CN116436727B - 一种虚拟机容器混合编排系统及其IPv6网络实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种虚拟机容器混合编排系统及其IPv6网络实现方法，其中，IPv6网络实现方法用于虚拟机容器混合编排系统，虚拟机容器混合编排系统包括容器以及设置在容器内的虚拟机；IPv6网络实现方法包括：在容器中创建网桥设备；在容器中创建与网桥设备相连接的tap设备，tap设备用于连接网桥设备与虚拟机；获取容器内原有网卡的IPv6地址和MAC地址，将原有网卡的IPv6地址和MAC地址赋予至虚拟机；重置原有网卡，将重置后的原有网卡添加至网桥设备。本发明的技术方案能解决现有技术占用大量计算资源并加大网络延迟的问题。

Description

一种虚拟机容器混合编排系统及其IPv6网络实现方法

技术领域

本发明涉及虚拟化技术领域，尤其涉及一种虚拟机容器混合编排系统及其IPv6网络实现方法。

背景技术

在当前主流的虚拟化技术中，虚拟机和容器是最常用的两种方式。虚拟机是通过软件模拟的、具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统；容器是一种沙盒技术，可以将应用运行在其中且与外界隔离。每个虚拟机拥有自己独立的客户操作系统，互不干扰，在每个客户操作系统上可以运行独立软件和应用。容器则直接运行在宿主机的操作系统上，多个容器可以共享同一主机操作系统。

如何实现虚拟机和容器的混合部署，是当前虚拟化技术的重要研究方向。为了能够统一管理虚拟机和容器，开源社区目前提供了一种思路，即将虚拟机进程运行在容器中，代表性的项目为Redhat公司开发的混合编排系统Kubevirt。通过使用Kubevirt，用户能够以创建容器的方式启动一台虚拟机，这样只需要一种资源编排系统Kubernetes即可达到统一管理编排资源的目的。目前主流的Kubevit中，虚拟机的IPv6网络支持均是通过Masquerade网络模式实现的。参见图1，图1为Kubevirt中Masquerade网络模式的结构示意图。虚拟机内的网卡ens4通过tap设备连接到位于容器的网桥br-eth0，构成虚拟机到容器内的网络通路。从虚拟机发出的IPv6网络流量到达网桥br-eth0后需要做一次SNAT操作(即改变原地址)，以修改数据包内源IPv6地址，才能由容器内网卡eth0发送到容器外部；同样从容器外部发送到网卡eth0的IPv6网络流量需要做一次DNAT操作(即改变目的地址)，以修改数据包的目的IPv6地址，才能由网桥br-eth0发送到虚拟机内部的网卡ens4中。

然而，无论是从虚拟机内发送到容器外部，还是从容器外部到虚拟机内的IPv6网络流量都需要做NAT操作，以修改数据包，同时网络流量还需经过一次路由选择，这将占用大量计算资源并加大网络延迟。另外，用户对虚拟机的访问是通过访问对应容器的IPv6地址实现的，当虚拟机的IPv6地址与对应容器的IPv6地址不同时，会对用户造成困扰，影响用户体验。

发明内容

本发明提供一种虚拟机容器混合编排系统及其IPv6网络实现方案，旨在解决现有技术占用大量计算资源并加大网络延迟的问题。

为解决上述问题，根据本发明的第一方面，本发明提出了一种虚拟机容器混合编排系统的IPv6网络实现方法，用于虚拟机容器混合编排系统，虚拟机容器混合编排系统包括容器，以及设置在容器内的虚拟机；IPv6网络实现方法包括：

