JP6260324B2 - Network system and network management method - Google Patents
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Description
本発明は、複数のコントローラを含むオープンフローネットワークに適用するネットワークシステムおよびネットワーク管理方法に関する。 The present invention relates to a network system and a network management method applied to an OpenFlow network including a plurality of controllers.
近年、安価なスイッチを使った柔軟性の高いネットワークの構築を容易にする、オープンフロー(OpenFlow)が発展してきた。オープンフローは、従来のネットワーク機器が有するパケットの転送機能と経路制御機能を、オープンフロースイッチ(OFS:OpenFlow Switch)とオープンフローコントローラ(OFC:OpenFlow Controller)に分離する。OFSは、パケットの転送機能だけを有し、OFCが、複数のOFS(以下、OFS群という)のパケット転送を集中的に制御する。 In recent years, OpenFlow has been developed that facilitates the construction of highly flexible networks using inexpensive switches. OpenFlow separates the packet transfer function and the path control function of the conventional network device into an OpenFlow switch (OFS) and an OpenFlow controller (OFC). The OFS has only a packet transfer function, and the OFC centrally controls packet transfer of a plurality of OFSs (hereinafter referred to as OFS groups).
オープンフローでは、MACアドレスやIPアドレス、ポート番号などの組み合わせによって決定される一連の通信を「フロー」として定義し、フロー単位での経路制御を実現する。OFCは、オープンフロープロトコルで定義されているメッセージを使用して、OFSにフローエントリを設定する。OFSは、フローエントリの内容に従い、受信したパケットを処理する。 In OpenFlow, a series of communications determined by a combination of a MAC address, an IP address, a port number, and the like is defined as a “flow”, and path control in units of flows is realized. The OFC sets a flow entry in the OFS using a message defined by the open flow protocol. OFS processes the received packet according to the contents of the flow entry.
OFCの1つとして、仮想ネットワーク機能を提供するコントローラがある。そのようなOFCは、ユーザからの要求に従い、OFS群が仮想的なブリッジや仮想的なルータとして振る舞うように、フローエントリを計算する。そして、OFCは、計算したフローエントリをOFS群に設定する。OFSに設定できるフローエントリの数には限りがある。従って、OFCは、フローエントリ数を節約するために、実際に通信が発生しているフローに関するフローエントリだけをOFSに設定することが多い。具体的には、OFCは、OFSが、オープンフローメッセージの一種であるPacketInメッセージを受信したことを契機に、仮想ネットワークの設定と物理ネットワークのトポロジ情報とをもとに、通信の経路を計算する。そして、OFCは、アイドルタイムアウト値やハードタイムアウト値を設定した、動的なフローエントリをOFSに設定する。 One of the OFCs is a controller that provides a virtual network function. Such an OFC calculates a flow entry according to a request from a user so that the OFS group behaves as a virtual bridge or a virtual router. Then, the OFC sets the calculated flow entry in the OFS group. There is a limit to the number of flow entries that can be set in the OFS. Therefore, in order to save the number of flow entries, the OFC often sets only the flow entries related to the flow in which communication actually occurs in the OFS. Specifically, the OFC calculates a communication route based on the virtual network setting and the physical network topology information when the OFS receives a PacketIn message which is a kind of OpenFlow message. . Then, the OFC sets a dynamic flow entry in which an idle timeout value and a hard timeout value are set in the OFS.
また、近年、OFCの種類が増加し、オープンフローネットワークに対する要求が多種多様化されてきたことに伴って、複数台の異種OFCを管理する統合コントローラが開発されている。同じような仮想ネットワークを提供するOFCであっても、OFCの種類ごとにユーザに提供するAPI(Application Programming Interface)が異なる。統合コントローラは、OFC毎のAPIの差異を隠蔽し、ユーザに対して共通のAPIを提供する。このような統合コントローラを導入することで、ユーザは、異種OFCの制御を容易に行うことができる。また、異種OFCへの移行を容易に行うことができる。「異種OFCへの移行」とは、あるOFCが管理するOFSを別の種類のOFCの管理下に移行することである。 In recent years, with the increase in the number of OFC types and the diversification of demands for OpenFlow networks, integrated controllers for managing a plurality of heterogeneous OFCs have been developed. Even in an OFC that provides a similar virtual network, an API (Application Programming Interface) provided to a user is different for each type of OFC. The integrated controller conceals API differences between OFCs and provides a common API to users. By introducing such an integrated controller, the user can easily control the heterogeneous OFC. In addition, it is possible to easily shift to a different type of OFC. “Migration to a different OFC” means that an OFS managed by a certain OFC is transferred to the management of another type of OFC.
特許文献1には、複数のOFCを含むオープンフローネットワークにおいて、OFSが、OFCの情報を要求する問い合わせをネットワーク内にブロードキャストで送信し、当該問い合わせに対する返信情報に基づいて、フローエントリの問い合わせ先となるOFCを選定する技術が記載されている。
In
ここで、統合コントローラが複数の異種OFCを管理する環境において、異種OFCへの移行を行う場合を考える。以下、移行元であるOFCを移行元OFCと呼ぶ。また、移行先となるOFCを移行先OFCと呼ぶ。 Here, consider a case where the integrated controller performs a transition to a different OFC in an environment where a plurality of different OFCs are managed. Hereinafter, the OFC that is the migration source is referred to as the migration source OFC. The OFC that is the migration destination is referred to as the migration destination OFC.
