CN104009877A - 一种sdn流表可视化的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种SDN流表可视化的实现方法，利用OpenFlow流表的计数器为基础，基于统计任务和用户输入的统计对象对流表静态统计对象和动态统计对象进行独立的组合分析和统计计数，并通过图形化方式实时展现，让维护人员实时了解SDN流表内部状态，规则匹配情况，可以快速预测故障发生，故障后的快速定位，统计数据也可以有力支持网络未来规划。

Description

一种SDN流表可视化的实现方法

技术领域

本发明涉及网络通信领域，特别涉及到一种SDN流表可视化的实现方法。

背景技术

软件定义网络是一种新型网络创新架构，它主要是由SDN控制器和OpenFlow交换机组成，控制功能全部集中到远程的SDN控制器上完成，而OpenFlow交换机只负责在本地做简单高速的数据转发，在OpenFlow交换机的运行过程中，其数据转发的依据就是流表。流表是OpenFlow对网络设备的数据转发功能的一种抽象，在传统网络设备中，交换机和路由器的数据转发需要依赖设备中保存的二层MAC地址转发表或者三层IP地址路由表，而OpenFlow交换机中使用的流表来完成类似传统交换机和路由的功能，流表运行在设备内部，流表是如何运行的，状态怎么样，不同时段的数据流量如何等，目前没有一个完全的设计，本发明专利关注到了这方面的问题，发明了一种SDN流表可视化的实现方法，将OpenFlow交换机的流表实时根据展现出来，通过OpenFlow流表的计数器为基础原子数据，通过组合条件分析和时间足迹形成可视化的图像展示，达到图形化的实时跟踪效果。 

发明内容

本发明的主要目的是提供SDN流表可视化的实现方法，利用OpenFlow流表的计数器为基础，通过用户输入的统计对象组合分析和统计，通过图形化方式实时展现，让维护人员实时了解SDN流表内部状态，使用情况，可以快速预测故障发生，故障后的快速定位，统计数据可以有力支持网络未来规划。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：通过创建统计任务，对流表静态统计对象采用事件发生时执行计数器增加，对事件消亡时采用递减，并在统计周期定时器结束后计算差值方式得到流表固定对象统计值，对动态流表对象统计，在定时器开始时通过流表计数器的组合分析得到统计开始值，并在定时器超时后根据同样的方法得到统计结束值，通过差值得到统计结果，统计周期结束生成实时统计报告并以时间维度的统计曲线和柱状图。

本发明的有益效果是，通过SDN流表可视化实现对流表的内部状态，流量状态，规则匹配等情况的实时跟踪，也可以实现流量问题的故障快速定位，对未来流表的运行情况进行评估，为网络规划和设计提供参考。

附图说明

下面结合附图与实施例对本发明进一步说明

图1为本发明一种SDN流表可视化的实现方法流程示意图。

具体实施方式

本发明实施主要是通过任务方式，该任务基本时间周期特性和统计对象及其组合，在统计任务创建后对固定对象和动态对象分别进行统计 ，通过任务周期定时器超时后进行统计结果计算并通过图形化方式显示统计结果和报表。

参照图1，本发明一种SDN流表可视化的实现方法实施步骤包括：

步骤S101，统计任务创建,系统动态创建统计任务上下文，包括统计的开始时间，结束时间，统计的周期（可以是秒，1分钟，5分钟，10分钟，30分钟，1小时，24小时等），统计的对象包括源IP地址，源MAC地址，源PORT号，目的IP地址，目的MAC地址，目的PORT号，输入交换机端口号，输出交换机端口号，VLAN号，优先级，协议类型，流表号，动作ID；统计项目包括：发送包数，发送丢包数，发送失败数，接收包数，接收丢包数，接收失败数，匹配流表数，匹配流表失败数，动作执行总数，地址执行失败数；任务的状态等，任务块采用数据结构体，对同一类对象可能有多个具体对象采用单项链表实现，比如VLAN号为10,20和50，优先级为2和5等；每个任务是众多对象的组合。

步骤S102，定时器，根据任务的开始时间和周期，启动周期定时器，比如在2014年6月22日开始，每分钟输出统计结果，那么系统逐秒检测，2014年6月22日的0点，启动1分钟的定时器，该定时器在1分钟后超时执行步骤S105 统计结果计算 ，如果没有超时，系统依次执行步骤S103和步骤S104。

步骤S103，固定对象统计，系统建立固定对象的类型表，包括端口类，动作类，优先级类，每类对象创建一个统计链表，每个固定统计对象为链表的一个节点，每个节点包括发送包数，发送丢包数，发送失败数，接收包数，接收丢包数，接收失败数，匹配流表数，匹配流表失败数，动作执行总数，地址执行失败数的统计计数器，系统在事件发生执行计数器增加，对于次数为单位的执行+1，对于具体数量比如发送的包数则增加具体的报文数；在事件消失后对于状态类的需要执行减一，比如端口处于UP的数量，在其他状态变为UP时加1，在状态变为非UP时执行减一，计数器的值就表示正处于UP状态的全部端口数。

步骤S104，动态对象统计，任务部分的对象是动态的，比如对VLAN和对源IP的统计等，系统首先是不知道具体有多少VLAN或者源IP，无法给每个对象都分配很多计数器，这种对象采用动态创建计数器，系统根据任务的动态对象包括源IP地址，源MAC地址，源PORT号，目的IP地址，目的MAC地址，目的PORT号， VLAN号，协议类型，流表号动态创建统计项目的计数器，周期定时器开始时，取全部对象按照类型全匹配SDN流表，其中0XFFFF表示通配，并且建立满足组合条件的匹配流表链表，每个节点纪录匹配的具体条件，流表ID和流规则ID，流表统计链表建立完毕后，遍历该链表，计算全部链表的流表计数器对计数项的总和作为该周期统计值的开始，并纪录到初始结果数组和等待计数器超时，执行步骤S105的统计结果计算，同时如果在系统流表发生变化时需要对流表统计链表进行重构，即增加或者删除流表统计链表的相关节点。

