[发明专利]一种实时获取SDN交换机流表空间占有率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及软件定义网络（SDN）技术领域，尤其涉及一种能准确实时获取SDN交换机流表空间占有率的方法。

背景技术

随着时代的进步，在信息化浪潮的推动下，传统网络已不能满足人们的日益需求。为更好更快更灵活的部署网络以及提升用户体验，就需要对传统网络做一些改进，于是提出了软件定义网络SDN（Software-Defined Network）。SDN是一种新型的网络架构，它在传统网络架构的基础上面做了这些创新：1、数据平面与控制平面解耦合；2、集中化的网络控制；3、灵活的可编程开发接口。

SDN网络架构包括：SDN交换机，南向协议，SDN控制器，北向接口，上层应用等。传统网络的控制功能全部集中到远程的SDN控制器上面，而SDN交换机只负责转发，SDN网络中的转发是基于流的，控制器会下发流表项给交换机，交换机根据这些流表项来匹配转发数据流，所以控制器与交换机之间要建立安全通道来相互通信，于是就有了OpenFlow协议（南向协议）。OpenFlow协议负责建立连接，并提供相应的消息机制来控制和管理交换机。

在SDN中，每当有新的数据流进入交换机，交换机会向控制器发送Packet_In消息来询问控制器，该数据流该如何处理。控制器经过计算后，会生成一条流表项，并将流表项封装入Flow_Mod消息中并下发给交换机。交换机里面的流表项都有自己的生存时间，当流表项被删除后，交换机就会向控制器发送Flow_Removed消息来通知控制器该流表项已被删除。

由于数据包需要匹配的域越来越多，为了加速匹配，我们就采用TCAM，虽然匹配速度提上去了，可是由于TCAM的高成本与高功耗，导致交换机的流表空间有限，所以要动态删除部分流表项来缓解有限的流表空间资源，当网络突然出现了很多新数据流时，流表空间很有可能会溢出，并阻塞数据包，有可能造成交换机无法正常工作。此时我们需要实时的获取流表空间占有率来调整流表项删除策略，使流表项总数在一个安全的范围内波动，防止因流表溢出导致交换机出错。

发明内容

为了解决上述目的，本发明提出了一种能准确实时获取SDN交换机流表空间占有率的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种实时获取SDN交换机流表空间占有率的方法，包括以下步骤：

步骤1：交换机初始化，此时交换机的两个参数也会被初始化：固定不变的流表项空间总容量C（SDN交换机的容量在出厂时就已经固定了），统计流表空间中存储的流表项总数的计数器counter；

步骤2：控制器与交换机建立连接，控制器中生成两个参数并初始化：控制器中记录交换机流表空间总容量的参数V和记录交换机中流表空间存储的流表项总数的参数C_counter；

步骤3：控制器等待交换机发送Packet_In请求，并更新控制器中的C_counter；

步骤4：交换机等待控制器下发流表项，并立即更新交换机中的counter；

步骤5：在等待的同时可能会有流表项的删除，此时更新counter，并更新控制器中的C_counter；

步骤6：计算流表空间占有率（C_counter/V或counter/V）；

在上述的准确实时获取SDN交换机流表空间占有率方法中，所述步骤1中的交换机初始化如下：

每个刚接入SDN架构的交换机都会有一个自己的初始化，这个初始化过程会把统计流表空间中存储的流表项总数的参数counter置为零，容量置为C，此时交换机里面没有流表项。

步骤2中控制器与交换机建立连接并初始化参数如下：

当有交换机接入SDN架构时，控制器会发现有交换机接入，并与交换机建立OpenFlow安全通道用于两者通信。控制器会向交换机下发询问交换机特性的OFPT_FEATURES_REQUEST消息，交换机收到消息后会把包括容量C与流表项统计值counter等参数封装成一个OFPT_FEATURES_REPLY类型的消息反馈给控制器。控制器解析这些数据并保存，把交换机反馈的参数C值和counter值分别赋给控制器的参数V和参数C_counter,这样就完成了控制器中记录交换机总容量V和交换机流表项总数C_counter的初始化。

步骤3中的更新控制器的C_counter参数如下：