CN104022910B - 一种参数协商方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种参数协商方法及其装置，应用于OpenFlow控制器或交换机，该方法包括：当向对端设备发送包含本端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO请求报文时，接收对端设备返回的包含对端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO响应报文；当接收到对端设备发送的包含对端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO请求报文时，返回包含本端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO响应报文；在本端设备和对端设备分别配置的检测周期和超时次数中进行选择，并应用于检测本端设备和对端设备之间的OpenFlow信道状态。通过本发明的技术方案，可以使控制器和交换机对OpenFlow信道的状态管理得到统一。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种参数协商方法及其装置。
背景技术
SDN(Software Defined Network，软件定义网络)是一种新型网络创新架构，其通过将网络设备的控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。而OpenFlow是众多用于实现SDN的一种开放式协议。
如图1所示，OpenFlow信道是连接控制器和每一个OpenFlow交换机的接口，控制器通过该信道来配置和管理交换机。为了探测控制器与交换机之间的连接可达性、延迟以及带宽属性，控制器和交换机需要相互发送ECHO请求报文，若接收到对方返回的ECHO响应报文，则认为连接正常；若在规定的周期内未接收到ECHO响应报文，则认为连接异常。
在相关技术中，控制器和交换机分别采用各自的检测周期和超时次数来触发ECHO请求报文的发送，使得双方对于OpenFlow信道的状态管理无法得以统一。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种新的技术方案，可以解决由于控制器和交换机分别采用各自的检测周期和超时次数进行OpenFlow信道的状态检测，导致双方的状态管理无法得到统一的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供技术方案如下：
根据本发明的第一方面，提出了一种参数协商方法，应用于OpenFlow控制器或交换机，包括：
当向对端设备发送包含本端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO请求报文时，接收对端设备返回的包含对端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO响应报文；
当接收到对端设备发送的包含对端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO请求报文时，返回包含本端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO响应报文；
在本端设备和对端设备分别配置的检测周期和超时次数中进行选择，并将选中的检测周期和超时次数应用于检测本端设备和对端设备之间的OpenFlow信道状态。
根据本发明的第二方面，提出了一种参数协商装置，应用于OpenFlow控制器或交换机，包括：
收发单元，用于在向对端设备发送包含本端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO请求报文的情况下，接收对端设备返回的包含对端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO响应报文；以及，在接收到对端设备发送的包含对端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO请求报文的情况下，返回包含本端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO响应报文；
选择单元，用于在本端设备和对端设备分别配置的检测周期和超时次数中进行选择；
应用单元，用于将选中的检测周期和超时次数应用于检测本端设备和对端设备之间的OpenFlow信道状态。
由以上技术方案可见，本发明通过在控制器和交换机之间进行协商，使得两者可以采用相同的检测周期和超时次数来检测OpenFlow信道的状态，从而在控制器和交换机之间实现统一的状态管理。