在容器中创建网桥设备；

在容器中创建与网桥设备相连接的tap设备，tap设备用于连接网桥设备与虚拟机；

获取容器内原有网卡的IPv6地址和MAC地址，将原有网卡的IPv6地址和MAC地址赋予至虚拟机；

重置原有网卡，将重置后的原有网卡添加至网桥设备。

优选的，上述IPv6网络实现方法中，重置原有网卡，将重置后的原有网卡添加至网桥设备的步骤，包括：

关闭容器内原有网卡，重命名原有网卡；

移除原有网卡的IPv6地址，重置原有网卡的MAC地址；

当重置所述原有网卡的MAC地址后，开启所述原有网卡；

将重命名后的原有网卡的IPv6地址添加至网桥设备中。

优选的，上述IPv6网络实现方法中，重置原有网卡的MAC地址的步骤之后还包括：

在容器内创建虚拟网卡；

将虚拟网卡的名称设置为重命名前原有网卡的名称；

将原有网卡的原有IPv6地址赋予虚拟网卡。

优选的，上述IPv6网络实现方法，将重置后的原有网卡添加至网桥设备的步骤之后还包括：

获取原有网卡的原有IPv6地址和原有MAC地址；

在容器内启动DHCPv6服务器，将DHCPv6服务器监听在网桥设备；

当DHCPv6服务器监听到来自所述MAC地址对应客户端的IPv6地址获取请求时，为客户端分配原有网卡的原有IPv6地址。

优选的，上述IPv6网络实现方法，为客户端分配原有网卡的IPv6地址的步骤之前还包括：

客户端向链路内多播地址发送路由请求消息，以使链路内的路由通告服务器返回路由通告消息；

客户端根据路由通告消息，设置IPv6网络栈的路由信息。

优选的，上述IPv6网络实现方法，在将重置后的原有网卡添加至网桥设备的步骤之后还包括：

获取原有网卡的原有IPv6路由信息和原有MAC地址；

判断原有IPv6路由信息是否包括原有网卡的IPv6默认路由地址；

若原有IPv6路由信息包括原有网卡的IPv6默认路由地址，则根据原有网卡的IPv6默认路由地址，获取链路内默认路由的链路本地地址；

将链路内默认路由的链路本地地址添加至网桥设备；

使用原有网卡的原有IPv6路由信息构建路由通告消息，将路由通告消息的头部源地址设置为所述链路本地地址；

在容器内启动路由通告服务器，使用路由通告服务器定期向虚拟机发送路由通告。

优选的，上述IPv6网络实现方法，在判断IPv6路由信息是否包括原有网卡的IPv6默认路由地址的步骤之后还包括：

若IPv6路由信息不包括原有网卡的IPv6默认路由地址，则使用原有网卡的IPv6路由信息构建路由通告消息，设置路由通告消息的头部源地址为空，且有效生命周期为0；

在容器内启动路由通告服务器，将路由通告服务器监听在网桥设备，使用路由通告服务器定期向虚拟机发送路由通告。

优选的，上述IPv6网络实现方法，在获取链路内默认路由的链路本地地址的步骤之后还包括：

关闭网桥设备的IPv6地址冲突检测功能；

在容器内设置IPv6防火墙，其中，IPv6防火墙用于拒绝所有发送至网桥设备的默认路由链路本地地址邻居发现请求；

在容器内添加到达虚拟机的链路本地地址的静态邻居条目。

根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种虚拟机容器混合编排系统，包括：容器以及设置在容器内的虚拟机；该虚拟机容器混合编排系统还包括：

网桥创建模块，用于在容器中创建网桥设备；

设备创建模块，用于在容器中创建与网桥设备相连接的tap设备，tap设备用于连接网桥设备与虚拟机；

第一地址获取模块，用于获取原有网卡的IPv6地址和MAC地址；

地址赋予模块，用于将原有网卡的IPv6地址和MAC地址赋予至虚拟机；

网卡重置模块，用于重置原有网卡，将重置后的原有网卡添加至网桥设备。

优选的，上述虚拟机容器混合编排系统还包括：

信息获取模块，用于获取原有网卡的原有IPv6路由信息和原有MAC地址；

信息判断模块，用于判断IPv6路由信息是否包括原有网卡的IPv6默认路由地址；

第二地址获取模块，用于若原有IPv6路由信息包括原有网卡的IPv6默认路由地址时，根据原有网卡的IPv6默认路由地址，获取链路内默认路由的链路本地地址；

地址添加模块，用于将链路内默认路由的链路本地地址添加至网桥设备；

消息构建模块，用于使用原有网卡的原有IPv6路由信息构建路由通告消息，将路由通告消息的头部源地址设置为链路本地地址；

服务器启动模块，用于在容器内启动路由通告服务器，使用路由通告服务器定期向虚拟机发送路由通告。

综上，本发明提供的虚拟机容器混合编排系统及其IPv6实现方法，通过在容器中创建网桥设备，然后使用tap设备将网桥设备与虚拟机相连接，这样虚拟机通过读写该tap设备的字符端，就能够实现虚拟机IPv6网络流量的接收和发送，这样就构成了虚拟机到容器内的网络通路，然后获取容器内原有网卡的IPv6地址和MAC地址赋予虚拟机，这样虚拟机就拥有了容器的IPv6地址和MAC地址，然后重置原有网卡，将重置后的原有网卡添加到网桥设备，这样网桥设备就充当一个二层交换机，该网桥设备连接到容器内原有网卡，构成了网桥设备到容器外部的网络通路，通过网桥设备作为二层交换机实现了虚拟机与容器外部的网络通路，虚拟机能够借助该链路与集群内其他容器或虚拟机进行二层通信，直接进行通信，这样就不需要像背景技术中提到的无论是从虚拟机内发送到容器外部，还是从容器外部到虚拟机内的IPv6网络流量都需要做NAT操作，从而解决了虚拟机的IPv6地址与对应容器的IPv6地址不同时，对用户造成困扰，影响用户体验的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是现有技术提供的一种Kubevirt中Masquerade网络模式的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的第一种虚拟机容器混合编排系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种容器内IPv6网络管理装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的第一种虚拟机容器混合编排系统的IPv6网络实现方法的流程示意图；