OFCは、ユーザからの要求に従い、物理ネットワークの状態に合わせて、OFSにフローエントリを設定する。ユーザからの要求を満たすフローエントリは何種類もある。また、OFCの種類ごとにOFSに設定するフローエントリは、それぞれ大きく異なる。そのため、あるOFCが設定したフローエントリの内容の意図を、そのOFCと異なる種類のOFCが解釈することは難しい。 The OFC sets a flow entry in the OFS according to the request from the user in accordance with the state of the physical network. There are many types of flow entries that satisfy user requests. In addition, the flow entries set in the OFS for each type of OFC are greatly different. For this reason, it is difficult for an OFC of a type different from the OFC to interpret the intention of the content of the flow entry set by a certain OFC.
そのため、あるOFCが制御しているOFSを、他の異種OFCの制御下に移行する際、移行先OFCは、移行元OFCがOFSに設定したフローエントリを維持、管理することはできない。よって、移行先OFCは、移行後すぐにOFSに設定されているフローエントリを削除する。その後、移行先OFCは、フローエントリをOFSに設定し直す。 Therefore, when an OFS controlled by a certain OFC is transferred under the control of another heterogeneous OFC, the transfer destination OFC cannot maintain and manage the flow entry set in the OFS by the transfer source OFC. Therefore, the transfer destination OFC deletes the flow entry set in the OFS immediately after the transfer. Thereafter, the migration destination OFC resets the flow entry to OFS.
このように、移行直後は、OFSにフローエントリがあまり設定されていない状態となる。従って、移行前にはOFSに設定されていたフローエントリに従い転送されていたパケットも、移行直後は当該パケットに該当するフローエントリがOFSに設定されていないため、全てOFCを経由して転送される。そのため、移行直後は、移行先OFCの負荷が増加し、オープンフローネットワークのネットワークスループットが一時的に低下する。 In this way, immediately after the migration, there are few flow entries set in the OFS. Therefore, all the packets transferred according to the flow entry set in the OFS before the transfer are transferred via OFC immediately after the transfer because the flow entry corresponding to the packet is not set in the OFS. . Therefore, immediately after the migration, the load of the migration destination OFC increases, and the network throughput of the OpenFlow network temporarily decreases.
そこで、本発明は、オープンフローネットワークにおいて、コントローラが制御するスイッチ群を別のコントローラの管理下に移行する場合に、ネットワークのスループットの低下を軽減することができるネットワークシステムおよびネットワーク管理方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a network system and a network management method capable of reducing a decrease in network throughput when a switch group controlled by a controller is transferred to another controller in an OpenFlow network. For the purpose.
本発明によるネットワークシステムは、フローエントリに基づいてパケットを転送するスイッチを制御する複数の制御装置と、複数の制御装置を管理する統合装置とを備え、統合装置は、制御装置が制御するスイッチを当該制御装置とは別の制御装置の管理下に移行させる際に、移行元の制御装置から取得した、物理ネットワークのトポロジ情報と仮想ネットワークの設定情報とフロー情報とを、移行先の制御装置に渡す移行処理部を含み、各制御装置は、自装置が移行先となった場合に、統合装置から受け取った各情報をもとに、移行後に自装置の管理下に配置されるスイッチに設定するフローエントリを計算する移行準備を行う移行準備部を含むことを特徴とする。 A network system according to the present invention includes a plurality of control devices that control a switch that transfers a packet based on a flow entry, and an integrated device that manages the plurality of control devices. The integrated device includes a switch that is controlled by the control device. When migrating to a control device other than the control device, the physical network topology information, virtual network setting information and flow information acquired from the migration source control device are transferred to the migration destination control device. Each control device includes a transfer processing unit to be transferred, and when the own device becomes the transfer destination, sets each switch to a switch arranged under the management of the own device based on each information received from the integrated device It includes a transition preparation unit that prepares a transition for calculating a flow entry.
本発明によるネットワーク管理方法は、フローエントリに基づいてパケットを転送するスイッチを制御する複数の制御装置と、複数の制御装置を管理する統合装置とを備えるネットワークシステムにおけるネットワーク管理方法であって、統合装置が、制御装置が制御するスイッチを当該制御装置とは別の制御装置の管理下に移行させる際に、移行元の制御装置から取得した、物理ネットワークのトポロジ情報と仮想ネットワークの設定情報とフロー情報とを、移行先の制御装置に渡し、移行先の制御装置が、統合装置から受け取った各情報をもとに、移行後に自装置の管理下に配置されるスイッチに設定するフローエントリを計算する移行準備を行うことを特徴とする。 A network management method according to the present invention is a network management method in a network system including a plurality of control devices that control a switch that forwards a packet based on a flow entry, and an integrated device that manages the plurality of control devices. When a device shifts a switch controlled by the control device to the management of a control device different from the control device, the physical network topology information, the virtual network setting information, and the flow acquired from the transfer source control device Information is transferred to the destination control unit, and the destination control unit calculates the flow entry to be set on the switch placed under the management of the own unit after migration based on the information received from the integrated unit It is characterized by preparing for the transition.
本発明によれば、オープンフローネットワークにおいて、コントローラが制御するスイッチ群を別のコントローラの管理下に移行する場合に、ネットワークのスループットの低下を軽減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when the switch group which a controller controls is transferred to the management of another controller in an open flow network, the fall of the throughput of a network can be reduced.
実施形態1.
以下、本発明の第1の実施形態を図面を参照して説明する。
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施形態では、統合コントローラが仮想ネットワーク機能を提供するOFCを管理するネットワークシステムを例にする。OFCの種類に応じて仮想ネットワークの設定インターフェースは異なるが、本実施形態では、統合コントローラのドライバ部がその差異を吸収し、共通のインターフェースをユーザに対して提供する。 In this embodiment, a network system in which an integrated controller manages an OFC that provides a virtual network function is taken as an example. Although the setting interface of the virtual network differs depending on the type of OFC, in this embodiment, the driver unit of the integrated controller absorbs the difference and provides a common interface to the user.
