络设备302_B的层3地址被缓存在与VM306_4B1的层3地址相关联的缓存307_A中。
数据包311包括以下地址作为源地址：源VM306_1A1的层3地址(L3_VM306_1A1)、网络设备A的层2地址(L2_302_A)，而包括以下地址作为目的地址：目的VM306_4B1的层3地址(L3_VM306_4B1)和网络设备302_B的层2地址。
当网络设备302_B接收数据包311时，网络设备302_B基于数据包的目的层3地址(L3_VM306_4B1)将目的层2地址(L2_302_B)修改成VM306_4B1的层2地址(L2_VM306_4B1)。
现在转向图4，图4示出了本公开内容的另一示例实施方式，其中虚拟机从一个存取段迁移至远程存取段，或者虚拟机从存取段的一个位置迁移至相同存储段的另一位置。
根据本示例，当VM406在存取段内本地迁移时，该VM406的层3至层2映射保持不变，因为该VM406的层2地址和层3地址在迁移之后保持不变。因此对于与迁移后的VM406位于同一存取段中的VM406而言，使用ARP/ND来执行迁移后的VM406的地址解析。
例如，如果位于存取段_B中的一个源VM406向已经从服务器机柜1B的在先位置(491)迁移至服务器机柜3B的VM406_1B3发出ARP/ND请求，则上述一个源VM406会通过VM406_1B3设置有ARP应答消息，该ARP应答消息包括VM406_1B3的层2地址。类似地，如果位于存取段_A中的另一源VM406向已经从服务器机柜1A的在先位置(493)迁移至服务器机柜3A的VM406_2A1发出ARP/ND请求，则另一源VM406会通过VM406_2A1设置有ARP应答消息，该ARP应答消息包括VM406_2A1的层2地址。
在一个实施方式中，在目标VM406已经从第二存取段的一个位置迁移至第二存取段中的另一位置的情况下，当位于第一存取段中的源VM406向位于第二存取段中的目标VM406发出ARP/ND请求或传输数据包时，使用SARP协议。这是因为，在缓存407中，目标VM406的具体的层3地址仍然被构造为与第二存取段的网络设备的层2地址相关联。换言之，SARP协议对于虚拟机的本地迁移而言是透明的。
在一个实施方式中，当VM406_4B3例如从存取段B迁移至存取段A时，地址解析如下所述来执行。
当位于存取段B中的源VM406对于VM406_4B3广播例如ARP/ND请求时，将没有本地生成任何ARP/ND应答，因为VM406_4B3已经移动至存取段A。这样，网络设备402_B将在其传输域上传输ARP/ND请求(410)，该传输域通常为广播域或多播域。ARP/ND请求410包括VM406_4B3的层3地址和网络设备402_B的层2地址。
一旦VM406_4B3通过网络设备402_A接收到了ARP/ND请求，则VM406_4B3向网络设备402_A转发本地应答411，网络设备402_A修改本地应答消息411并且向网络设备402_B传输应答消息412。应答412包括VM406_4B3的层3地址和网络设备402_A的层2地址。
如在先的实施方式所示，网络设备402_B用与VM406_4B3的层3地址相关联的网络设备402_A的层2地址来更新缓存407_B。基于新缓存的信息，存取段B中从源VM406至VM406_4B3的随后的数据包传输被直接转发给网络设备402_A。这样，SARP协议实现了虚拟机在大规模数据中心的存取段之间的无缝迁移。
例如，在多种实施方式中，通过使变老(即，缓存中的项终止)或者通过发送“免费ARP/ND”请求消息来更新ARP/ND映射。免费ARP/ND请求消息是一种由VM或者由存储VM的实际系统的VM管理员功能发送以便迫使存储ARP/ND层3至层2映射的缓存中的新的项在VM迁移之后进行更新的消息。更普遍地，免费ARP请求可以被理解为不是为了与具体的远程VM建立通信而是为了推动缓存407的更新而被广播或多播的地址请求消息。备选地，在预定时间之后，项被简单地变老而从缓存407中离开，结果是网络设备402表现得好像不存在VM的层2至层3地址映射。