图5是图4所示实施例提供的一种原有网卡的添加方法的流程示意图；

图6是图5所示实施例提供的一种原有网卡的MAC地址的重置方法的流程示意图；

图7是本发明实施例提供的第二种虚拟机容器混合编排系统的IPv6网络实现方法的流程示意图；

图8是本发明实施例提供的第三种虚拟机容器混合编排系统的IPv6网络实现方法的流程示意图；

图9是本发明实施例提供的第四种虚拟机容器混合编排系统的IPv6网络实现方法的流程示意图；

图10是本发明实施例提供的第五种虚拟机容器混合编排系统的IPv6网络实现方法的流程示意图；

图11是本发明实施例提供的第二种虚拟机容器混合编排系统的结构示意图；

图12是本发明实施例提供的第三种虚拟机容器混合编排系统的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

container-容器、VM-虚拟机、ens4-虚拟机内网卡、tap0-tap设备、br-eth0-网桥设备、eth0-原有网卡、outside-容器外部设备。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的主要解决的技术问题是：

现有技术提供的混合编排系统Kubevirt，无论是从虚拟机内发送到容器外部，还是从容器外部到虚拟机内的IPv6网络流量都需要做NAT操作，以修改数据包，同时网络流量还需经过一次路由选择，这将占用大量计算资源并加大网络延迟。另外，用户对虚拟机的访问是通过访问对应容器的IPv6地址实现的，当虚拟机的IPv6地址与对应容器的IPv6地址不同时，会对用户造成困扰，影响用户体验。

为了解决上述问题，本发明下述实施例提供了虚拟机容器混合编排系统及其IPv6网络实现方法，通过将容器内原有网卡的IP地址和MAC地址赋予至虚拟机，这样虚拟机内的网卡ens4通过tap设备连接到位于容器中的网桥设备br-eth0，构成虚拟机到容器内的网络通路；容器内网卡eth0连接到网桥设备br-eth0，构成网桥设备到容器外部的网络通路。网桥设备充当二层交换机的作用，从而使得虚拟机与容器外部的数据交换不需要进行NAT操作，从而解决了虚拟机的IPv6地址与对应容器的IPv6地址不同对用户造成困扰，影响用户体验的问题。

为实现上述目的，参见图4，图4为本发实施例提供的一种虚拟机容器混合编排系统的IPv6网络实现方法的流程示意图。如图4所示，该方法用于虚拟机容器混合编排系统，虚拟机容器混合编排系统包括容器，以及设置在容器内的虚拟机；IPv6网络实现方法包括：

S110：在容器中创建网桥设备。结合图2所示系统，该网桥设备br-eth0充当二层交换机的作用，实现虚拟机到网桥，以及网桥到容器外部的网络通路。

S120：在容器中创建与网桥设备相连接的tap设备，tap设备用于连接网桥设备与虚拟机。如图2所示，tap设备用于连接虚拟机中的网卡ens4和容器中的网桥设备br-eth0，虚拟机管理程序通过读写该tap设备的字符端，就能够实现虚拟机IPv6网络流量的接收和发送。通过上述tap设备连接虚拟机和网桥设备，这样就构成了虚拟机到容器内的网络通路。

S130：获取容器内原有网卡的IPv6地址和MAC地址，将原有网卡的IPv6地址和MAC地址赋予至虚拟机。

结合图3所示装置，容器内网络栈中能够设置虚拟机容器混合编排系统的IPv6网络管理装置，该装置包括网络链路模块100，IPv6地址管理模块200和IPv6路由管理模块300。在虚拟机容器混合编排系统中，网桥bridge模式IPv6网络的实现，就是利用容器内IPv6网络管理装置实现虚拟机到容器外部的数据链路层连通，同时利用IPv6地址管理模块200为虚拟机提供IPv6地址，并由IPv6路由管理模块300为虚拟机提供IPv6路由信息。将容器内原有网卡的IPv6地址和MAC地址赋予至虚拟机，这样虚拟机网卡ens4就拥有了容器的IPv6地址和MAC地址，从而方便以容器的IPv6地址和MAC地址与容器外部网络通信。

S140：重置原有网卡，将重置后的原有网卡添加至网桥设备。因为原有网卡的IPv6地址和MAC地址赋予给了虚拟机，因此需要重置该原有网卡，包括重置该原有网卡的MAC地址，重命名该原有网卡等操作，这样将重命名后的原有网卡添加到网桥设备br-eth0上，从而实现网桥设备与容器外部设备Outside的网络通路。