また、本実施形態では、移行元OFCに特殊な機能(例えば、後述する移行状態管理部240および擬似パケット生成部250により実現される機能)を実装する必要はない。移行元OFCは、多くのOFCが一般的に備えている機能だけを利用する。
In the present embodiment, it is not necessary to mount a special function (for example, a function realized by the migration
図1は、本発明によるネットワークシステムの第1の実施形態の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a network system according to the present invention.
図1に示すように、本実施形態におけるネットワークシステムは、統合コントローラ10と、移行先OFCとなるOFC200とを備える。統合コントローラ10には、OFC200の他に、移行元OFCとなるOFC100が接続されている。なお、ネットワークシステムは、移行先OFCをいくつ含んでいてもよい。また、移行元OFCは、統合コントローラ10にいくつ接続されていてもよい。
As illustrated in FIG. 1, the network system according to the present embodiment includes an integrated
本実施形態では、統合コントローラ10が、移行元OFC(OFC100)が制御するOFS群を、移行先OFC(OFC200)の管理下に移行する。
In this embodiment, the
OFC100は、制御回線を介して、複数台のOFSを含むOFS群1000と接続される。
The
OFC200は、OFC100と異なる種類のOFCである。OFC200は、OFC100と同様の仮想ネットワーク設定を受け入れることができる。しかし、OFC200とOFC100とは、同じ仮想ネットワーク設定に対して、それぞれ異なるフローエントリを計算し、OFS群1000に設定する。
The
統合コントローラ10は、制御回線を介して、各OFCと接続される。
The
OFS群1000を構成する各OFSは、オープンフロープロトコルに従ったメッセージを、OFC100と交換する。そして、各OFSは、OFCから設定されたフローエントリに従い、パケットの書き換え、転送などを行う。移行処理後は、OFC100の代わりにOFC200が、OFS群1000を制御し、フローエントリを設定する。
Each OFS constituting the
図2は、移行元OFC(OFC100)の構成を示すブロック図である。図2に示すように、OFC100は、OF(OpenFlow)メッセージ処理部110と、物理ネットワーク管理部120と、仮想ネットワーク管理部130とを含む。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the migration source OFC (OFC 100). As illustrated in FIG. 2, the
OFメッセージ処理部110は、OFSと、オープンフロープロトコルに従ったメッセージの交換を行う。
The OF
物理ネットワーク管理部120は、物理ネットワークのトポロジ情報(以下、物理ネットワーク情報という)を保持する。
The physical
仮想ネットワーク管理部130は、仮想ネットワークの設定情報(以下、仮想ネットワーク設定情報という)を保持する。
The virtual
OFC100は、統合コントローラ10から通知される仮想ネットワークの設定に従い、OFS群1000を制御する。具体的には、OFC100は、統合コントローラ10から仮想ネットワーク設定情報を受け取り、仮想ネットワーク管理部130に格納する。OFC100は、OFメッセージ処理部110がOFSからPacketInメッセージを受信したことを契機に、上記仮想ネットワーク設定情報に従い、対象パケットの転送先物理スイッチポートを計算する。そして、OFC100は、物理ネットワーク管理部120が保持する物理ネットワーク情報に従い、そのパケットの転送元と転送先の間の経路上のOFSに対してフローエントリを設定する。
The
図3は、移行先OFCの第1の実施形態の構成を示すブロック図である。図3に示すように、移行先OFC(OFC200)は、OFメッセージ処理部210と、物理ネットワーク管理部220と、仮想ネットワーク管理部230と、移行状態管理部240と、擬似パケット生成部250とを含む。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the migration destination OFC. As shown in FIG. 3, the migration destination OFC (OFC 200) includes an OF
なお、OFメッセージ処理部210、物理ネットワーク管理部220および仮想ネットワーク管理部230は、図2に示す、OFC100のOFメッセージ処理部110、物理ネットワーク管理部120および仮想ネットワーク管理部130と同様である。
The OF
移行状態管理部240は、移行後にOFSに設定するフローエントリを計算するために必要な情報を管理する。
The migration
擬似パケット生成部250は、移行元OFCがOFS群1000から受信したであろうPacketInメッセージを含む擬似パケットを生成する。
The pseudo
なお、OFメッセージ処理部210、物理ネットワーク管理部220、仮想ネットワーク管理部230、移行状態管理部240および擬似パケット生成部250は、例えば、プログラムに従って動作するコンピュータのCPUによって実現される。当該プログラムは、例えば、OFC200の記憶装置(図示せず)に記憶される。OFC200のCPUは、そのプログラムを読み込み、そのプログラムに従って、OFメッセージ処理部210、物理ネットワーク管理部220、仮想ネットワーク管理部230、移行状態管理部240および擬似パケット生成部250として動作する。また、OFメッセージ処理部210、物理ネットワーク管理部220、仮想ネットワーク管理部230、移行状態管理部240および擬似パケット生成部250が別々のハードウェアで実現されていてもよい。
The OF
