對(duì)服務(wù)功能鏈中的服務(wù)功能的并行處理的制作方法
【專利說(shuō)明】對(duì)服務(wù)功能鏈中的服務(wù)功能的并行處理
【背景技術(shù)】
[0001] 現(xiàn)代的計(jì)算設(shè)備已經(jīng)變?yōu)閭€(gè)人、企業(yè)，以及社交用途的無(wú)所不在的工具。如此，許 多現(xiàn)代的計(jì)算設(shè)備能夠連接到各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，包括因特網(wǎng)以及公司的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，以從遠(yuǎn)程計(jì) 算設(shè)備(例如，服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)，等等)檢索和傳輸/接收數(shù)據(jù)通信（即，網(wǎng)絡(luò)分組）。多個(gè)遠(yuǎn)程 計(jì)算設(shè)備（即，從客戶端計(jì)算設(shè)備的角度來(lái)看)可以被聯(lián)網(wǎng)在一起，以形成數(shù)據(jù)中心，其中通 常提供一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備以執(zhí)行特定網(wǎng)絡(luò)功能（例如，分組檢查、入侵檢測(cè)，以及防 火墻）。盡管傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備包括了專用硬件以執(zhí)行特定網(wǎng)絡(luò)功能，但是，網(wǎng)絡(luò)功能正 在變得越來(lái)越虛擬化。例如，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)是由數(shù)據(jù)中心管理員使用虛擬機(jī)(VM)來(lái) 構(gòu)建動(dòng)態(tài)虛擬化的網(wǎng)絡(luò)所依賴的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概念。隨著虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能正在VM上被越來(lái) 越多地執(zhí)行，虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能可以在帶有通用處理器的現(xiàn)成服務(wù)器上執(zhí)行。
[0002] 虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能，或服務(wù)功能，可以在被稱為服務(wù)鏈接的過(guò)程中被動(dòng)態(tài)地鏈接在 一起，以形成服務(wù)功能鏈。在服務(wù)功能鏈中，每一服務(wù)功能都由專門編制(spin)用于執(zhí)行服 務(wù)功能鏈的特定的服務(wù)功能的一個(gè)或多個(gè)VM執(zhí)行。可以針對(duì)與網(wǎng)絡(luò)分組相關(guān)聯(lián)的屬性(例 如，有效負(fù)載類型、網(wǎng)絡(luò)分組開(kāi)銷)定制哪些服務(wù)功能被包括在服務(wù)功能鏈中。例如，數(shù)據(jù)中 心的管理員可以定義安全服務(wù)功能(例如，虛擬化防火墻功能、虛擬化入侵檢測(cè)功能，等等） 的服務(wù)功能鏈，其中每一個(gè)服務(wù)功能都可以被配置成按特定順序來(lái)處理從計(jì)算設(shè)備接收到 的網(wǎng)絡(luò)分組。然而，以這樣的基于串行的順序來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)分組可能會(huì)產(chǎn)生等待時(shí)間，并對(duì)服 務(wù)功能鏈的多個(gè)服務(wù)功能造成瓶頸效應(yīng)。例如，服務(wù)功能鏈中的最慢的服務(wù)功能變?yōu)閷?duì)性 能擴(kuò)展的限制。
[0003] 附圖簡(jiǎn)述
[0004] 在所附附圖中，以示例方式而非限制方式示出本文中所描述的概念。為說(shuō)明簡(jiǎn)單 和清楚起見(jiàn)，附圖中所示出的元件不一定是按比例繪制的。在認(rèn)為合適的情況下，已在不同 的附圖之間重復(fù)了參考標(biāo)號(hào)以指示對(duì)應(yīng)的或類似的元件。
[0005] 圖1是用于通過(guò)包括若干個(gè)服務(wù)功能的服務(wù)功能鏈來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)分組的系統(tǒng)的至少 一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化框圖；