综上，本发明实施例提供的虚拟机容器混合编排系统及其IPv6实现方法，通过在容器中创建网桥设备，然后使用tap设备将网桥设备与虚拟机相连接，这样虚拟机通过读写该tap设备的字符端，就能够实现虚拟机IPv6网络流量的接收和发送，这样就构成了虚拟机到容器内的网络通路，然后获取容器内原有网卡的IPv6地址和MAC地址赋予虚拟机，这样虚拟机就拥有了容器的IPv6地址和MAC地址，然后重置原有网卡，将重置后的原有网卡添加到网桥设备，这样网桥设备就充当一个二层交换机，该网桥设备连接到容器内原有网卡，构成了网桥设备到容器外部的网络通路，通过网桥设备作为二层交换机实现了虚拟机与容器外部的网络通路，虚拟机能够借助该链路与集群内其他容器或虚拟机进行二层通信，直接进行通信，这样就不需要像背景技术中提到的无论是从虚拟机内发送到容器外部，还是从容器外部到虚拟机内的IPv6网络流量都需要做NAT操作，从而解决了虚拟机的IPv6地址与对应容器的IPv6地址不同时，对用户造成困扰，影响用户体验的问题。

因为容器原有网卡并不一定拥有IPv6地址，例如通过Multus网络插件给容器添加的额外网卡，此时可直接将容器内的原有网卡eth0添加到网桥设备。若容器内原有网卡拥有IPv6地址，则需要重置该原有网卡。

具体地，作为一种优选的实施例，如图5所示，上述步骤S140：重置原有网卡，将重置后的原有网卡添加至网桥设备，具体包括：

S141：关闭容器内原有网卡，重命名该原有网卡。需要移除该原有网卡的IPv6地址，该IPv6地址后续将由IPv6地址管理模块200给到虚拟机。

S142：移除原有网卡的IPv6地址，重置原有网卡的MAC地址。重置该原有网卡的MAC地址，由于该MAC地址后续会被虚拟机使用，因此在同一网络链路内需要避免两台通信节点拥有相同的MAC地址。

S143：当重置原有网卡的MAC地址后，重新开启该原有网卡；

S144：将重命名后的原有网卡添加至网桥设备中。需要将更名后的容器网卡eth0-nic添加到网桥设备br-eth0上，实现虚拟机内与容器外部设备Outside的网络通路，虚拟机能够借助该链路与集群内其他容器或虚拟机进行二层通信。

本发明实施例提供的技术方案，通过关闭原有网卡，然后重命名该原有网卡，移除该原有网卡的IPv6地址，且重置该原有网卡的MAC地址，这样避免同一网络链路中存在两台通信节点拥有相同的MAC地址。然后将重命名的原有网卡添加到网桥设备中，从而通过该原有网卡形成网桥设备到容器外部的网络链路，以使虚拟机与集群内其他容器或虚拟机实现二层通信。

由于某些网络插件会定期检查容器内原有网卡的IPv6地址，若长时间未检测到原有网卡的IPv6地址存在，则会将容器状态设置为失败。为了避免上述情况，作为一种优选的实施例，如图6所示，上述IPv6网络实现方法中，步骤S142：重置原有网卡的MAC地址的步骤之后还包括：

S1421：在容器内创建虚拟网卡。

S1422：将虚拟网卡的名称设置为重命名前原有网卡的名称。

S1423：将原有网卡的IPv6地址赋予虚拟网卡。

本发明实施例提供的技术方案，因为关闭了容器内的原有网卡，然而由于某些网络插件会定期检查容器内原有网卡的IPv6地址，若长时间未检测到原有网卡的IPv6地址存在，则会将容器状态设置为失败。为避免这一情况出现需要在容器内添加一张同名的虚拟dummy类型网卡，添加容器的IPv6地址以通过上述检测。该虚拟网卡没有加入网络链路，因此不会对虚拟机的IPv6通信造成影响。

通过上述网络链路模块100实现了虚拟机内到容器外部的链路通路，还需要容器内的IPv6地址管理模块200为虚拟机提供IPv6地址。具体地，作为一种优选的实施例，如图7所示，上述IPv6网络实现方法，步骤S140：将重置后的原有网卡添加至网桥设备的步骤之后还包括：

S210：获取原有网卡的原有IPv6地址和原有MAC地址。，需要注意的是，这里的原有网卡eth0是更名前的容器网卡，而非虚拟的dummy类型网卡。

S220：在容器内启动DHCPv6服务器，将DHCPv6服务器监听在网桥设备。DHCPv6服务器仅响应来自上述MAC地址的客户端IPv6地址获取请求，且为客户端分配容器的IPv6地址。

另外，因为容器内的原有网卡并不一定拥有IPv6地址，例如通过Multus网络插件为容器添加的额外网卡，此时不需要启动HDCPv6服务器，虚拟机能够通过部署在网络链路上的其他DHCPv6服务器获取IPv6地址。