図4は、統合コントローラ10の第1の実施形態の構成を示すブロック図である。図4に示すように、統合コントローラ10は、設定受付部11と、移行処理部12と、ドライバ部13(ドライバ部13−1,13−2)とを含む。なお、ドライバ部13−1は、OFC100用に設置されたドライバである。ドライバ部13−2は、OFC200用に設置されたドライバである。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the
設定受付部11は、ユーザからの設定変更リクエストを受け付ける。設定変更リクエストを受け付けるインターフェースとして、REST(REpresentational State Transfer) APIなどが考えられる。ユーザからのリクエストには、コントローラの識別子が含まれる。そのため、設定受付部11は、その識別子に応じてコントローラの種別を判別し、リクエストを適切なドライバ部13に渡すことができる。
The
設定受付部11は、ユーザからの移行処理開始リクエストを受け付ける。
The
移行処理部12は、ユーザからの移行処理開始リクエストを、設定受付部11を介して受け取ると、移行処理を開始する。移行処理部12は、移行処理時には、移行処理に必要な情報を移行元OFC100から取得し、移行先OFC200に渡す。
When the
ドライバ部13は、設定受付部11から受け取ったリクエストを、制御対象であるOFCが処理可能な形式に変換し、変換後のリクエストを当該OFCに送る。ドライバ部13は、制御するOFCの種別ごとに、統合コントローラ10に設置される。
The driver unit 13 converts the request received from the
なお、設定受付部11、移行処理部12およびドライバ部13は、例えば、プログラムに従って動作するコンピュータのCPUによって実現される。当該プログラムは、例えば、統合コントローラ10の記憶装置(図示せず)に記憶される。統合コントローラ10のCPUは、そのプログラムを読み込み、そのプログラムに従って、設定受付部11、移行処理部12およびドライバ部13として動作する。また、設定受付部11、移行処理部12およびドライバ部13が別々のハードウェアで実現されていてもよい。
The
次に、本実施形態の動作を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
まず、OFC200の擬似パケット生成部250における、擬似パケットの生成処理を説明する。
First, pseudo packet generation processing in the pseudo
図5は、動的フロー情報と、動的フロー情報から生成される擬似パケットの一例を示す説明図である。図6は、動的フロー情報と、動的フロー情報から生成される擬似パケットの他の一例を示す説明図である。なお、動的フロー情報は、OFCによって動的に生成されるフロー情報である。動的フロー情報には、動的なフローを示す情報が含まれる。動的なフローとは、オープンフローネットワークを利用する端末間の通信のことをいう。フロー情報は、図5(A)、図6(A)に示すように、フローの入り口のポート、マッチ条件、アクションから構成される。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the dynamic flow information and a pseudo packet generated from the dynamic flow information. FIG. 6 is an explanatory diagram showing another example of the dynamic flow information and a pseudo packet generated from the dynamic flow information. The dynamic flow information is flow information that is dynamically generated by the OFC. The dynamic flow information includes information indicating a dynamic flow. A dynamic flow refers to communication between terminals using an open flow network. As shown in FIGS. 5 (A) and 6 (A), the flow information is composed of a flow entrance port, a match condition, and an action.
移行先OFC(OFC200)の擬似パケット生成部250は、各フロー情報中の最も上位の層のプロトコルヘッダを含むパケットを、擬似パケットとして生成する。例えば、マッチ条件に送信元MACアドレスだけを含む、図5(A)に示すフロー情報に対しては、図5(B)に示すように、Ethernet(登録商標)ヘッダを含む擬似パケットを生成する。また例えば、マッチ条件に宛先IPアドレスを含む、図6(A)に示すフロー情報に対しては、図6(B)に示すように、EthernetヘッダとIPヘッダを含む擬似パケットを生成する。
The pseudo
フロー情報から再現できない値に関しては、擬似パケット生成部250は、ランダムに値を生成し、擬似パケットに設定する。図6(B)に示す擬似パケットのIPヘッダの送信元アドレス「192.168.50.1」は、擬似パケット生成部250によってランダムに生成された値の一例である。擬似パケットは、OFC200の外に送信されないので、このように任意の値を設定しても問題ない。また、OFC200が、擬似パケットから本来通信に使われていないフローエントリを生成したとしても、OFSのフローテーブルのエントリ数を無駄に増加させる以外に大きな問題は起こらない。
For values that cannot be reproduced from the flow information, the
次に、本実施形態における、異種OFCへの移行時におけるネットワークシステムの処理を説明する。図7は、ネットワークシステムの第1の実施形態の動作を示すフローチャートである。 Next, the processing of the network system at the time of shifting to the different OFC in this embodiment will be described. FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the first embodiment of the network system.