[0006] 圖2是圖1的系統(tǒng)的遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備的至少一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化框圖；
[0007] 圖3是圖1和2的系統(tǒng)的遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備的環(huán)境的至少一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化框圖；
[0008] 圖4是可以由圖1和2的遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備執(zhí)行的用于通過(guò)服務(wù)功能路徑來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)分 組的方法的至少一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化流程圖；
[0009] 圖5是可以由圖1和2的遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備執(zhí)行的用于標(biāo)識(shí)可以在服務(wù)功能鏈中并行地 執(zhí)行的服務(wù)功能的方法的至少一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化流程圖；
[0010] 圖6是可以由圖4和5的方法所生成的服務(wù)功能鏈的至少一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化框圖；
[0011] 圖7是可以由圖4和5的方法所生成的服務(wù)功能鏈的另一實(shí)施例的簡(jiǎn)化框圖；
[0012] 圖8是可以由圖4和5的方法所生成的服務(wù)功能鏈的另一實(shí)施例的簡(jiǎn)化框圖；以及
[0013] 圖9是可以由圖4和5的方法所生成的服務(wù)功能鏈的另一實(shí)施例的簡(jiǎn)化框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 盡管本公開(kāi)的概念易于具有各種修改和替代形式，但是已在附圖中以示例方式示 出了本公開(kāi)的特定實(shí)施例，并將在本文中詳細(xì)地描述。然而，應(yīng)該理解，沒(méi)有將本公開(kāi)的概 念限制于所公開(kāi)的特定形式的意圖，相反，意圖旨在涵蓋符合本公開(kāi)和所附權(quán)利要求書(shū)的 所有修改、等效和替代方案。
[0015] 說(shuō)明書(shū)中對(duì)"一個(gè)實(shí)施例"、"實(shí)施例"、"說(shuō)明性實(shí)施例"等等的引用指示所描述的 實(shí)施例可包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但是，每一個(gè)實(shí)施例可包括或可以不一定包括該特定 特征、結(jié)構(gòu)或特性。此外，這樣的短語(yǔ)不一定是指同一個(gè)實(shí)施例。此外，當(dāng)結(jié)合一個(gè)實(shí)施例描 述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時(shí)，認(rèn)為在本領(lǐng)域技術(shù)人員學(xué)識(shí)范圍內(nèi)，可以與其他實(shí)施例一起實(shí) 施這樣的特征、結(jié)構(gòu)或特性，無(wú)論是否對(duì)此明確描述。另外，還應(yīng)該理解，"A，B，以及C中的至 少一個(gè)"的形式的列表中所包括的項(xiàng)可以表不(A); (B); (C): (A和B); (A和C); (B和C);或(A， B，以及C)。類似地，以"A，B，或C中的至少一個(gè)"的形式列出的項(xiàng)可以表示以）；（8);(〇;(八和 B); (A和C); (B以及C);或(A，B，以及C)。
[0016] 在某些情況下，可在硬件、固件、軟件或其任何組合中實(shí)現(xiàn)所公開(kāi)的實(shí)施例。所公 開(kāi)的各實(shí)施例還可實(shí)現(xiàn)為攜載于或存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)瞬時(shí)的或非瞬時(shí)的機(jī)器可讀(例如， 計(jì)算機(jī)可讀)存儲(chǔ)介質(zhì)中的可以由一個(gè)或多個(gè)處理器讀取和執(zhí)行的指令。機(jī)器可讀存儲(chǔ)介 質(zhì)可以具體化為用于以可由機(jī)器讀取的形式存儲(chǔ)或傳輸信息的任何存儲(chǔ)設(shè)備、機(jī)制或其他 物理結(jié)構(gòu)(例如，易失性或非易失性存儲(chǔ)器、介質(zhì)盤或其他介質(zhì)設(shè)備）。