在本公开内容的一种实施方式中，如在先已经关于图1至图3解释的，在网络402_B接收免费ARP消息413时，通过网络设备402_B实现的SARP代理协议来修改已经从存取段A的位置(493)迁移至存取段B的VM406_1A3的外传免费ARP/ND消息413。另外，在接收到修改后的免费ARP消息414时，网络设备402_A更新缓存407_A以包括与VM406_1A3的层3地址相关联的网络设备402_B的层2地址。
图5A示出了一种示例实施方式，其中地址解析处理器503被配置成接收多个ARP/ND请求消息(510至516)。ARP/ND请求消息是通过互连层(101，201，301，401)从其他网络设备接收的。ARP/ND请求514和516是从本地VM506_1A1接收的。虽然图5A示出了并行接收的消息，然而，情况并非必须这样；地址解析处理器可以被配置成并行和/或顺序接收请求消息。
在一种实施方式中，在接收到ARP/ND请求消息510至514时，地址解析处理器503更新缓存507以包括使得请求消息中规定的源层2地址与其各自的源层3地址关联的项。该缓存的尺寸可以减小，因为在本实施方式中，位于一个存取段中的VM的层3地址被与单个层2项——即，上述一个存取段的网络设备的单个层2项——相关联地保存。
例如，在接收到ARP/ND请求消息510和511时，地址解析处理器503将与单个项L2SB相关联的L3SB1和L3SB2(其为发源VM的层3地址)缓存在缓存507_A中，因为ARP/ND请求消息510和511二者都从相同存取段中的VM发源。在这个示例中，L2SB为源VM所位于的网络设备的层2地址。类似地，在接收到ARP/ND请求消息512和513时，地址解析处理器503使用L2SC的单个项来缓存L3SC1和L3SC2。对于ARP/ND请求消息514，地址解析处理器使用L2SD(层3地址为L3SD的VM所在的存取段的网络设备的层2地址)来缓存L3SD。
在另一实施方式中，地址解析处理器503被配置成从本地VM接收ARP/ND请求消息。例如，存取段A中的VM506_1A1发出ARP/ND请求消息515和516以请求层3地址为L3SD7的远程VM的层2地址和层3地址为L3SC1的远程VM的层2地址。图5B和图5C示出了根据本公开内容和根据图5A所描述的实施方式的方法5000b和5000c，该方法用于使用SARP配置的网络设备的大规模数据中心中的地址解析。
在方法5000b(图5B)中，网络设备被配置成接收(操作5001b)第一地址请求，该第一地址请求表示一个源层3地址(L3SB1)和规定的层2地址(L2SB)。在5003b中，将规定的层2地址L2SB与层3地址L3SB1相关联地存储。网络设备还接收(5005b)第二地址请求，该第二地址请求表示另一源层3地址(L3SB2)和相同的规定的层2地址(L2SB)。网络设备识别出新的源层3地址L3SB2从属于相同的层2地址L2SB(操作未示出)。因此，在操作5007中，网络设备502_A的地址解析处理器503(图5A)更新缓存507，使得上述一个和另一源层3地址(LS31和LS32)与规定的层2地址(LS2)的单个实例相关联地存储。
在方法5000c(图5c)中，网络设备502_A被配置成接收(操作5001c)地址请求，该地址请求表示请求VM的源层2地址(图5A中的L2_VM_506_1A1)和作为目的VM的层3地址的规定的层3地址(L3SD7)。地址解析处理器503(图5A)检查(5003c)缓存507中是否存在与规定的层3地址L3SD7相关联的规定的目的层2地址。如果找到这样的与层3地址L3SD7相关联的规定的目的层2地址，则网络设备502_A将规定的目的层2地址转发给VM_506_A1(5005c)，如果没有找到这样的与层3地址L3SD7相关联的规定的目的层2地址，则网络设备502_A在其广播域上广播ARP/ND请求(5007c)。
