[发明专利]使用具有非受限字符的匹配模式操作负载均衡交换机和控制器的方法

说明书

一种负载均衡系统可包括与多个服务器和控制器耦合的交换机。流表可包括默认流条目，每个默认流条目包括不同的匹配模式。默认流条目中的至少一个默认流条目可包括具有非受限字符的匹配模式，以使得多个数据流标识满足具有非受限字符的匹配模式。每个默认流条目可包括对具有满足它的匹配模式的数据流标识的数据分组执行的动作。可从客户端装置接收包括数据流的数据流标识的数据分组。标识具有数据流标识满足的匹配模式的默认流条目，并根据标识的默认流条目的动作处理数据分组。

技术领域

本公开涉及数据网络，更具体来说，涉及数据网络负载均衡和相关方法、控制器和交换机。

背景技术

在如今的高业务互联网中，令人满意的是具有表示共享负载的单个逻辑目的地服务器的多个服务器。典型配置可包括在负载均衡器背后有多个服务器以便确定哪个服务器将服务于客户端的请求。这种硬件是昂贵的，可具有严格的策略集，并且可能是单个故障点。利用连接到OpenFlow控制器（例如，NOX控制器）的OpenFlow交换机的备选负载均衡体系结构可提供增加的策略灵活性、降低的成本、和/或对于未来几代的交换机对故障更鲁棒的潜能。例如，下列文献对OpenFlow体系结构进行了论述：Uppal, Hardee 等人的“OpenFlowBased Load Balancing,” 华盛顿大学, http://people.cs.umass.edu/~hardeep/cse561_cse561_openflow_project_report.pdf（7页，2013年6月27日再版）；McKeown,Nick 等人的 “OpenFlow: Enabling Innovation in Campus Networks,” http://sb.tmit.bme.hu/sonkoly/files/openflow/openflow-wp-latest.pdf（6页，2008年3月14日） ；以及“OpenFlow Switch Specification,” 实现的版本1.1.0(无线协议0x02)（56页，2011年2月28日）。以上所有参考文献的公开内容由此以引用的方式全文并入到本文。

OpenFlow交换机（又称为交换机）与具有用于执行分组查找和转发的流表的标准硬件交换机类似。差别在于如何在交换机的流表内插入以及更新流规则。标准交换机可将静态规则插入到交换机中，或者它可以是学习型交换机，其中交换机在了解机器是哪个接口（交换机端口）时将规则插入到它的流表中。反之，OpenFlow交换机利用外部OpenFlow控制器（又称为控制器）将规则添加到它的流表中。

OpenFlow控制器是负责将新规则添加到和/或移出OpenFlow交换机的流表的外部控制器（位于交换机的外部）。OpenFlow交换机连接到控制器，并通过安全信道利用OpenFlow协议通信。OpenFlow的当前设计只可允许每个交换机一个控制器。在利用OpenFlow的当前负载均衡器设计中，控制器决定交换机应当如何处理新流的分组。当新流到达交换机时，将分组重新引导到控制器，然后控制器决定交换机应当丢弃该分组还是将它转发给连接至交换机的机器。控制器还可删除或修改交换机中的现有流条目。

控制器可执行描述应当如何处理新流的模块。这可提供编写动态地将路由规则添加到交换机或从交换机删除路由规则并且可以使用不同策略来处理流的C++模块的界面。

OpenFlow交换机的流表条目包括报头字段、计数器和动作。每个流表条目存储以太网、IP和TCP/UDP报头信息。该信息包括目的地/源MAC和IP地址以及源/目的地TCP/UDP端口号。每个流表条目还保存每个流到达的分组和字节的数量的计数器。流表条目还可具有描述交换机将如何处理与流条目匹配的分组的一个或多个动作字段。一些动作包括：在所有输出端口上发送分组；在特定机器的输出端口上转发分组；以及修改分组报头（以太网、IP和TCP/UDP报头）。如果流条目不具有任何动作，那么默认地，交换机丢弃特定流的所有分组。