[发明专利]一种软件定义网络操作系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及软件定义网络(SDN，Software Defined Network)领域，尤其涉及一种SDN操作系统(NOS，Network Operating System)及其实现方法。

背景技术

SDN是一种新兴的控制与转发分离并直接可编程的网络架构，SDN主要有四个特征：一是控制与转发分离，即支持第三方控制面设备通过OpenFlow等开放式的协议远程控制通用硬件的交换/路由功能；二是控制平面集中化；三是转发平面通用化；四是可通过软件编程方式满足客户化定制需求。

SDN作为一种控制与转发分离、集中控制的网络架构，其面临的一个很大的挑战就是SDN控制平面NOS如何将网络路由、策略映射到不同厂家的多种转发面设备上，实现真正的网络可编程。由于有多种硬件以及转发优化方法的存在，NOS很难用统一的模型去描述底层硬件，也就很难采用标准化手段有效地对转发面进行编程。另外，部分转发面设备提供厂商也未必完全愿意向NOS厂商公开自己的硬件流水线模型，这使得NOS直接对硬件进行流水线级别的编程更加不现实。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种SDN操作系统及其实现方法，使NOS在不知晓转发面硬件流水线设计细节的情况下，也能实现对转发面设备的最优化控制。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种软件定义网络SDN操作系统，包括：NOS内核、控制接口、应用；所述系统还包括：转发抽象层、一个以上对应转发面设备的驱动模块；其中，

所述转发抽象层，设置于NOS内核与转发面设备的驱动模块之间，用于管理驱动模块；将应用或NOS内核的转发表操作请求转换成统一标准的与硬件无关的功能接口；调用对应转发面设备的驱动模块提供的接口；

所述驱动模块，用于NOS内核与对应转发面设备之间的连接；根据所述转发抽象层的调用，将所述标准操作转换成硬件流水线特定的转发表操作。

上述方案中，所述转发面设备为交换机、或为路由器；所述转发面设备具有唯一的设备类型标识符。

上述方案中，所述转发抽象层，还用于根据收集到的转发面设备类型标识符，加载对应的驱动模块，并将具体的转发面实例和驱动模块建立对应关系。

上述方案中，所述驱动模块，还用于记录所述转发面设备的实例号和设备类型标识符，初始化硬件特性数据。

上述方案中，所述控制接口为转发面设备管理协议接口、控制协议接口；

所述控制协议包括OpenFlow协议；

所述管理协议包括命令行、简单网络管理协议、网络配置协议。

上述方案中，所述转发抽象层和驱动模块之间的接口为NOS规范接口。

本发明还提供了一种SDN操作系统实现方法，在NOS内核与转发面设备的驱动模块之间设置转发抽象层；所述方法还包括：

转发抽象层将应用或NOS内核的转发表操作请求转换成统一标准的与硬件无关的接口；

转发抽象层调用对应转发面设备的驱动模块提供的接口；

所述驱动模块根据所述转发抽象层的调用，将所述标准操作转换成硬件流水线特定的转发表操作。

上述方案中，所述转发面设备为交换机、或为路由器；所述转发面设备具有唯一的设备类型标识符；

所述转发抽象层调用对应转发面设备的驱动模块提供的接口为：转发抽象层根据转发面设备的设备类型标识符找到对应的转发面驱动，并调用所述驱动模块提供的接口。

上述方案中，所述方法还包括：所述转发抽象层根据收集到的转发面设备类型标识符，加载对应的驱动模块，并将具体的转发面实例和驱动模块建立对应关系。

上述方案中，所述方法还包括：转发面设备首次与SDN NOS建立连接关系时，主动上报自身的设备类型标识符，SDN NOS根据所述设备类型标识符查找到对应的驱动模块实例，由所述驱动模块记录所述转发面设备的实例号和设备类型标识符，并初始化硬件特性数据。

上述方案中，所述驱动模块为任何与转发面设备相对应的驱动程序；所述驱动程序在NOS上安装时，注册自身与一种或几种设备类型标识符之间的绑定关系。

上述方案中，所述转发抽象层和驱动模块之间的接口为NOS规范接口。