网络应用的飞速发展和网络流量的增加对现有互联网在扩展性、安全性、高性能等方面提出更高要求,实现下一代互联网体系架构成为研究热点,得到研究人员的关注。然而在研究过程中,新的网络体系架构必须兼容现有的网络应用的功能需求增加体系架构的设计难度。为了解决多种网络共存的难题,研究人员提出通过可编程虚拟化路由器构建虚拟网络的解决方案。此外,可编程虚拟化路由器还具有可扩展性、可编程性、高性能等,能够实现网络平台的高效性和扩展性。因此,研究和实现可编程虚拟化路由器的系统架构设计具有十分重要的研究意义和科研价值。针对上述情况,本文的研究内容包括以下两个方面。1.研究基于三层体系架构的可编程虚拟路由器管控平面的体系架构设计和实现机制。本文通过分析功能需求将管控平面划分为虚拟路由器管理模块、网络信息管理模块,信息交互模块和功能扩展模块四个部分。其中,虚拟路由器管理模块实现对虚拟机的创建、删除和查看等系统管理功能。网络信息管理模块实现将虚拟机配置成虚拟路由器,配置网络协议,管理路由表等网络信息。信息交互模块实现管控平面与数据处理平面的通信,并提供同步机制实现信息的同步更新。功能扩展模块实现用户交互接口,保证管控平面的功能扩展性。在完成管控平面架构设计后,本文各个模块功能的实现机制进行分析,为进一步实现管控平面的需求提供技术支持。2.研究管控平面功能的最佳实现方案,并采取平面架构和相关的软件相结合的解决方案分模块实现管控平面功能。本文分析实现管控平面各个模块功能的操作流程,归纳得出功能点和关键技术。在实现管控平面功能过程中,通过使用LXC虚拟化技术合理地管理物理设备资源,获取物理设备资源与虚拟资源的最优配置实现虚拟路由器实例;通过使用路由管理软件实现虚拟路由器配置模块的可用性和用户交互性,满足不同的虚拟路由器实例可运行不同的网络协议的需求;通过socket套接字的使用实现与数据处理平面的信息交互,netlink接口实现平面虚拟路由器与平面操作系统内核的交互。测试结果证明了:本文研究实现的管控平面体系结构能够有效地分配物理设备资源,高效地管理相互隔离的虚拟路由器,实现了与数据处理平面的系统信息交互,满足了可编程虚拟化路由器对管控平面的功能。通过软件技术实现的管控平面具有良好的灵活性、可移植性和扩展性。