S230：当DHCPv6服务器监听到上述MAC地址对应客户端的IPv6地址获取请求时，为客户端分配原有网卡的IPv6地址。

通过图3中的IPv6地址管理模块200能够将容器的IPv6地址分配给运行在容器内部的虚拟机，本领域技术人员应当理解，要使虚拟机与其他网络节点通信，虚拟机内需要存在目标IPv6地址的路由信息，告知网络栈对应数据包的下一跳地址，如果是相同链路内的数据包可以通过二层通信直接发送到目的节点，对于不同链路内的数据包需要先发送到路由器，然后由路由器选择一条路径发送数据包。

虚拟机内IPv6网络的路由信息能够通过路由发现获取，通常是客户端向链路内多播地址ff00::2发送一条路由请求消息，由链路内的路由器返回路由通告消息，客户端通过接收到的路由通告消息设置IPv6网络栈的路由信息，链路内路由器也可以在没有接收到路由请求消息的情况下向特定客户端发送路由通告消息。

具体地，作为一种优选的实施例，如图8所示，上述IPv6网络实现方法，步骤S230：为客户端分配原有网卡的IPv6地址的步骤之前还包括：

S310：客户端向链路内多播地址发送路由请求消息，以使链路内的路由通告服务器返回路由通告消息。

S320：客户端根据路由通告消息，设置IPv6网络栈的路由信息。

本发明实施例提供的技术方案，要使虚拟机与其他网络节点通信，虚拟机内需要存在目标IPv6地址的路由信息，告知网络栈对应数据包的下一跳地址，如果是相同链路内的数据包可以通过二层通信直接发送到目的节点，对于不同链路内的数据包需要先发送到路由器，然后由路由器选择一条路径发送数据包。虚拟机内IPv6网络的路由信息能够通过路由发现获取，通常是客户端向链路内多播地址ff00::2发送一条路由请求消息，由链路内的路由器返回路由通告消息，客户端通过接收到的路由通告消息设置IPv6网络栈的路由信息，链路内路由器也可以在没有接收到路由请求消息的情况下向特定客户端发送路由通告消息。

需要注意的是，路由和路由通告是两个不同的功能，并且路由通告不是路由器必须具备的能力，例如某些支持IPv6网络功能的CNI插件就只拥有IPv6路由的能力。因此本发明实施例的IPv6路由管理模块300将在容器内部署一个监听在网桥设备br-eth0上的路由通告服务器，且定期向虚拟机发送路由通告消息，帮助虚拟机正确设置IPv6路由信息。

作为一种优选的实施例，如图9所示，上述IPv6网络实现方法，在步骤S140：将重置后的原有网卡添加至网桥设备的步骤之后还包括：

S410：获取原有网卡的原有IPv6路由信息和原有MAC地址。该IPv6路由信息可能包含IPv6默认路由地址，通过该IPv6默认路由地址，能够获取链路内默认路由的链路本地地址。从而添加到网桥设备中，进而由路由通告服务器定期向虚拟机发送路由通告。

S420：判断IPv6路由信息是否包括原有网卡的IPv6默认路由地址。

S430：若IPv6路由信息包括原有网卡的IPv6默认路由地址，则根据原有网卡的IPv6默认路由地址，获取链路内默认路由的链路本地地址。如果默认路由地址的类型是一个链路本地地址则无需执行该步骤，直接将链路内默认路由的链路本地地址添加至网桥设备即可；否则，需要在链路内学习默认路由的MAC地址，并由该MAC地址生成默认路由的链路本地地址。

S440：将链路内默认路由的链路本地地址添加至网桥设备。

S450：使用原有网卡的IPv6路由信息构建路由通告消息，将路由通告消息的头部源地址设置为默认路由的链路本地地址。链路默认路由的链路本地地址将用于设置路由通告消息头部的默认路由源地址，本领域技术人员能够理解，路由通告消息头部的源地址的类型必须为链路本地地址。

S460：在容器内启动路由通告服务器，使用路由通告服务器定期向虚拟机发送路由通告。

本发明实施例提供的技术方案中，构建的路由通告消息交由该服务器发送给虚拟机，本领域技术人员能够理解，虚拟机内的路由信息可能由于生命周期到期等原因被移除，因此路由通告服务器需要定期向虚拟机发送路由通告消息，帮助虚拟机更新IPv6路由信息。

另外，容器内原有网卡eth0可能不存在IPv6地址以及对应的路由信息，例如通过Multus网络插件给容器添加的额外网卡，此时后续步骤均无需执行，可在网络链路内部署路由通告服务器为虚拟机提供路由信息。另外，容器内网卡eth0可能不存在IPv6默认路由，例如通过Multus网络插件给容器添加的额外网卡，此时能够直接用容器内原有网卡的路由信息构建路由通告消息，并设置路由通告消息头部源地址为空且有效生命周期为0。