統合コントローラ10の移行処理部12は、設定受付部11を介して、移行処理開始リクエストを受け取ると、ドライバ部13−1を介して、OFC100の仮想ネットワーク管理部130から以下の情報を取得する。(ステップS101)。
・仮想ネットワーク設定情報
・動的フロー情報
When the
・ Virtual network setting information ・ Dynamic flow information
この動的フロー情報は、OFC100が、自身が保持する物理ネットワーク情報、仮想ネットワーク設定情報などによって示される設定に基づき、動的に作成したフローの情報である。
This dynamic flow information is flow information dynamically created by the
図8は、仮想ネットワーク設定情報の一例を示す説明図である。図8に示す例では、MACアドレスをキーにオープンフローネットワークに繋がる各端末を、仮想的に作成したブリッジに割り当てることができる機能を、OFC100とOFC200が提供していることを想定している。
FIG. 8 is an explanatory diagram of an example of virtual network setting information. In the example illustrated in FIG. 8, it is assumed that the
統合コントローラ10の移行処理部12は、ドライバ部13−1を介して、OFC100の物理ネットワーク管理部120から物理ネットワーク情報を取得する(ステップS102)。
The
移行処理部12は、ステップS101,S102の処理で取得した情報を、ドライバ部13−2を介して、OFC200の移行状態管理部240に送信する(ステップS103)。これにより、OFC200は、自装置が移行先となったことを認識することができる。そして、OFC200は、移行準備(ステップS104〜S108の処理)を開始する。
The
OFC200の移行状態管理部240は、統合コントローラ10から取得した仮想ネットワーク設定情報を、仮想ネットワーク管理部230に設定する(ステップS104)。
The migration
移行状態管理部240は、統合コントローラ10から取得した物理ネットワーク情報を、物理ネットワーク管理部220に設定する(ステップS105)。物理ネットワーク管理部220は、ステップS112の処理が完了するまで、移行状態管理部240から設定された物理ネットワーク情報に基づいて動作する。
The migration
移行状態管理部240は、統合コントローラ10から取得した動的フロー情報を擬似パケット生成部250に入力する。そして、擬似パケット生成部250は、入力した動的フロー情報をもとに擬似パケットを生成する(ステップS106)。
The transition
移行状態管理部240は、擬似パケット生成部250が生成した擬似パケットを、仮想ネットワーク管理部230に入力する(ステップS107)。
The migration
仮想ネットワーク管理部230は、上記擬似パケットと、仮想ネットワーク設定情報と、物理ネットワーク情報とをもとに、移行後にOFSに設定するフローエントリを計算する。仮想ネットワーク管理部230は、OFS接続時と同様の方法で、つまりOFSからPacketInメッセージを受信したときと同様の方法で、フローエントリを計算する(ステップS108)。
The virtual
仮想ネットワーク管理部230が全ての動的なフローに対応するフローエントリを計算した後、移行状態管理部240は、移行準備完了を統合コントローラ10に通知する(ステップS109)。
After the virtual
統合コントローラ10の移行処理部12は、OFC100にOFS群1000との切断を要求する(ステップS110)。この時、OFC100との接続が切断されたOFS群1000が、切断後すぐにOFC200に接続しにいくよう、OFS群1000を設定する必要がある。例えば、ユーザ等が予め、OFS群1000の各OFSに、OFC100の次に接続優先度が高いOFCとして、OFC200のIPアドレスを設定する。
The
OFC200の物理ネットワーク管理部220は、OFS群1000が自装置と接続されると、OFS群1000の各OFSに設定されている全フローエントリを削除する(ステップS111)。
When the
物理ネットワーク管理部220は、仮想ネットワーク管理部230がステップS108で計算したフローエントリを、各OFSに設定する(ステップS112)。
The physical
以降、物理ネットワーク管理部220は、実際の物理ネットワークの変化に応じて、自身が保持する物理ネットワーク情報を更新する。
Thereafter, the physical
以上に説明したように、本実施形態では、統合コントローラが、移行元OFCから物理ネットワーク情報、仮想ネットワーク設定情報および動的フロー情報を取得する。そして、統合コントローラが、それらの情報を移行先OFCに渡す。そして、移行先OFCが、統合コントローラから受け取った情報をもとに、移行元OFCがOFS群から受信したであろうPacketInメッセージを擬似的に生成し、OFSに設定すべきフローエントリを計算する。そして、移行先OFCが、このフローエントリを移行後すぐにOFSに設定する。このような構成により、異種OFCへの移行の際、移行先OFCは、移行元OFCがOFSに設定したフローエントリを維持、管理することが可能となる。つまり、異種OFCへの移行直後であっても、OFSにフローエントリが設定された状態にすることができる。従って、異種OFCへの移行時に発生するネットワークのスループット低下を軽減できる。 As described above, in this embodiment, the integrated controller acquires physical network information, virtual network setting information, and dynamic flow information from the migration source OFC. Then, the integrated controller passes the information to the migration destination OFC. Then, based on the information received from the integrated controller, the migration destination OFC generates a PacketIn message that the migration source OFC would have received from the OFS group, and calculates a flow entry to be set in the OFS. Then, the transfer destination OFC sets this flow entry in the OFS immediately after the transfer. With such a configuration, when migrating to a different OFC, the migration destination OFC can maintain and manage the flow entry set in the OFS by the migration source OFC. That is, even immediately after the transition to the different OFC, the flow entry can be set in the OFS. Therefore, it is possible to reduce a decrease in network throughput that occurs during the transition to a different type of OFC.
なお、本実施形態では、移行先OFC(OFC200)のみが、移行状態管理部および擬似パケット生成部を含む場合について説明したが、移行元OFCが、移行状態管理部および擬似パケット生成部を含んでいてもよい。 In the present embodiment, the case has been described in which only the migration destination OFC (OFC 200) includes the migration state management unit and the pseudo packet generation unit. However, the migration source OFC includes the migration state management unit and the pseudo packet generation unit. May be.
実施形態2.
以下、本発明の第2の実施形態を図面を参照して説明する。
Embodiment 2. FIG.
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図9は、移行先OFCの第2の実施形態の構成を示すブロック図である。 FIG. 9 is a block diagram illustrating the configuration of the second embodiment of the migration destination OFC.