[0017] 在附圖中，某些結(jié)構(gòu)或方法特征能以特定安排和/或排序示出。然而，應(yīng)當(dāng)理解，這 樣的特定安排和/或排序可能不是必需的。相反，在某些實(shí)施例中，這樣的特征能以與在說(shuō) 明性附圖中所示出的不同的方式和/或順序安排。另外，在特定附圖中對(duì)結(jié)構(gòu)或方法特征的 包括不意味著暗示這樣的特征在所有實(shí)施例中都時(shí)必需的，并且在某些實(shí)施例中，可以不 包括這樣的特征，或者它可以與其他特征相結(jié)合。
[0018] 現(xiàn)在參考圖1，在一說(shuō)明性實(shí)施例中，用于通過(guò)服務(wù)功能鏈來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)分組的系統(tǒng) 100包括連接到包括網(wǎng)絡(luò)控制器1〇8(例如，控制平面）的遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備106的計(jì)算設(shè)備102。 在某些實(shí)施例中，遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備106可以位于數(shù)據(jù)中心110。數(shù)據(jù)中心110可以是包括任意數(shù) 量的遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備106的高度異構(gòu)的數(shù)據(jù)中心環(huán)境。在某些實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)控制器108可以 被包括在遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備106中，如圖1所示，或位于遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備106外部，這取決于網(wǎng)絡(luò)體 系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)中心110中的遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備106的數(shù)量。在使用中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)104在計(jì)算設(shè)備 102和遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備106之間傳輸網(wǎng)絡(luò)分組。可以使用任何合適的通信協(xié)議(例如，TCP/IP) 來(lái)在相應(yīng)的設(shè)備之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分組的傳輸，取決于，例如，遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備106的特定類型或 配置。
[0019] 在使用中，如下文更詳細(xì)地描述的，在從計(jì)算設(shè)備102接收到網(wǎng)絡(luò)分組時(shí)，遠(yuǎn)程計(jì) 算設(shè)備106確定哪些網(wǎng)絡(luò)功能或服務(wù)(例如，防火墻服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)服務(wù)、負(fù)載平 衡服務(wù)、深度分組檢查(DPI)服務(wù)、傳輸控制協(xié)議(TCP)優(yōu)化服務(wù)等等）需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)分組執(zhí) 行。在某些實(shí)施例中，可以基于對(duì)應(yīng)于與網(wǎng)絡(luò)分組相關(guān)聯(lián)的屬性(諸如網(wǎng)絡(luò)分組類型）的流 動(dòng)策略或規(guī)則，來(lái)確定所需的服務(wù)。例如，web流量網(wǎng)絡(luò)分組可能要求入侵檢測(cè)服務(wù)、應(yīng)用程 序遞送控制器服務(wù)，以及防火墻服務(wù)。與網(wǎng)絡(luò)分組相關(guān)聯(lián)的屬性可以橫跨開(kāi)放系統(tǒng)互連 (OSI)模型的各層。例如，屬性可包括應(yīng)用程序?qū)有畔?、因特網(wǎng)協(xié)議(IP)頭部信息、目的地信 息(例如，目的地端口、IP、DNS，等等），和/或等等。