具体地，作为一种优选的实施例，如图9所示，本发明技术方案，在判断IPv6路由信息是否包括原有网卡的IPv6默认路由地址的步骤之后还包括：

S470：若IPv6路由信息不包括原有网卡的IPv6默认路由地址，则使用原有网卡的IPv6路由信息构建路由通告消息，设置路由通告消息头部源地址为空，且有效生命周期为0。

S480：在容器内启动路由通告服务器，将路由通告服务器监听在网桥设备，使用路由通告服务器定期向虚拟机发送路由通告。

本发明实施例提供的技术方案中，上述构建的路由通告消息交由该路由通告服务器发送给虚拟机，因为虚拟机内的路由信息可能由于生命周期到期等原因被移除，因此路由通告服务器需要定期向虚拟机发送路由通告消息，帮助虚拟机更新IPv6路由信息。

另外，作为一种优选的实施例，如图10所示，本发明实施例提供的IPv6网络实现方法，在上述步骤S430：获取链路内默认路由的链路本地地址的步骤之后还包括：

S510：关闭网桥设备的IPv6地址冲突检测功能。将链路内的默认路由的链路本地地址添加到网桥设备br-eth0上，由于IPv6的地址冲突检测功能的存在，会导致上述添加到网桥设备br-eth0上默认路由地址无法生效，因此需要关闭IPv6的地址冲突检测功能。另外将默认路由的链路本地地址添加到网桥上的做法，是由于上述步骤中路由通告消息的头部源地址类型必须为链路本地地址，且该源地址必须位于发出通路通告消息的接口(网桥设备br-eth0)上。

S520：在容器内设置IPv6防火墙，其中，IPv6防火墙用于拒绝所有发送至网桥设备的默认路由链路本地地址邻居发现请求。因为IPv6邻居发现功能用于学习某地址对应的MAC地址，可利用学习到的MAC地址进行二层通信，若容器内网桥设备br-eth0回复了学习默认路由的链路本地地址邻居发现请求，将导致客户端错误地将默认路由MAC设置为容器内网桥设备br-eth0的MAC地址，最终导致IPv6网络通信故障，因此需要在容器内设置IPv6防火墙，拒绝所有发送到该网桥设备的默认路由链路本地地址邻居发现请求。

S530：在容器内添加到达虚拟机的链路本地地址的静态邻居条目。监听在网桥设备br-eth0上的路由通告服务器在将路由通告消息发送到虚拟机前必须知道虚拟机的MAC地址，由于上述步骤设置防火墙禁止了邻居发现请求，故无法通过邻居发现获取虚拟机的MAC地址，此时可通过添加一条静态的邻居条目解决，该邻居条目设置了虚拟机链路本地地址与MAC地址的映射关系；通过该映射关系能够使得路由通告服务器发现虚拟机的MAC地址。

另外，基于上述方法实施例的同一构思，本发明实施例还提供了虚拟机容器混合编排系统，用于实现本发明的上述方法，由于该系统实施例解决问题的原理与方法相似，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

参见图11，图11为本发明提供的一种虚拟机容器混合编排系统的结构示意图。如图11所示，该虚拟机容器混合编排系统，包括：容器以及设置在容器内的虚拟机；该虚拟机容器混合编排系统还包括：

网桥创建模块110，用于在容器中创建网桥设备；

设备创建模块120，用于在容器中创建与网桥设备相连接的tap设备，tap设备用于连接网桥设备与虚拟机；

第一地址获取模块130，用于获取原有网卡的IPv6地址和MAC地址；

地址赋予模块140，用于将原有网卡的IPv6地址和MAC地址赋予至虚拟机；

网卡重置模块150，用于重置原有网卡，将重置后的原有网卡添加至网桥设备。

综上，本发明实施例提供的虚拟机容器混合编排系统及其IPv6实现系统，通过网桥创建模块110在容器中创建网桥设备，然后设备创建模块120使用tap设备将网桥设备与虚拟机相连接，这样虚拟机通过读写该tap设备的字符端，就能够实现虚拟机IPv6网络流量的接收和发送，就构成了虚拟机到容器内的网络通路，然后第一地址获取模块130获取容器内原有网卡的IPv6地址和MAC地址，地址赋予模块140将该IPv6地址和MAC地址赋予虚拟机，这样虚拟机就拥有了容器的IPv6地址和MAC地址，然后网卡重置模块150重置原有网卡，将重置后的原有网卡添加到网桥设备，这样网桥设备就充当一个二层交换机，该网桥设备连接到容器内原有网卡，构成了网桥设备到容器外部的网络通路，通过网桥设备作为二层交换机实现了虚拟机与容器外部的网络通路，虚拟机能够借助该链路与集群内其他容器或虚拟机进行二层通信，直接进行通信，这样就不需要像背景技术中提到的无论是从虚拟机内发送到容器外部，还是从容器外部到虚拟机内的IPv6网络流量都需要做NAT操作，从而解决了虚拟机的IPv6地址与对应容器的IPv6地址不同时，对用户造成困扰，影响用户体验的问题。

