[发明专利]流簇交换路由机制OpenFlow组表选择方法

说明书

本发明涉及路由交换领域，为提出实现在不改变原有软件定义网络数据平面转发机制的条件下，支持基于流簇交换的路由交换机制。为此，本发明，流簇交换路由机制OpenFlow组表选择方法，步骤如下：1)感知底层网络拓扑；2)控制器将可达路径下发到每个交换机上；3)初始化上次到达时间哈希表；4)初始化上次离开时间哈希表；5)初始化超时值；6)根据五元组计算哈希值、到达交换机的时间；7)执行下面的步骤11或执行下面的步骤8；8)执行下面的步骤9或执行下面的步骤10；9)执行下面的步骤11；10)执行下面的步骤11；11)将该包发往下一跳，执行步骤6。本发明主要应用于路由交换场合。

技术领域

本发明涉及路由交换领域，具体说是一种软件定义网络中实现流簇(flowlet)交换(switching)路由机制的OpenFlow组表选择算法。

背景技术

术语解释：

软件定义网络是一种新型的网络架构，它将传统网络的数据平面和控制平面进行分离，从而通过集中控制器的软件平台实现底层转发硬件的可编程化控制。

OpenFlow协议是软件定义网络中数据平面和控制平面之间的通信协议，控制平面的控制器通过OpenFlow协议定义的规则和动作指示数据平面的交换机如何转发网络数据包。

流表是OpenFlow协议中定义的类似于传统网络路由表的表结构，它由若干流表项构成。流表项由规则和动作集组成，若网络数据包符合流表项定义的规则，该数据包就会被执行相应的动作，如：从某个端口转发或者修改源目IP地址等。

组表是OpenFlow协议定义的一种特殊的流表，它由若干组表项构成。每个组表项包括：组表项标识符、组表项类型、组表项计数器和动作桶集构成。组表项类型决定了该组表项的语义，如：all类型的组表项表示该组表项动作桶集中的动作都会被执行，而select类型的组表项表示该组表项动作桶集中的动作只有一个会被执行。动作桶集包含多个动作桶，每个动作桶代表可以对网络数据包进行的一种处理，如：从某个端口转发或者修改数据包某些字段等。

流簇(Flowlet)是指同一个TCP流中一些有相关性的包组成的集合，这里的相关性是指：如果任意相邻的两个包到达同一交换设备之间的时间间隔小于预先定义的超时值，那么把满足这个条件的包看成一个集合，称为一个流簇。

流簇交换(Flowlet switching)是以流簇为粒度的路由交换技术，从属于同一个流簇的包都会从同一个端口转发，不同的流簇可以随机选择转发端口。通常情况下将超时值定义为多路径转发技术中多条路径之间延时差的最大值，这样不会引起TCP重排序现象。

流簇交换是一项重要的路由交换技术，被应用于负载均衡领域。由于区分不同流簇的超时值被设置为大于任何两条负载均衡并行路径的延时之差，所以基于流簇的负载均衡不会引起包的失序，可以提高TCP的性能，提高网络的吞吐量。同时用这种路由交换机制实现负载均衡比较简单，不需要额外的拥塞控制信息，如：当前某条链路的拥塞情况。基于流簇交换的负载均衡具有自适应的负载均衡能力，即能够根据链路的带宽将网络流量近似按比例分配到每条链路上。

在硬件层面实现基于流簇交换的路由交换机制一般需要专用的交换芯片支持，如：cisco(思科)将这种交换机制实现在了自研的硬件交换机中。软件层面的实现一般基于开源的软件交换机OpenvSwitch或者可编程软件交换机P4，但这种实现方式一般都会造成交换机其他交换功能的缺失，变成只支持流簇交换路由机制的软件交换机。目前还没有可以完美对接软件定义网络的实现方案。