[0020] 在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，每一服務(wù)都通常在包括被配置成執(zhí)行一個(gè)特定服務(wù)的 服務(wù)專用硬件的單獨(dú)物理設(shè)備上執(zhí)行。相比之下，基于軟件的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（例如，軟件定 義的網(wǎng)絡(luò)(SDN)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV))可以使用軟件來(lái)實(shí)例化服務(wù)功能鏈中的接收到的 網(wǎng)絡(luò)分組所需的網(wǎng)絡(luò)功能或服務(wù)的虛擬實(shí)例。服務(wù)功能鏈?zhǔn)前从行蛐蛄蟹胖锰摂M化服務(wù)實(shí) 例或服務(wù)功能并跨例如諸如遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備106之類的一個(gè)或多個(gè)物理遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備來(lái)創(chuàng)建 一個(gè)或多個(gè)虛擬機(jī)(VM)的過(guò)程。
[0021] 在常規(guī)服務(wù)功能鏈操作中，在由一個(gè)服務(wù)功能已經(jīng)處理完接收到的網(wǎng)絡(luò)分組之 后，基于由服務(wù)功能鏈所定義的順序，必須將它轉(zhuǎn)發(fā)到下一服務(wù)功能，供進(jìn)行處理。另外，在 常規(guī)服務(wù)功能鏈操作中，創(chuàng)建串行網(wǎng)絡(luò)分組處理流水線，其中，每一服務(wù)功能都等待服務(wù)鏈 中的前一服務(wù)功能完成，然后，它才能開(kāi)始。如下面將更詳細(xì)地討論的，網(wǎng)絡(luò)控制器108基于 所需的服務(wù)來(lái)確定合適的服務(wù)功能鏈，并根據(jù)該服務(wù)功能鏈，實(shí)例化一個(gè)或多個(gè)VM，以執(zhí)行 虛擬服務(wù)功能。一些服務(wù)功能，諸如DPI、入侵檢測(cè)系統(tǒng)（IDS)，以及入侵預(yù)防系統(tǒng)（IPS)，通 常要求過(guò)程密集型分析，該過(guò)程密集型分析由于與執(zhí)行服務(wù)功能相關(guān)聯(lián)的等待時(shí)間，而可 能導(dǎo)致瓶頸。
[0022]某些服務(wù)功能，諸如DPI或IDS，可能不需要在服務(wù)功能鏈的關(guān)鍵路徑上執(zhí)行。換言 之，服務(wù)功能鏈的某些服務(wù)功能可能不依賴于服務(wù)功能鏈的其他服務(wù)功能。因此，可以與服 務(wù)功能鏈的其他服務(wù)功能中的一個(gè)或多個(gè)并發(fā)地(即，并行地)執(zhí)行獨(dú)立的服務(wù)功能。例如， 網(wǎng)絡(luò)控制器108可能不判斷是丟棄還是進(jìn)一步傳輸網(wǎng)絡(luò)分組，直到服務(wù)功能鏈的所有服務(wù) 功能都被執(zhí)行。如此，DPI服務(wù)可以被調(diào)度為與服務(wù)功能鏈的其他服務(wù)功能中的一個(gè)或多個(gè) 并行地發(fā)生，由此，隱藏與DPI服務(wù)相關(guān)聯(lián)的等待時(shí)間，并縮小與服務(wù)功能鏈的所有服務(wù)功 能相關(guān)聯(lián)的總體等待時(shí)間。進(jìn)一步，由于服務(wù)功能鏈?zhǔn)窃赩M中創(chuàng)建的，因此，可以動(dòng)態(tài)地改 變服務(wù)功能鏈的服務(wù)功能以及它們的順序。例如，正在被執(zhí)行的服務(wù)功能可以向網(wǎng)絡(luò)控制 器108觸發(fā)警告，以基于該警告，執(zhí)行另外的服務(wù)功能（即，向服務(wù)功能鏈中添加服務(wù)功能）。 在另一個(gè)示例中，正在被執(zhí)行的服務(wù)功能可以向網(wǎng)絡(luò)控制器108觸發(fā)警告，使得特定的服務(wù) 功能可能具有長(zhǎng)于預(yù)期的等待時(shí)間，以及另一個(gè)服務(wù)功能（如果有的話)可以被并行地執(zhí) 行。作為并行地執(zhí)行的補(bǔ)充或替代，被標(biāo)識(shí)為能夠被并行地執(zhí)行的這樣的服務(wù)功能可以異 步地執(zhí)行，以使得結(jié)果影響推遲的時(shí)間長(zhǎng)度之后（即，不一定立即執(zhí)行）的服務(wù)功能鏈的未 來(lái)狀態(tài)。
[0023] 計(jì)算設(shè)備102可以具體化為，或以別的方式包括，能夠執(zhí)行本文中所描述的功能的 任何類型的計(jì)算設(shè)備，包括但不限于，服務(wù)器計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算設(shè)備、家庭自 動(dòng)化網(wǎng)關(guān)設(shè)備、可編程邏輯控制器、智能電器、消費(fèi)類電子設(shè)備、無(wú)線接入點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)交