作为一种优选的实施例，网卡重置模块150具体用于，关闭容器内原有网卡，重命名原有网卡；移除原有网卡的IPv6地址，重置原有网卡的MAC地址；当重置原有网卡的MAC地址后，开启原有网卡；将重命名后的原有网卡添加至网桥设备中。

作为一种优选实施例，上述IPv6网络实现系统还包括：虚拟网卡创建模块，用于在所述容器内创建虚拟网卡；网卡名称设置模块，用于将所述虚拟网卡的名称设置为重命名前所述原有网卡的名称；IPv6地址赋予模块，用于将原有网卡的原有IPv6地址赋予所述虚拟网卡。

作为一种优选的实施例，如图12所示，上述IPv6网络实现系统还包括：

信息获取模块210，用于获取原有网卡的原有IPv6路由信息和原有MAC地址；

信息判断模块220，用于判断原有IPv6路由信息是否包括原有网卡的IPv6默认路由地址；

第二地址获取模块230，用于若原有IPv6路由信息包括原有网卡的IPv6默认路由地址时，根据原有网卡的IPv6默认路由地址，获取链路内默认路由的链路本地地址；

地址添加模块240，用于将链路内默认路由的链路本地地址添加至网桥设备；

消息构建模块250，用于使用原有网卡的原有IPv6路由信息构建路由通告消息，将路由通告消息的头部源地址设置为默认路由的链路本地地址；

服务器启动模块260，用于在容器内启动路由通告服务器，使用路由通告服务器定期向虚拟机发送路由通告。

作为一种优选实施例，上述IPv6网络实现系统还包括：路由信息和地址获取模块，用于获取原有网卡的原有IPv6路由信息和原有MAC地址；

路由信息和地址判断模块，用于判断原有IPv6路由信息是否包括原有网卡的IPv6默认路由地址；

链路本地地址获取模块，用于若原有IPv6路由信息包括原有网卡的IPv6默认路由地址，则根据原有网卡的IPv6默认路由地址，获取链路内默认路由的链路本地地址；

链路本地地址添加模块，用于将链路内默认路由的链路本地地址添加至网桥设备；

头部源地址设置模块，用于使用原有网卡的原有IPv6路由信息构建路由通告消息，将路由通告消息的头部源地址设置为链路本地地址；

路由通告定期发送模块，用于在容器内启动路由通告服务器，使用路由通告服务器定期向虚拟机发送路由通告。

本发明上述实施例采用桥接网络(bridge模式)的方式构建了虚拟机容器混合编排系统下虚拟机内部到容器外部的网络通路，并利用IPv6地址管理和路由管理模块为虚拟机网卡提供IPv6地址和路由信息，实现了混合编排系统下完整的IPv6网络通信功能。相比其他编排系统(Kubevirt)，本发明通过桥接网络避免了原本masquerade模式下在容器内发生的多次NAT、以及路由操作，节约了CPU计算资源，同时在一定程度上降低了IPv6网络通信延迟，提高了网络性能；另外，本发明将容器网卡的IPv6地址转移到虚拟机内部，对于用户来说更加友好且易于理解。

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。

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。

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。

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。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种虚拟机容器混合编排系统的IPv6网络实现方法，其特征在于，用于虚拟机容器混合编排系统，所述虚拟机容器混合编排系统包括容器，以及设置在所述容器内的虚拟机；所述IPv6网络实现方法包括：

