[发明专利]扩展基于OPENFLOW的分离式体系结构网络的网络功能性

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及基于OpenFlow的分离式体系结构网络。具体而言，本发明的实施例涉及使用基于OpenFlow的交换机中的处理单元以执行诸如OpenFlow 1.1规范的当前OpenFlow规范不支持的功能。

背景技术

不同于在相同的盒（例如，诸如路由器的网络元件）中集成数据平面和控制平面的传统网络体系结构，分离式体系结构网络将这两个平面分离，并且在可能与转发元件（交换机）在不同的物理位置中的服务器（控制器）上执行控制平面。网络中分离式体系结构的使用允许简化交换机，并且将网络的智能移到监视交换机的多个控制器中。

在传统体系结构中转发和控制平面的紧密耦合通常导致过度复杂的控制平面和复杂的网络管理。众所周知的是，这对新协议和技术发展造成大的负担和高障碍。尽管线路速度、端口密度和性能快速改进，网络控制平面机制已经以比转发平面机制更慢得多的速度发展。

在分离式体系结构网络中，控制器从交换机收集信息，并且计算和分布适当的转发决定到交换机。控制器和交换机使用协议来传递和交换信息。此类协议的示例是OpenFlow（参阅OpenFlow 1.1规范），它提供开放和标准的方法以便交换机与控制器进行通信，并且它在学界和业界都引起了相当大的关注。

发明内容

一种由充当分离式体系结构网络中交换机的网络元件实现的方法使得交换机能够提供高速分组处理和OpenFlow不支持的增强网络功能性。交换机通过交换机的输入端口接收来自网络的分组，并且对照流表中的表条目匹配分组中的报头字段以识别要采取的动作。流表是OpenFlow管道的一部分。识别的动作是引导分组到交换机中指定的处理单元。OpenFlow管道将分组经交换机中的通信信道转发到指定的处理单元。指定的处理单元通过增强网络功能性处理分组，并且在通过交换机的出口端口将分组传送到网络之前，将分组注入回流表之一。

网络元件充当包括耦合到交换机集合的控制器的分离式体系结构网络中的交换机。交换机提供高速分组处理和OpenFlow不支持的增强网络功能性。网络元件包括通信信道、处理核的第一集合、入口端口、处理核的第二集合及出口端口。通信信道耦合到包括流表集合的OpenFlow管道，并且每个流表包括表条目集合。处理核的第一集合经通信信道耦合到OpenFlow管道以执行处理单元集合的操作。每个处理单元可操作以通过增强网络功能性处理分组，并且将分组注入回OpenFlow管道中的流表之一。入口端口耦合到OpenFlow管道以接收来自网络的分组。处理核的第二集合耦合到通信信道、处理核的第一集合及入口端口以执行OpenFlow管道的操作。OpenFlow管道要对照表条目匹配分组中的一个或更多个报头字段，以将匹配表条目中的动作识别为将分组引导到指定的处理单元，以及将分组转发到指定的处理单元以便进行处理。出口端口耦合到OpenFlow管道以将分组传送到网络。

附图说明

本发明通过示例方式而不是限制的方式在附图的图形中示出，图中相似的标号表示类似的元件。应注意的是，在此公开内容中对“一”或“一个”实施例的不同引用不一定为相同的实施例，并且此类引用意指至少一个。此外，结合实施例描述某个特定特征、结构或特性时，应认为结合无论是否明确描述的其它实施例来影响此类特征、结构或特性是在本领域技术人员的认知之内。

图1是基于OpenFlow的分离式体系结构网络的示例体系结构的一个实施例的图。

图2是包括多个处理单元的增强交换机的一个实施例的图。

图3A和3B是示出根据本发明的实施例在增强交换机中处理单元的识别的图。

图4是根据本发明的实施例由增强交换机的处理单元执行的一个示例功能性的图。

图5是根据本发明的实施例由增强交换机的处理单元执行的一个示例功能性的图。

图6是用于执行增强交换机功能的方法的一个实施例的流程图。

图7是由处理单元为分组处理而执行的方法的一个实施例的流程图。

图8是由处理单元为生成消息而执行的方法的一个实施例的流程图。

图9是在其上可实现增强交换机的多核处理器的一实施例的框图。

具体实施方式