附图说明
图1示出了根据本发明的一示例性实施例的OpenFlow网络结构示意图；
图2A-2B示出了根据本发明的一示例性实施例的参数协商方法的流程示意图；
图3A-3B示出了根据本发明的一示例性实施例的ECHO报文的结构示意图；
图4示出了根据本发明的另一示例性实施例的ECHO报文的结构示意图；
图5示出了根据本发明的一示例性实施例的控制器计算SDN拓扑路径的示意图；
图6示出了根据本发明的一示例性实施例的网络设备的结构示意图；
图7示出了根据本发明的一示例性实施例的参数协商装置的示意框图。
具体实施方式
在相关技术中，控制器和交换机采用各自的检测周期和超时次数来检测OpenFlow信道的连接状态，使得双方的状态管理不一致，并导致处理过程不满足实际需求。
举例而言，假定控制器采用的检测周期为5s、超时次数为2次，而交换机采用的检测周期为1s、超时次数为3次。如果OpenFlow信道在某个时刻变为不可用(DOWN)，则交换机最多经过3s(1s×3)即可得知信道不可用，并采取相应的处理措施；而在3s时，控制器可能尚未触发检测，且最多需要经过10s(5s×2)才能得知信道不可用，使得控制器和交换机在面对OpenFlow信道不可用的情况下，状态管理和故障处理等过程均无法同步，甚至可能影响整个SDN网络的正常运行。
针对上述问题，本发明通过在控制器和交换机之间进行协商，使得两者可以采用相同的检测周期和超时次数来检测OpenFlow信道的状态，从而在控制器和交换机之间实现统一的状态管理。
为对本发明进行进一步说明，提供下列实施例：
图2A-2B示出了根据本发明的一示例性实施例的参数协商方法的流程示意图。
如图2A所示，根据本发明的一示例性实施例的参数协商方法，应用于OpenFlow控制器或交换机，包括：
步骤202，向对端设备发送包含本端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO请求报文1；
步骤204，接收对端设备返回的包含对端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO响应报文1；
步骤206，在本端设备和对端设备分别配置的检测周期和超时次数中进行选择，并将选中的检测周期和超时次数应用于检测本端设备和对端设备之间的OpenFlow信道状态。
上述的协商过程可以在控制器与交换机完成OpenFlow连接后执行。图2A仅示出了控制器或交换机中的任一方，而实际上双方均需完成上述协商过程，即对于控制器和交换机双方均需要发送ECHO请求报文和ECHO响应报文，则本端设备还需要处理来自对端设备的ECHO请求报文，其具体过程如图2B所示，包括：
步骤202’，接收到对端设备发送的包含对端设备中配置的检测周期和超时次数的EHCO请求报文2；
步骤204’，返回包含本端设备中配置的检测周期和超时次数的EHCO响应报文2。
由上述技术方案可知，本端设备通过ECHO请求报文和ECHO响应报文的收发，与对端设备之间实现了对检测周期和超时次数的协商，则本端设备和对端设备能够采用相同的检测周期和超时次数，从而实现了对OpenFlow信道的状态管理的统一，并在信道状态变化时予以及时处理。
在本端设备和对端设备分别配置的检测周期和超时次数中进行选择，并将选中的检测周期和超时次数应用于检测本端设备和对端设备之间的OpenFlow信道状态时，只要在本端设备和对端设备之间采用相同的算法，确保两者选择相同的检测周期和超时次数即可，而并不限定必须采用控制器或交换机定义的检测周期和超时次数。
作为一示例性实施例，上述选择过程可以包括：
从检测周期和超时次数中确定第一参数，判断本端设备和对端设备分别配置的第一参数的数值大小关系；
当判断结果为第一数值关系时，将本端设备配置的检测周期和超时次数应用于检测本端设备和对端设备之间的OpenFlow信道状态；
当判断结果为第二数值关系时，将对端设备配置的检测周期和超时次数应用于检测本端设备和对端设备之间的OpenFlow信道状态。
数值大小关系只可能存在两种情况，即本端设备配置的第一参数的数值大于对端设备配置的第一参数，或者对端设备配置的第一参数的数值大于本端设备配置的第一参数。只需要在本端设备和对端设备之间预定义了一致的选择方式，则基于任一数值大小关系的选择方式都是相同的。
比如作为一示例性实施例，本端设备定义了检测周期T1和超时次数C1，而对端设备定义了检测周期T2和超时次数C2。假定在一种较为具体的实施方式中，各个参数如表1所示。
| 检测周期 | 超时次数 |
| T1＝1s | C1＝3 |
| T2＝5s | C2＝2 |
表1