步骤S105，统计结果计算，在统计周期定时器超时后，根据任务的统计对象，检查本次任务是固定对象还是动态对象，如果是固定对象取出固定对象的计数器值和当前任务纪录的计数器值进行差值计算，将结果存入结果数据组；如果是动态对象，遍历步骤S104的流表统计链表，计算全部链表的流表计数器对计数项的总和作为该周期统计值的结束值，用结束值与任务的初始结果数组值进行着差计算；在结果计算出来后进行结果检验，主要检查因为流表变化导致统计结果的不准确，剔除删除流表的统计数据，并将最终结果输送到远端的网管或者是本地的WEB维护中心进行图形化显示。

步骤S106，图形化显示，建立统计结果数据库，将步骤S105的数据存入任务的结果库中，并通过对数据库数据的统计分析，根据用户查看的需求，生成时间维度的曲线图，柱状图，面积图，用户点击图上的统计项目并实现按照统计项目维度的图形和报表统计，该统计表采用最大纪录覆盖原则将数据永久保存，提供用户事后查询。

通过以上步骤的统计任务创建，定时器启动，固定对象统计，动态对象统计 ，统计结果计算和显示统计结果展示，就实现了SDN流表可视化的系统功能，通过对流表的内部状态，流量状态，规则匹配等情况的实时跟踪，可以实现流量问题的故障快速定位和对未来流表的运行情况的评估，达到可视化管理的效果。

与现有的实现技术相比，本发明方法能够全面的展示流表内部状态数据，通过固定和动态等计数器的操作使得统计数据更准确，更全面，更快速。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种SDN流表可视化的实现方法，其特征是：通过创建统计任务，对流表静态统计对象采用事件发生时执行计数器增加，对事件消亡时采用递减，并在统计周期定时器结束后计算差值方式得到流表固定对象统计值，对动态流表对象统计，在定时器开始时通过流表计数器的组合分析得到统计开始值，并在定时器超时后根据同样的方法得到统计结束值，通过差值得到统计结果，统计周期结束生成实时统计报告并以时间维度的统计曲线和柱状图。

2.根据权利要求1所述的统计任务，其特征是：系统动态创建统计任务上下文，包括不限于统计的开始时间，结束时间，统计的周期，统计的对象包括不限于源IP地址，源MAC地址，源PORT号，目的IP地址，目的MAC地址，目的PORT号，输入交换机端口号，输出交换机端口号，VLAN号，优先级，协议类型，流表号，动作ID；统计项目包括不限于：发送包数，发送丢包数，发送失败数，接收包数，接收丢包数，接收失败数，匹配流表数，匹配流表失败数，动作执行总数，地址执行失败数；任务的状态；任务块采用数据结构体，对同一类对象的多个具体对象采用单项链表实现，每个任务实现10个以上对象的组合。

3.根据权利要求1所述的固定对象统计，其特征是：系统建立固定对象类型表，包括不限于端口类，动作类，优先级类，每类对象创建一个统计链表，每个固定统计对象为链表的一个节点，每个节点包括不限于发送包数，发送丢包数，发送失败数，接收包数，接收丢包数，接收失败数，匹配流表数，匹配流表失败数，动作执行总数，地址执行失败数的统计计数器，系统在事件发生执行计数器增加，对于次数为单位的执行加1，对于具体数量的统计项增加对应数据，在事件消失后执行减的操作。

4.根据权利要求1所述的动态对象统计，其特征是：系统创建动态对象表包括不限于源IP地址，源MAC地址，源PORT号，目的IP地址，目的MAC地址，目的PORT号， VLAN号，协议类型，流表号动态创建统计项目的计数器，周期定时器开始时，取全部对象按照类型全匹配SDN流表，其中0XFFFF表示通配，并且建立满足组合条件的匹配流表链表，每个节点纪录包括不限于匹配的具体条件，流表ID和流规则ID，流表统计链表建立完毕后，遍历该链表，计算全部链表的流表计数器对计数项的总和作为该周期统计值的开始，并纪录到初始结果数组，同时如果在系统流表发生变化时实现对流表统计链表进行重构，即增加或者删除流表统计链表的相关节点。

5.根据权利要求1所述的统计结果计算，其特征是：在统计周期定时器超时后，根据任务的统计对象，检查任务是固定对象还是动态对象，如果是固定对象取出固定对象的计数器值和当前任务纪录的计数器值进行差值计算，将结果存入结果数据组；如果是动态对象，遍历步流表统计链表，计算全部链表的流表计数器对计数项的总和作为该周期统计值的结束值，用结束值与任务的初始结果数组值进行着差计算；在结果计算出来后进行结果检验，剔除删除流表的统计数据，并将最终结果输送到结果展示模块进行图形化显示。

6.根据权利要求5所述的结果展示模块进行图形化显示，其特征是：建立统计结果数据库，将任务的数据存入任务的结果库中，并通过对数据库数据进行统计分析，根据用户查看的需求，生成时间维度的曲线图，柱状图，面积图，用户点击图上的统计项目并按照统计项目维度的图形和报表统计，该统计表采用最大纪录覆盖原则将数据永久保存，提供用户事后查询。