虽然已经关于多种实施方式描述了本发明概念，然而，应当注意，对于熟悉本领域的人而言，可以在不偏离应当由所附权利要求来限定的所描述的特征的技术细节和范围的情况下，对这些特征进行多种变化和修改。
此外，虽然本说明书包含很多特征，然而，这些特征不应当被理解为限制本公开内容或所附权利要求的范围。在分离的实施方式的上下文中描述的某些特征也可以组合实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的多种特征也可以在多个实施方式中分别实现或者用任意合适的子组合来实现。
虽然附图以具体顺序描述了操作和/或示出了部件的具体布置，并且附件被在数据中心的存取段的背景中来描述，然而，应当理解，这样的具体的顺序和/或布置不是限制，或者，所有执行的操作和公开的部件需要获得期望的结果。存在可以被配置成以关于多种实施方式在本公开内容中描述的方式来转发数据包、传输各种地址解析消息、更新地址缓存和数据包地址的大量硬件和软件设备。因此，其他实现在以下权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种网络设备，被布置在数据中心的第一存取段与互连层之间的接口处，所述网络设备包括：
地址解析处理器，所述地址解析处理器被配置成：
接收寻址至所述网络设备的广播域中的虚拟机的地址请求，所述地址请求：
指定源层2地址，
请求所述数据中心中的目标虚拟机的层2地址，以及
指定所述目标虚拟机的层3地址；
通过所述第一存取段传输本地消息，所述本地消息请求具有与所指定的层3地址相对应的相应的层3地址的虚拟机的相应的层2地址；以及
响应于从具有所指定的层3地址的所述虚拟机接收到对所述本地消息的本地应答，向所指定的源层2地址传输应答消息，所述应答消息提供所述网络设备的所述层2地址和具有所指定的层3地址的所述虚拟机的所述层3地址。
2.根据权利要求1所述的网络设备，其中所述地址解析处理器被配置成：作为所述数据中心的所述第一存取段的边缘设备，通过所述互连层接收所述地址请求。
3.根据权利要求1所述的网络设备，其中所述地址解析处理器被配置成：将所述本地消息向已经从所述数据中心的不同存取段迁移至所述第一存取段的一个或多个虚拟机传输。
4.根据权利要求1所述的网络设备，其中所述地址解析处理器被配置成：从与所述第一存取段不同的第二存取段接收所述存取请求，并且所述第一存取段和所述第二存取段通过相同的VLAN被实现。
5.根据权利要求1所述的网络设备，其中：
所述地址解析处理器被配置成：接收对所述本地消息的所述本地应答；以及
对所述本地消息的所述本地应答包括响应的虚拟机的所述相应的层3地址和所述相应的层2地址；以及
所述地址解析处理器被配置成：通过用所述网络设备的所述层2地址替代所述响应的虚拟机的所述相应的层2地址来构造所述响应消息。
6.根据权利要求1所述的网络设备，其中：
所述地址解析处理器被配置成：从与所述第一存取段不同的第二存取段接收所述存取请求；以及
所指定的源层2地址为在所述第二存取段与所述互连层之间的所述接口处被布置的网络设备的所述层2地址。
7.根据权利要求6所述的网络设备，其中：
所述地址解析处理器被配置成：将与发源所述地址请求的第一虚拟机的具体的层3地址相关联的所指定的源层2地址存储在缓存中。
8.根据权利要求7所述的网络设备，其中：
所述地址解析处理器被配置成：当多于一个请求消息包括相同的所指定的层2地址时，存储多于一个与相同的所指定的层2地址的单个实例相关联的具体的层3地址。
9.根据权利要求1所述的网络设备，其中：
所述地址请求还指定源的具体的层3地址；
所述地址解析处理器被配置成：将与发源所述地址请求的所述第一虚拟机的具体的层3地址相关联的所指定的层2地址存储在缓存中；以及
当多于一个请求消息包括相同的所指定的层2地址时，所述缓存被配置成存储多于一个与相同的所指定的层2地址的单个实例相关联的具体的层3地址。
10.一种网络设备，被布置在数据中心的第一存取段与互连层之间的接口处，所述网络设备包括：
地址解析处理器，所述地址解析处理器被配置成：