図9に示すように、第2の実施形態における移行先OFC(OFC300)は、第1の実施形態の構成に加えて、移行処理時にだけ動作する、移行処理用物理ネットワーク管理部310と、移行処理用仮想ネットワーク管理部320とを含む。
As shown in FIG. 9, in addition to the configuration of the first embodiment, the migration destination OFC (OFC 300) in the second embodiment includes a migration processing physical
図9に示す構成により、移行先OFCは、既にOFSを制御している稼働状態であっても、別のOFCが制御しているOFSを受け入れることができる。なお、移行先OFCは、移行元OFCの仮想ネットワークと物理ネットワークの情報を取得し、自身が保持する既存の情報と統合する必要がある。移行先OFCは、この統合した情報をもとに、移行後にOFS群に設定すべきフローエントリを計算する。移行先OFCが物理ネットワークを統合するためには、移行先OFCは、統合コントローラ10が保持する物理ネットワークの境界情報を取得しておく必要がある。
With the configuration illustrated in FIG. 9, the migration destination OFC can accept an OFS controlled by another OFC even in an operating state in which the OFS is already controlled. Note that the migration destination OFC needs to acquire the virtual network and physical network information of the migration source OFC and integrate it with existing information held by itself. The migration destination OFC calculates a flow entry to be set in the OFS group after migration based on the integrated information. In order for the migration destination OFC to integrate physical networks, the migration destination OFC needs to acquire physical network boundary information held by the
ここで、物理ネットワークの境界情報とは、物理ネットワークの境界を示す情報であって、例えば、2つの物理ネットワークの接する位置にある2つのポート(例えば、「スイッチ1のポート30」と「スイッチ2のポート40」など)を表す情報である。本実施形態では、物理ネットワークの境界情報は、ユーザ等によって予め移行処理用物理ネットワーク管理部310に格納される。なお、統合コントローラ10の移行処理部12が、OFC100,200の物理ネットワーク管理部から取得した物理ネットワーク情報に基づいて、物理ネットワークの境界情報を生成するようにしてもよい。
Here, the boundary information of the physical network is information indicating the boundary of the physical network, and for example, two ports (for example, “
なお、移行処理用物理ネットワーク管理部310および移行処理用仮想ネットワーク管理部320は、例えば、プログラムに従って動作するコンピュータのCPUによって実現される。当該プログラムは、例えば、OFC300の記憶装置(図示せず)に記憶される。OFC300のCPUは、そのプログラムを読み込み、そのプログラムに従って、移行処理用物理ネットワーク管理部310および移行処理用仮想ネットワーク管理部320として動作する。また、移行処理用物理ネットワーク管理部310および移行処理用仮想ネットワーク管理部320が別々のハードウェアで実現されていてもよい。
The migration processing physical
本実施形態における、異種OFCへの移行時におけるネットワークシステムの処理を説明する。図10は、ネットワークシステムの第2の実施形態の動作を示すフローチャートである。 The processing of the network system at the time of transition to the heterogeneous OFC in this embodiment will be described. FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the second embodiment of the network system.
統合コントローラ10の移行処理部12は、ドライバ部13−1を介して、OFC100の仮想ネットワーク管理部130から以下の情報を取得する(ステップS201)。
・仮想ネットワーク設定情報
・動的フロー情報
The
・ Virtual network setting information ・ Dynamic flow information
移行処理部12は、ドライバ部13−1を介して、OFC100の物理ネットワーク管理部120から物理ネットワーク情報を取得する(ステップS202)。
The
移行処理部12は、ステップS201,S202の処理で取得した情報を、ドライバ部13−2を介して、OFC300の移行状態管理部240に送信する(ステップS203)。
The
OFC300の移行状態管理部240は、統合コントローラ10から取得した仮想ネットワーク設定情報と、仮想ネットワーク管理部230が保持する仮想ネットワーク設定情報とを統合し、移行処理用仮想ネットワーク管理部320に設定する(ステップS204)。
The migration
移行状態管理部240は、物理ネットワークの境界情報をもとに、統合コントローラ10から取得した物理ネットワーク情報と、物理ネットワーク管理部220が保持する物理ネットワーク情報とを統合し、移行処理用物理ネットワーク管理部310に設定する(ステップS205)。これ以降、物理ネットワーク管理部220は、OFメッセージ処理部210が受信したネットワークに関するイベント(PacketInメッセージなど)を、移行処理用物理ネットワーク管理部310に通知する。これにより、移行処理時に発生したイベントに基づくフローエントリの生成や変更が、移行処理用物理ネットワーク管理部310に反映される。
The migration
移行状態管理部240は、統合コントローラ10から取得した動的フロー情報を擬似パケット生成部250に入力する。そして、擬似パケット生成部250は、入力した動的フロー情報をもとに擬似パケットを生成する(ステップS206)。
The transition
移行状態管理部240は、ステップS206の処理で生成した擬似パケットを、移行処理用物理ネットワーク管理部310に入力する(ステップS207)。
The migration
移行処理用物理ネットワーク管理部310は、上記擬似パケットと、移行処理用仮想ネットワーク管理部320から取得する仮想ネットワーク設定情報と、物理ネットワーク情報をもとに、移行後にOFSに設定するフローエントリを計算する(ステップS208)。このとき、移行処理用物理ネットワーク管理部310は、物理ネットワーク管理部220から上記通知を受けている場合には、通知に対応するイベントにもとづいて、フローエントリを更新する。
The migration processing physical
移行処理用物理ネットワーク管理部310が全ての動的なフローに対応するフローエントリを計算した後、移行状態管理部240は、移行準備完了を統合コントローラ10に通知する(ステップS209)。
After the migration processing physical
統合コントローラ10の移行処理部12は、OFC100にOFS群1000との切断を要求する(ステップS210)。
The
OFC300の物理ネットワーク管理部220は、OFS群1000が自装置と接続されると、OFS群1000の各OFSに設定されている全フローエントリを削除する(ステップS211)。
When the
移行状態管理部240は、移行処理用仮想ネットワーク管理部320が保持する情報を仮想ネットワーク管理部230にコピーする(ステップS212)。
The migration
物理ネットワーク管理部220は、移行処理前の稼働状態において計算したフローエントリと、移行処理用物理ネットワーク管理部310が保持するフローエントリとの差分を、OFS群1000に設定する(ステップS213)。
The physical
移行状態管理部240は、移行処理用物理ネットワーク管理部310が保持する情報を物理ネットワーク管理部220にコピーする(ステップS214)。
The migration
以降、物理ネットワーク管理部220は、実際の物理ネットワークの変化に応じて、自身が保持する物理ネットワーク情報を更新する。また、物理ネットワーク管理部220は、移行処理用物理ネットワーク管理部310へのイベントの通知を止める。
Thereafter, the physical
以上に説明したように、本実施形態では、移行先OFC(OFC300)が、自装置が保持する情報(物理ネットワーク情報および仮想ネットワーク設定情報)と、統合コントローラ10から取得した情報とを統合する。そして、移行先OFCが、統合した情報をもとにフローエントリを計算する。それにより、移行先OFCは、自装置が物理ネットワーク情報や仮想ネットワーク設定情報を既に保持している状態、例えば、OFSを既に制御している稼働状態であっても、別のOFCが制御しているOFSを受け入れることができる。
As described above, in the present embodiment, the migration destination OFC (OFC 300) integrates information (physical network information and virtual network setting information) held by the own apparatus and information acquired from the integrated
本発明によるネットワークシステムは、例えばデータセンタなどに適用される。 The network system according to the present invention is applied to, for example, a data center.
