CN103401794A - 一种面向大规模应用的软件定义网络控制优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种面向大规模应用的软件定义网络控制优化方法包括如下步骤：1：OpenFlow控制器分析OpenFlow流表后将决策控制域划分为N个决策区；2：OpenFlow控制器将决策区的数据包转发规则更新至OpenFlow决策交换设备中；3：OpenFlow入口交换设备分析数据包后将其发送至OpenFlow出口交换设备或将数据包的转发路径请求流表转发至OpenFlow决策交换设备；4：OpenFlow决策交换设备分析转发路径请求流表，并将数据包转发至与数据包转发规则相应的OpenFlow出口交换设备；5：OpenFlow控制器将数据包转发规则更新至OpenFlow入口交换设备。和现有技术相比，本发明提供的面向大规模应用的软件定义网络控制优化方法能够有效降低网络的往返时延，数据包对控制器的依赖度，提高网络吞吐量，适用于大规模的网络应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种网络控制优化方法，具体讲涉及一种面向大规模应用的软件定义网络控制优化方法。
背景技术
由软件定义网络（Software Defined Network，SDN）的标准组织（Open NetworkFoundation，ONF）推行的OpenFlow由于推行早、标准化程度高得到了业界的广泛认可与关注；随着OpenFlow的部署和应用，支持OpenFlow的交换设备的性能瓶颈相继出现,OpenFlow也通过不断的完善和改进从V1.0版本升级至目前的V1.3.1版本，然而受控制器限制的新建连接速度和受交换机三台内容寻址存储器（Temary Content Addressable Memory，TCAM）限制的流表大小始终困扰着OpenFlow发展；在OpenFlow中，粗粒度的流量调度使用通配符规则（wildcard rule），细粒度的流量调度运用控制器的主动数据拉动方式(stat-pulling)；当网络的规模足够大时，数据拉动这种方式将使得控制通道每秒的包数量非常庞大从而导致控制通道拥塞，直接影响网络性能。
因此，提供一种能够有效提高控制器处理速度的面向大规模应用的软件定义网络控制优化方法显得尤为重要。
发明内容
为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种面向大规模应用的软件定义网络控制优化方法；所述方法包括下述步骤：
步骤1：OpenFlow控制器对流表进行分析后将决策控制域划分为N个决策区，N至少为2；
步骤2：所述OpenFlow控制器将所述决策区的所述数据包转发规则更新至所述决策区内的所述OpenFlow决策交换设备中；
步骤3：OpenFlow入口交换设备分析数据包后将其发送至OpenFlow出口交换设备或将所述数据包的转发路径请求流表转发至所述OpenFlow决策交换设备；
步骤4：所述OpenFlow决策交换设备分析转发路径请求流表，并将所述数据包转发至与所述数据包转发规则相应的所述OpenFlow出口交换设备；
步骤5：所述OpenFlow控制器将所述数据包转发规则更新至所述OpenFlow入口交换设备。
优选的，所述步骤2中所述OpenFlow控制器依据决策树的分区算法将所述数据包转发规则更新至所述决策区内的所述OpenFlow决策交换设备；一台所述OpenFlow决策交换设备存储一条所述数据包转发规则；
优选的，所述步骤3中所述OpenFlow入口交换设备对所述数据包的分析包括：
若所述OpenFlow入口交换设备包括转发所述数据包的数据包转发规则时，将所述数据包直接发送至所述OpenFlow出口交换设备；
若所述OpenFlow入口交换设备没有转发所述数据包的数据包转发规则时，所述OpenFlow决策交换设备依据所述转发路径请求流表将所述数据包转发至与所述数据包转发规则相应的所述OpenFlow出口交换设备；
优选的，所述OpenFlow入口交换设备没有转发所述数据包的数据包转发规则时，所述步骤4中的所述OpenFlow决策交换设备将所述数据包由所述OpenFlow入口交换设备发送至所述OpenFlow出口交换设备的数据包转发流表规则发送至所述OpenFlow控制器；
优选的，所述步骤5中所述OpenFlow控制器分析所述数据包转发流表规则，将与所述数据包转发流表规则对应的所述数据包转发规则实时更新至所述OpenFlow入口交换设备中；
优选的，所述数据包转发规则定义在所述OpenFlow决策交换设备和OpenFlow入口交换设备的TCAM中。
本发明的有益效果是：
1、本发明技术方案中，依据决策树的分区算法将OpenFlow控制器的数据包转发规则下发至决策区内OpenFlow决策交换设备；OpenFlow控制器仅对OpenFlow决策交换设备的转发规则做动态的控制与更新，减少了数据包转发对OpenFlow控制器的依赖，避免了由于网络规模过大导致的OpenFlow控制器处理海量终端控制流所造成的OpenFlow控制通道拥塞和吞吐量下降问题；
2、本发明技术方案中，采用一台OpenFlow决策交换设备存储一条数据包转发规则的方法，避免了OpenFlow决策交换设备具有重复的数据包转发规则，提高数据转发准确度和转发速度；
3、本发明技术方案中，OpenFlow控制器能够将与数据包转发流表规则对应的数据包转发规则实时更新至OpenFlow入口交换设备中，从而使得后续具有相同转发规则的数据包直接由OpenFlow入口交换设备发送至OpenFlow出口交换设备；
4、本发明提供的一种面向大规模应用的软件定义网络控制优化方法，能够有效降低网络的往返时延（Round Trip Time，RTT），提高网络吞吐量，适用于大规模的网络应用。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是：本发明实施例中一种面向大规模应用的软件定义网络控制优化方法流程图；
