[发明专利]一种应用于软件定义网络的多控制器管理网络设备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络虚拟化领域，具体涉及一种应用于软件定义网络（Software Defined Network, SDN）的多控制器管理网络设备的方法。

背景技术

从新一代网络基础架构来说，无论对于互联网还是电信网的发展，新一代网络都被认为应该具有分组化、多业务、QoS、宽带化、开放性、兼容性、移动性、泛在性、安全性、可管理/可运营性等多种特征。但是现有传统网络体系架构及设备在满足上述需求面前显得力不从心。对此，国际上出现了对后IP时代的新型网络架构研究，比如美国NSF资助的GENI（Global Environment for Network Innovation）计划（其原型PlanetLab是一个为互联网新技术和新应用的开发和测试服务的覆盖网络）、FIND（Future Internet Network Design）计划、欧盟FP7中下一代网络计划，ITU-T 的NGN 计划、日本的AKARI计划、韩国的下一代网络BcN（Broadband Convergence Network）计划、中国科技部863计划“新一代高可信网络”等。这些研究计划试图以革新或演变方式改变已有网络系统设计，让未来的互联网更加安全、可靠、可管理，而且更适合于未来的计算环境。

作为新一代网络研究领域的一个重要方向，ONF（Open Networking Foundation)组织在2011年提出的SDN（Software Defined Networking）受到了特别关注。SDN网络将传统网络中集中在数据平台的控制平台从数据平台中分离出来，并且引入了集中控制的概念。对于传统的设备，因为不同的硬件、供应商私有的软件，使得网络本身相对封闭，只能通过标准的互通协议与计算设备配合运行。网络中所有设备的自身系统都是相对孤立和分散的，网络控制分布在所有设备中，网络变更复杂、工作量大，并且因为设备异构，管理上兼容性很差，不同设备的功能与配置差异极大；同时网络功能的修改或演进，会涉及到全网的升级与更新。而在SDN的开放架构下，一定范围内的网络(或称SDN域)，由集中统一的控制逻辑单元来实施管理，由此解决了网络中大量设备分散独立运行管理的问题，使得网络的设计、部署、运维、管理在一个控制点完成，而底层网络差异性也因为解耦合的架构得到了消除。集中控制在网络中引入了SDN区别于传统网络架构的角色——SDN控制器，也就是运行SDN网络操作系统并控制所有网络节点的控制单元。SDN能够提供网络应用的接口，在此基础上按照业务需求进行软件设计与编程，并且是在SDN控制器上加载，从而使得全网迅速升级新的网络功能，而不必再对每个网元节点进行独立操作。

然而，随着网络数量和尺寸的增加，整个网络依赖于单个的控制器变得有点困难。首先，随着交换机、流及带宽的增加，指向控制器的事件和请求将增加，单个控制器将不足以完全处理它们；其次，如果网络范围比较大，无论控制器放置在哪里，都将会有有一些交换机遭遇较长的流延时；再次，如果控制器因故停止工作，整个网络将会处于瘫痪状态。因此，研究一种用多控制器替代单个控制器的方案有是必要的。且当前情况下，不仅网络设备和控制器往往是不同的人来管理，为了促进竞争，多个控制器也很可能属于不同的人来管理。在这种情况下，关于多控制器的研究就可以分为两个方向，一是多个控制器由一个运营商提供；二是多个控制器由多个运营商提供。

HyperFlow设计了一种在逻辑上集中但在物理上分布的OpenFlow控制平面，它在网络集中控制的基础上实现了网络控制的扩展。HyperFlow不需要接触任何远程节点就可以使所有的控制器共享一致的全网视图和本地服务请求。

FlowVisor是在OpenFlow控制器和OpenFlow交换机之间充当透明代理的一种特殊用途的OpenFlow控制器。FlowVisor通过切割网络资源并委派单个控制器观察控制自己切片范围内的交换机来实现随多个OpenFlow控制器的管理。

Onix是一个平台，在这个平台之上，一个网络控制平台可以作为一个分布式系统实施。在Onix中，控制平台通过收集交换机信息并分配适当的控制器状态给交换机来处理控制平台的状态分布。

Kandoo构建了两层的控制器：本地控制器和根控制器。本地控制器处理靠近交换机的本地应用，逻辑上集中的根控制器既负责全网状态的应用，同时负责本地控制器之间的协调工作。

SiBF用一些机架管理器（RM）替代一个集中的控制器。每一个机架上一个机架管理器，担当OpenFlow控制器的工作。