次に、本発明の概要を説明する。図11は、本発明によるネットワークシステムの最小構成を示すブロック図である。図11に示すように、本発明によるネットワークシステムは、フローエントリに基づいてパケットを転送するスイッチ(図1に示すOFS群1000における各OFSに相当)を制御する複数の制御装置30−1〜30−nと、複数の制御装置30−1〜30−nを管理する統合装置20(図1に示す統合コントローラ10に相当)とを備え、統合装置20は、制御装置(例えば、図1に示すOFC100に相当)が制御するスイッチを当該制御装置とは別の制御装置(例えば、図1に示すOFC200に相当)の管理下に移行させる際に、移行元の制御装置から取得した、物理ネットワークのトポロジ情報と仮想ネットワークの設定情報とフロー情報とを、移行先の制御装置に渡す移行処理部21(図4に示す統合コントローラ10における移行処理部12に相当)を含み、各制御装置は、自装置が移行先となった場合に、統合装置20から受け取った各情報をもとに、移行後に自装置の管理下に配置されるスイッチに設定するフローエントリを計算する移行準備(図7に示すステップS104〜S108の処理、または図10に示すステップS204〜S208の処理に相当)を行う移行準備部31(図3に示すOFC200における移行状態管理部240および擬似パケット生成部250、または図9に示すOFC300における移行状態管理部240、擬似パケット生成部250、移行処理用物理ネットワーク管理部310および移行処理用仮想ネットワーク管理部320に相当)を含む。
Next, the outline of the present invention will be described. FIG. 11 is a block diagram showing the minimum configuration of the network system according to the present invention. As shown in FIG. 11, the network system according to the present invention includes a plurality of control devices 30-1 to 30-30 that control switches (corresponding to each OFS in the
そのような構成によれば、制御装置が制御するスイッチを当該制御装置とは別の制御装置の管理下に移行させる際、移行元の制御装置と移行先の制御装置との種類が異なる場合であっても、移行先の制御装置は、移行元の制御装置がスイッチに設定したフローエントリを維持、管理することができる。そのため、移行直後であっても、スイッチにフローエントリが設定された状態とすることができる。従って、制御装置が制御するスイッチを当該制御装置とは別の制御装置の管理下に移行させる際に発生するネットワークのスループット低下を軽減できる。 According to such a configuration, when the switch controlled by the control device is transferred under the control of a control device different from the control device, the type of the transfer source control device and the transfer destination control device are different. Even in such a case, the transfer destination control device can maintain and manage the flow entry set in the switch by the transfer source control device. Therefore, even immediately after the transition, the flow entry can be set in the switch. Therefore, it is possible to reduce a decrease in the throughput of the network that occurs when the switch controlled by the control device is transferred to the control of a control device different from the control device.