从所述第一存取段接收本地数据包，所述本地数据包包括指定的层3地址；
在所述数据中心的广播域中选择性地广播地址解析请求，所述地址解析请求：
请求与所指定的层3地址相对应的层2地址；
接收对所述地址解析请求的响应；以及
基于所接收的响应来更新地址缓存以包括指定具有如下虚拟机的存取段的边缘设备的所述层2地址的项，所述虚拟机具有与所指定的层3地址相对应的相应的层3地址，所述项还指定所述相应的层3地址。
11.根据权利要求10所述的网络设备，其中：
所述地址解析处理器被配置成：对所述缓存是否包括与所指定的层3地址相对应的项进行判定；以及
所述地址解析处理器在所述判定为否定时广播所述地址解析请求。
12.根据权利要求10所述的网络设备，其中：
指定所述存取段的所述项为具有如下虚拟机的所述存取段的具体的网络设备的层2地址，所述虚拟机具有与所指定的层3地址相对应的所述相应的层3地址；以及
所述项用于随后向位于由所述具体的网络设备的所述层2地址指定的所述存取段中的虚拟机选择性地进行广播。
13.根据权利要求10所述的网络设备，其中：
所述本地数据包还指定发送所述本地数据包的第一虚拟机的具体的层2地址；以及
所述网络设备被配置成：根据所述本地数据包构造所述地址解析请求，并且所述网络设备还被配置成：用所述网络设备的层2地址替代所述第一虚拟机的所述具体的层2地址。
14.一种地址解析方法，在由被布置在数据中心的第一存取段与互连层之间的接口处的网络设备执行时，所述地址解析方法包括：
从所述第一存取段接收本地数据包，所述本地数据包包括指定的层3地址；
在所述数据中心的广播域中选择性地广播地址解析请求，所述地址解析请求：
请求与所指定的层3地址相对应的层2地址；
接收对所述地址解析请求的响应；以及
基于所接收到的响应来更新地址缓存以包括指定具有如下虚拟机的存取段的项，所述虚拟机具有与所指定的层3地址相对应的相应的层3地址。
15.一种网络，所述网络包括通过互连层接合的多个存取段，并且所述多个存取段中的所选择的存取段各自包括网络设备，所述网络设备包括：
地址解析处理器，被配置成：
接收寻址至所述网络的广播域中的机器的地址请求，所述地址请求：
指定层2地址，
请求所述网络中的其他虚拟机的层2地址，以及
指定层3地址；
通过存取段传输本地消息，所述本地消息请求具有与所指定的层3地址相对应的相应的层3地址的虚拟机的相应的层2地址；以及
响应于接收到对所述本地消息的本地应答，向所指定的层2地址传输应答消息，所述应答消息提供所述网络设备的所述层2地址和所指定的层3地址。
16.一种网络，所述网络包括通过互连层接合的多个存取段，并且所述多个存取段中的所选择的存取段各自包括网络设备，所述网络设备包括：
地址解析处理器，被配置成：
从第一存取段接收本地数据包，所述本地数据包包括指定的层3地址；
在所述网络的广播域中选择性地广播地址解析请求，所述地址解析请求请求与所指定的层3地址相对应的层2地址；
接收对所述地址解析请求的响应；以及
基于所接收到的响应来更新地址缓存以包括指定具有如下虚拟机的第二存取段的项，所述虚拟机具有与所指定的层3地址相对应的相应的层3地址。
17.一种用于网络设备的缓存表减小方法，所述方法包括：
所述网络设备被配置成接收第一地址请求，所述第一地址请求表示一个源层3地址和指定的层2地址；
所述网络设备还被配置成接收第二地址请求，所述第二地址请求表示另一源层3地址和相同的指定的层2地址；以及
所述网络设备的地址解析处理器被配置成将仅与所指定的层2地址的单个实例相关联的一个源层3地址和另一源层3地址存储在缓存中。
18.根据权利要求17所述的缓存表减小方法，还包括：所述地址解析处理器响应于接收到随后的地址请求使用所述缓存来对是否广播有关地址请求进行判定。
19.根据权利要求18所述的缓存表减小方法，其中仅在所述缓存不包括与在所述随后的地址请求中指定的所请求的层3地址相匹配的项的情况下，所述判定为肯定。
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