图2是：本发明实施例中一种面向大规模应用的软件定义网络控制优化方法的应用示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1示出了本发明实施例中一种面向大规模应用的软件定义网络控制优化方法流程图；
所述方法的数据包转发规则定义在OpenFlow决策交换设备和OpenFlow入口交换设备的TCAM中；具体步骤为：
（1）OpenFlow控制器对OpenFlow流表进行分析后将决策控制域划分为N个决策区，N至少为2；每个决策区包括M台OpenFlow决策交换设备，M至少为2；
（2）OpenFlow控制器依据决策树的分区算法将决策区的数据包转发规则更新至决策区内的OpenFlow决策交换设备中；其中一台OpenFlow决策交换设备存储一条数据包转发规则；
（3）OpenFlow入口交换设备分析数据包后将其发送至OpenFlow出口交换设备或将所述数据包的转发路径请求流表转发至所述OpenFlow决策交换设备；具体为：
若OpenFlow入口交换设备包括转发该数据包的数据包转发规则时，将数据包直接发送至所述OpenFlow出口交换设备；
若OpenFlow入口交换设备没有转发该数据包的数据包转发规则时，将转发路径请求流表转发至OpenFlow决策交换设备；OpenFlow决策交换设备对转发路径请求流表分析后将数据包转发至与数据包转发规则相应的OpenFlow出口交换设备；
（4）OpenFlow控制器将数据包转发规则更新至OpenFlow入口交换设备；具体为：OpenFlow入口交换设备没有转发所述数据包的数据包转发规则时，OpenFlow决策交换设备将数据包发送至OpenFlow出口交换设备这个发送过程的数据包转发流表规则发送至OpenFlow控制器；OpenFlow控制器分析数据包转发流表规则后将与数据包转发流表规则对应的数据包转发规则实时更新至OpenFlow入口交换设备中；当OpenFlow入口交换设备接收到后续相同类型的数据包时，直接将其发送至OpenFlow出口交换设备。
图2示出了本发明实施例中一种面向大规模应用的软件定义网络控制优化方法的具体应用示意图；
OpenFlow控制器将决策控制域划分决策区A和B；决策区A中包括一台决策交换设备A，决策区B中包括一台决策交换设备B；
当入口交换设备接收A类数据包时，决策交换设备A依据A类数据包转发规则将A类数据包直接发送至出口交换设备；决策交换设备A向控制器发送A类数据包转发流表规则，控制器依据所述流表规则向入口交换设备更新A类数据包转发规则；
当入口交换设备接收B类数据包时，决策交换设备B依据B类数据包转发规则将B类数据包直接发送至出口交换设备；决策交换设备B向控制器发送B类数据包转发流表规则，控制器依据所述流表规则向入口交换设备更新B类数据包转发规则；
当入口交换设备再次接收到A类或B类数据包时，能够依据入口交换设备已存在的A类数据包转发规则或B类数据包转发规则将数据包直接发送至出口交换设备。
最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
Claims (6)
1.一种面向大规模应用的软件定义网络控制优化方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
步骤1：OpenFlow控制器对流表进行分析后将决策控制域划分为N个决策区，N至少为2；
步骤2：所述OpenFlow控制器将所述决策区的所述数据包转发规则更新至所述决策区内的所述OpenFlow决策交换设备中；
步骤3：OpenFlow入口交换设备分析数据包后将其发送至OpenFlow出口交换设备或将所述数据包的转发路径请求流表转发至所述OpenFlow决策交换设备；
步骤4：所述OpenFlow决策交换设备分析转发路径请求流表，并将所述数据包转发至与所述数据包转发规则相应的所述OpenFlow出口交换设备；
步骤5：所述OpenFlow控制器将所述数据包转发规则更新至所述OpenFlow入口交换设备。
2.如权利要求1所述的一种面向大规模应用的软件定义网络控制优化方法，其特征在于，所述步骤2中所述OpenFlow控制器依据决策树的分区算法将所述数据包转发规则更新至所述决策区内的所述OpenFlow决策交换设备；一台所述OpenFlow决策交换设备存储一条所述数据包转发规则。
3.如权利要求1所述的一种面向大规模应用的软件定义网络控制优化方法，其特征在于，所述步骤3中所述OpenFlow入口交换设备对所述数据包的分析包括：
若所述OpenFlow入口交换设备包括转发所述数据包的数据包转发规则时，将所述数据包直接发送至所述OpenFlow出口交换设备；
若所述OpenFlow入口交换设备没有转发所述数据包的数据包转发规则时，所述OpenFlow决策交换设备依据所述转发路径请求流表将所述数据包转发至与所述数据包转发规则相应的所述OpenFlow出口交换设备。
4.如权利要求1或3所述的一种面向大规模应用的软件定义网络控制优化方法，其特征在于，所述OpenFlow入口交换设备没有转发所述数据包的数据包转发规则时，所述步骤4中的所述OpenFlow决策交换设备将所述数据包由所述OpenFlow入口交换设备发送至所述OpenFlow出口交换设备的数据包转发流表规则发送至所述OpenFlow控制器。
5.如权利要求4所述的一种面向大规模应用的软件定义网络控制优化方法，其特征在于，所述步骤5中所述OpenFlow控制器分析所述数据包转发流表规则，将与所述数据包转发流表规则对应的所述数据包转发规则实时更新至所述OpenFlow入口交换设备中。
6.如权利要求1所述的一种面向大规模应用的软件定义网络控制优化方法，其特征在于，所述数据包转发规则定义在所述OpenFlow决策交换设备和OpenFlow入口交换设备的TCAM中。
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