また、移行処理部21は、移行先の制御装置から移行準備完了の通知を受けると、移行対象となるスイッチを移行元の制御装置から切断し、移行先の制御装置の移行準備部31は、移行対象となるスイッチが自装置と接続されると、当該スイッチに登録されているフローエントリを削除した後、移行準備において計算したフローエントリを当該スイッチに登録してもよい。そのような構成によれば、移行対象となるスイッチに、移行先の制御装置に対応するフローエントリを設定することができる。従って、移行元の制御装置と移行先の制御装置との種類が異なる場合であっても、移行先の制御装置は、自装置の管理下に移行されたスイッチを確実に制御することが可能となる。
When the
また、移行先の制御装置の移行準備部31は、統合装置20から受け取ったフロー情報から、移行元の制御装置がスイッチから受信したであろうメッセージを含む擬似パケットを生成し、仮想ネットワークの設定情報と物理ネットワークのトポロジ情報と擬似パケットとをもとに、フローエントリを計算してもよい。そのような構成によれば、例えば、移行元の制御装置が受信したであろうPacketInメッセージを含む擬似パケットを生成することにより、移行元の制御装置がスイッチと接続した時と同様の方法により、フローエントリを計算することができる。
Also, the
また、移行先の制御装置の移行準備部31は、自装置が保持する仮想ネットワークの設定情報と、統合装置20から受け取った仮想ネットワークの設定情報とを統合し、さらに、物理ネットワークの境界を示す情報をもとに、自装置が保持する物理ネットワークのトポロジ情報と、統合装置20から受け取った物理ネットワークのトポロジ情報とを統合し、統合した物理ネットワークのトポロジ情報と統合した仮想ネットワークの設定情報と擬似パケットとをもとに、フローエントリを計算してもよい。そのような構成によれば、移行先の制御装置が、既にスイッチを制御している稼働状態であっても、移行元の制御装置が制御しているスイッチを受け入れることができる。
In addition, the
また、移行先の制御装置の移行準備部31は、移行準備中にスイッチからメッセージを受信した場合には、当該メッセージに基づいて、スイッチに設定するフローエントリを更新してもよい。そのような構成によれば、移行先の制御装置が稼働状態であって、移行準備中にスイッチからPacketInメッセージなどのイベントを受信した場合には、当該イベントに基づくフローエントリの生成や変更を、スイッチに設定するフローエントリに反映させることができる。
Further, when the
10 統合コントローラ
11 設定受付部
12、21 移行処理部
13−1、13−2 ドライバ部
20 統合装置
30−1〜30−n 制御装置
31 移行準備部
100、200、300 OFC
110、210 OFメッセージ処理部
120、220 物理ネットワーク管理部
130、230 仮想ネットワーク管理部
240 移行状態管理部
250 擬似パケット生成部
310 移行処理用物理ネットワーク管理部
320 移行処理用仮想ネットワーク管理部
DESCRIPTION OF
110, 210 OF
Claims (7)
前記複数の制御装置を管理する統合装置とを備え、
前記統合装置は、
制御装置が制御するスイッチを当該制御装置とは別の制御装置の管理下に移行させる際に、移行元の制御装置から取得した、物理ネットワークのトポロジ情報と仮想ネットワークの設定情報とフロー情報とを、移行先の制御装置に渡す移行処理部を含み、
各制御装置は、
自装置が移行先となった場合に、前記統合装置から受け取った各情報をもとに、移行後に自装置の管理下に配置されるスイッチに設定するフローエントリを計算する移行準備を行う移行準備部を含む
ことを特徴とするネットワークシステム。 A plurality of control devices that control switches that forward packets based on flow entries;
An integrated device for managing the plurality of control devices,
The integrated device is
When migrating a switch controlled by a control device to the control of a control device different from the control device, the physical network topology information, virtual network setting information, and flow information acquired from the migration source control device , Including a transfer processing unit to be transferred to the transfer destination control device,
Each control device
Migration preparation for performing migration preparation for calculating a flow entry to be set in a switch arranged under the management of the own device after migration based on each information received from the integrated device when the own device becomes a migration destination A network system characterized by including a part.
前記移行先の制御装置の移行準備部は、前記スイッチが自装置と接続されると、当該スイッチに登録されているフローエントリを削除した後、移行準備において計算したフローエントリを当該スイッチに登録する
請求項1に記載のネットワークシステム。 When the migration processing unit receives a notification of completion of migration preparation from the migration destination control device, it disconnects the switch to be migrated from the migration source control device,
When the switch is connected to its own device, the migration preparation unit of the migration destination control device deletes the flow entry registered in the switch and then registers the flow entry calculated in the migration preparation in the switch. The network system according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載のネットワークシステム。 The migration preparation unit of the migration destination control device generates a pseudo packet including a message that the migration source control device would receive from the switch from the flow information received from the integration device, and sets the virtual network setting information and the physical network The network system according to claim 1, wherein a flow entry is calculated based on the topology information of and the pseudo packet.
請求項3に記載のネットワークシステム。 The migration preparation unit of the migration destination control device integrates the virtual network setting information held by itself and the virtual network setting information received from the integration device, and further, based on information indicating the boundary of the physical network. In addition, the topology information of the physical network held by the own device and the topology information of the physical network received from the integrated device are integrated, and the configuration information of the virtual network and the pseudo packet integrated with the integrated topology information of the physical network, The network system according to claim 3, wherein the flow entry is calculated based on:
請求項4に記載のネットワークシステム。 The migration preparation unit of the transfer destination control device updates the flow entry calculated in the migration preparation based on the message when receiving a message from the switch managed by the own device during the migration preparation. The network system described.
前記統合装置が、制御装置が制御するスイッチを当該制御装置とは別の制御装置の管理下に移行させる際に、移行元の制御装置から取得した、物理ネットワークのトポロジ情報と仮想ネットワークの設定情報とフロー情報とを、移行先の制御装置に渡し、
前記移行先の制御装置が、前記統合装置から受け取った各情報をもとに、移行後に自装置の管理下に配置されるスイッチに設定するフローエントリを計算する移行準備を行う
ことを特徴とするネットワーク管理方法。 A network management method in a network system comprising: a plurality of control devices that control a switch that forwards a packet based on a flow entry; and an integrated device that manages the plurality of control devices,
When the integrated device shifts the switch controlled by the control device to the control of a control device different from the control device, the topology information of the physical network and the virtual network setting information acquired from the control device of the transfer source And flow information to the destination control device,
The migration destination control device performs migration preparation for calculating a flow entry to be set in a switch arranged under the management of the own device after migration based on each information received from the integrated device. Network management method.
前記移行先の制御装置が、前記スイッチが自装置と接続されると、当該スイッチに登録されているフローエントリを削除した後、移行準備において計算したフローエントリを当該スイッチに登録する
請求項6に記載のネットワーク管理方法。 When the integrated device receives a notification of completion of migration preparation from the migration destination control device, the switch to be migrated is disconnected from the migration source control device,
7. When the switch is connected to its own device, the control device of the migration destination deletes the flow entry registered in the switch and then registers the flow entry calculated in the migration preparation in the switch. The network management method described.
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