[发明专利]一种针对多业务的标准化数据面动态重构方法

摘要

本发明公开了一种针对多业务的标准化数据面动态重构方法，在具有多个控制器的软件定义网络中，利用该方法可动态配置网络的拓扑结构（包括节点数量、链路连接关系、以带宽或延迟为衡量指标的链路权值等参量），使得网络结构灵活可变、网络资源可实时调整；当发生网络拥塞、节点崩溃或链路故障时，运营商可主动地进行干预，以均衡负载、切换链路。与现有技术相比，本发明能够根据需要实时地配置流表，且不依赖具体的协议，具有更强的可管理性与灵活性；本发明提供了标准化的重构方法，具有统一的重构接口，使得底层网络能够针对具体业务采取不同的转发策略，且能够在上层承载多业务；本发明具有良好的安全性，避免了重构造成的安全隐患。

主权项

一种针对多业务的标准化数据面动态重构方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）运营支撑系统部署重构，包括以下子步骤：（1.1）将现有的软件定义网络业务网拓扑修改为所欲的新拓扑，过程如下：（1.1.1）运营商通过运营支撑系统提供的用户交互界面，观察到现有软件定义网络业务网拓扑结构；（1.1.2）使用点选、拖拽的鼠标操作方式或者键盘输入数据的键盘操作方式，修改软件定义网络业务网的拓扑结构；（1.2）运营支撑系统对比调整前后的拓扑结构，求得拓扑发生的变化，即全网拓扑更新数据；（1.3）运营支撑系统调用标准化数据面资源重构接口，将全网拓扑更新数据输入给该接口；（1.4）标准化数据面资源重构接口将全网拓扑更新数据序列化；所述序列化操作遵照Protobuf或其他序列化协议执行；（1.5）标准化数据面资源重构接口将序列化后的全网拓扑更新数据传递给控制器更新协同层；（1.6）控制器更新协同层对全网拓扑更新数据进行分类归纳，得出各个域的拓扑更新；（1.7）控制器更新协同层列出需要重构的控制器，并分别调用这些控制器的控制器更新接口，将该控制器所管控的域的拓扑更新发送给该更新接口；所述调用借助分布式哈希表实现，具体包括以下子步骤：（1.7.1）协同层将拓扑更新数据写入分布式哈希表中该控制器对应的拓扑更新键值；（1.7.2）协同层将分布式哈希表中该控制器对应的重构启动键值设置为真；（1.7.3）分布式哈希表产生事件，触发该控制器启动重构；（2）控制器计算流表：（2.1）被触发的控制器读取分布式哈希表中该控制器对应的拓扑更新键值，以获取本域的拓扑更新；（2.2）控制器更新接口将拓扑更新发送给各个已加载的网络业务；（2.3）各业务利用原有网络拓扑和拓扑更新数据，求出新的网络拓扑；（2.4）各业务利用各自定义的路由算法，根据新的网络拓扑计算该业务的流表，并与该业务原有流表对比，得出该业务流表更新；（2.5）各业务分别将各自的流表更新发送给业务状态聚合层；（2.6）业务状态聚合层收到所有网络业务的流表更新后，合并入聚合层原先所记录的各业务流表中；（2.7）业务状态聚合层根据业务优先级协调各业务流表间的冲突，排除网络安全隐患，得出安全、可用的流表，这一过程具体包括：（2.7.1）聚合层读取各个业务的流表，记录用于匹配报文目的IP的地址范围，称为该业务的流表空间；（2.7.2）聚合层求取各业务的流表空间交集，记为流表冲突项；（2.7.3）聚合层删除低优先级业务的流表空间中的流表冲突项；（2.7.4）聚合层将冲突协调后的流表聚合，得出安全、可用的流表；（2.8）控制器将分布式哈希表中该控制器对应的业务流表聚合完成键值设置为真，以通知运营支撑系统重构进度；（2.9）业务状态聚合层将流表更新写入网络信息库，并记录下需要更新流表的交换机；（2.10）控制器更新接口将物理链路状态更新写入网络信息库；（2.11）控制器将分布式哈希表中该控制器对应的网络信息库更新完成键值设置为真，以通知运营支撑系统重构进度；（3）控制器配置交换机：（3.1）控制器通过安全通道向需要更新流表的交换机发送Configuration消息，命令这些交换机进入重构状态；所述Configuration消息由OpenFlow协议定义，用于控制器设置或查询交换机上的配置信息；（3.2）收到重构命令的交换机停止转发数据报，删除全部流表，并向控制器发送Flow ‑ removed消息，表明开始重构；所述Flow ‑ removed消息由OpenFlow协议定义，用于表示交换机中的流表项被删除掉；（3.3）控制器将分布式哈希表中该控制器对应的数据面停机键值设置为真，以通知运营支撑系统重构进度；（3.4）控制器检索网络信息库，读取各个需要更新的交换机的流表，并在安全通道中利用Modify‑state消息将其发送给对应的交换机；所述Modify‑state消息由OpenFlow协议定义，用于控制器管理交换机流表项和端口状态；（3.5）交换机收到新的流表后，进行保存，并向控制器发送Packet‑in消息，表明配置完毕；所述Packet‑in消息由OpenFlow协议定义，用于向控制器发送通知；（3.6）控制器确认所有交换机配置完毕后，利用Configuration消息，命令各个交换机恢复数据报转发；（3.7）控制器将分布式哈希表中该控制器对应的重构完成键值设置为真，以通知运营支撑系统重构进度；（4）重构结束：运营支撑系统待所有控制器重构完毕后，将分布式哈希表中上文提及的各个键值清零，本次数据面重构结束。