在所述容器中创建网桥设备；

在所述容器中创建与所述网桥设备相连接的tap设备，所述tap设备用于连接所述网桥设备与所述虚拟机；

获取所述容器内原有网卡的IPv6地址和MAC地址，将所述原有网卡的IPv6地址和MAC地址赋予至所述虚拟机；

重置所述原有网卡，将重置后的所述原有网卡添加至所述网桥设备。

2.根据权利要求1所述的IPv6网络实现方法，其特征在于，所述重置所述原有网卡，将重置后的所述原有网卡添加至所述网桥设备的步骤，包括：

关闭容器内所述原有网卡，重命名所述原有网卡；

移除所述原有网卡的IPv6地址，重置所述原有网卡的MAC地址；

当重置所述原有网卡的MAC地址后，开启所述原有网卡；

将重命名后的所述原有网卡添加至所述网桥设备中。

3.根据权利要求2所述的IPv6网络实现方法，其特征在于，所述重置所述原有网卡的MAC地址的步骤之后，所述方法还包括：

在所述容器内创建虚拟网卡；

将所述虚拟网卡的名称设置为重命名前所述原有网卡的名称；

将所述原有网卡的原有IPv6地址赋予所述虚拟网卡。

4.根据权利要求1所述的IPv6网络实现方法，其特征在于，所述将重置后的所述原有网卡添加至所述网桥设备的步骤之后，所述方法还包括：

获取所述原有网卡的原有IPv6地址和原有MAC地址；

在所述容器内启动DHCPv6服务器，将所述DHCPv6服务器监听在所述网桥设备；

当所述DHCPv6服务器监听到来自所述MAC地址对应客户端的IPv6地址获取请求时，为所述客户端分配所述原有网卡的原有IPv6地址。

5.根据权利要求4所述的IPv6网络实现方法，其特征在于，所述为所述客户端分配所述原有网卡的原有IPv6地址的步骤之前，所述方法还包括：

所述客户端向链路内多播地址发送路由请求消息，以使所述链路内的路由通告服务器返回路由通告消息；

所述客户端根据所述路由通告消息，设置IPv6网络栈的路由信息。

6.根据权利要求1所述的IPv6网络实现方法，其特征在于，所述将重置后的所述原有网卡添加至所述网桥设备的步骤之后，所述方法还包括：

获取所述原有网卡的原有IPv6路由信息和原有MAC地址；

判断所述原有IPv6路由信息是否包括所述原有网卡的IPv6默认路由地址；

若所述原有IPv6路由信息包括所述原有网卡的IPv6默认路由地址，则根据所述原有网卡的IPv6默认路由地址，获取链路内默认路由的链路本地地址；

将所述链路内默认路由的链路本地地址添加至所述网桥设备；

使用所述原有网卡的原有IPv6路由信息构建路由通告消息，将所述路由通告消息的头部源地址设置为所述链路本地地址；

在所述容器内启动路由通告服务器，使用所述路由通告服务器定期向所述虚拟机发送路由通告。

7.根据权利要求6所述的IPv6网络实现方法，其特征在于，所述判断所述IPv6路由信息是否包括所述原有网卡的IPv6默认路由地址的步骤之后，所述方法还包括：

若所述IPv6路由信息不包括所述原有网卡的IPv6默认路由地址，则使用所述原有网卡的IPv6路由信息构建所述路由通告消息，设置所述路由通告消息的头部源地址为空，且有效生命周期为0；

在所述容器内启动路由通告服务器，将所述路由通告服务器监听在所述网桥设备，使用所述路由通告服务器定期向所述虚拟机发送路由通告。

8.根据权利要求6所述的IPv6网络实现方法，其特征在于，所述获取链路内默认路由的链路本地地址的步骤之后，所述方法还包括：

关闭所述网桥设备的IPv6地址冲突检测功能；

在所述容器内设置IPv6防火墙，其中，所述IPv6防火墙用于拒绝所有发送至所述网桥设备的默认路由链路本地地址邻居发现请求；

在所述容器内添加到达所述虚拟机的链路本地地址的静态邻居条目。

9.一种虚拟机容器混合编排系统，其特征在于，包括：容器以及设置在所述容器内的虚拟机；所述系统还包括：

网桥创建模块，用于在容器中创建网桥设备；

设备创建模块，用于在所述容器中创建与所述网桥设备相连接的tap设备，所述tap设备用于连接所述网桥设备与所述虚拟机；

第一地址获取模块，用于获取所述原有网卡的IPv6地址和MAC地址；

地址赋予模块，用于将所述原有网卡的IPv6地址和MAC地址赋予至所述虚拟机；

网卡重置模块，用于重置所述原有网卡，将重置后的所述原有网卡添加至所述网桥设备。

10.根据权利要求9所述的虚拟机容器混合编排系统，其特征在于，还包括：

信息获取模块，用于获取所述原有网卡的原有IPv6路由信息和原有MAC地址；

信息判断模块，用于判断所述原有IPv6路由信息是否包括所述原有网卡的IPv6默认路由地址；

第二地址获取模块，用于若所述原有IPv6路由信息包括所述原有网卡的IPv6默认路由地址时，根据所述原有网卡的IPv6默认路由地址，获取链路内默认路由的链路本地地址；

地址添加模块，用于将所述链路内默认路由的链路本地地址添加至所述网桥设备；

消息构建模块，用于使用所述原有网卡的原有IPv6路由信息构建路由通告消息，将所述路由通告消息的头部源地址设置为所述链路本地地址；

服务器启动模块，用于在所述容器内启动路由通告服务器，使用所述路由通告服务器定期向所述虚拟机发送路由通告。