假定上述的第一参数为“检测周期”，则对应于本端设备的第一参数为T1＝1s，而对应于对端设备的第一参数为T2＝5s。若定义选择数值较大方，则选择T2对应的对端设备定义的检测周期和超时次数，以应用于控制器和交换机双方；若定义选择数值较小方，则选择T1对应的本端设备定义的检测周期和超时次数，以应用于控制器和交换机双方。当然，也可以选择其他参数，比如将“超时次数”作为上述的第一参数，其具体选择过程不再赘述。
在上述技术方案中，用于协商的请求报文和响应报文，可以基于现有的OpenFlow报文进行改进(比如作为一示例性实施例，可以采用现有技术中的ECHO报文)；或者，显然也可以为重新定义的报文。
比如图3A示出了上述ECHO请求报文1的结构，包括：OpenFlow头部和数据部分。具体地，数据部分包括本端设备配置的本地检测周期T1和本地超时次数C1，以及用于对端设备写入对端检测周期和对端超时次数的数据位，且在ECHO请求报文1中的该数据位为无效值，用于指示对端设备返回对应的ECHO响应报文1时，写入具体的对端检测周期和对端超时次数。
对应于图3A所示结构的请求报文1，对端设备会返回图3B所示结构的ECHO响应报文1，其包括：OpenFlow头部和数据部分。具体地，数据部分包括本端设备配置的本地检测周期T1和本地超时次数C1，以及对端设备配置的对端检测周期T2和对端超时次数C2。本端设备在接收到图3B所示的ECHO响应报文1之后，根据T1与T2的数值大小关系，或C1与C2的数值大小关系，选择最终应用于本端设备的检测周期和超时次数。
在确定了应用于控制器和交换机的统一的检测周期和超时次数之后，控制器和交换机可以通过交互ECHO报文，以实现对OpenFlow信道的状态检测。在交互过程中，可以采用相关技术中的双方主动收发的方式，也可以仅由一方发送另一方接收。
对于第一种情况：仍以本端设备和对端设备进行说明。假定根据表1所示的参数，选择检测周期T1和超时次数C1来应用于本端设备和对端设备。一方面，由本端设备向对端设备主动发送ECHO请求报文。具体地，本端设备需要根据检测周期T1向对端设备发送第一ECHO请求报文，若在超时次数C1对应的有效时间内未接收对端设备返回的第一ECHO响应报文，则判定本端设备与对端设备之间的OpenFlow信道不可用，否则判定为可用。另一方面，由对端设备向本端设备主动发送ECHO请求报文。具体地，当本端设备接收到对端设备根据检测周期T1发送的第二ECHO请求报文时，返回对应的第二ECHO响应报文。
对于第二种情况：可以在本端设备和对端设备中选择出发送方和接收方，并仅由发送方向接收方发送ECHO请求报文、接收方返回ECHO响应报文，而接收方则无需发送ECHO请求报文。由于发送方和接收方采用了相同的检测周期和超时次数，即检测方式是统一的，因而发送方在接收到ECHO响应报文时，确定OpenFlow信道可用，而接收方在接收到ECHO请求报文时，即可确定OpenFlow信道可用。
显然可以选择控制器和交换机中的任一方来作为发送方或接收方，比如可以通过静态或动态配置的方式来实现；或者，也可以通过预设的算法来进行选择。具体地，以本端设备为例，可以执行下述操作：
从检测周期和超时次数中确定第二参数，判断本端设备和对端设备分别配置的第二参数(比如对应于本端设备的检测周期T1和对应于对端设备的检测周期T2)的数值大小关系；
当判断结果为第一关系(比如检测周期T1＞检测周期T2)时，根据选中的检测周期(即最终应用于本端设备和对端设备的检测周期)向对端设备发送第一ECHO请求报文，若在选中的超时次数(即最终应用于本端设备和对端设备的超时次数)对应的有效时间内未接收对端设备返回的第一ECHO响应报文，则判定本端设备与对端设备之间的OpenFlow信道不可用，否则判定为可用；
当判断结果为第二关系(比如检测周期T1＜检测周期T2)时，若接收对端设备根据选中的检测周期发送的第二ECHO请求报文，则判定本端设备与对端设备之间的OpenFlow信道可用，并返回对应的第二ECHO响应报文，否则判定为不可用。
当然，无论采用上述的第一种情况还是第二种情况，当任一设备处配置的检测周期或超时次数发生变化时，均需要通过图2A所示的方式，向另一设备发送包含变化后的检测周期和超时次数的请求报文，并接收该另一设备返回的包含自身配置的检测周期和超时次数的响应报文，则双方可以根据最新的检测周期和超时次数完成协商操作。
此外，当控制器与交换机之间通过ECHO报文进行交互时，可以在ECHO报文中携带更多消息和数据。比如在上述实施例中，当所述本端设备为交换机、对端设备为控制器时，所述第一ECHO请求报文和所述第二ECHO响应报文中包含本端设备的转发状态信息；或者，当所述本端设备为控制器、对端设备为交换机时，所述第一ECHO响应报文和所述第二ECHO请求报文中包含对端设备的转发状态信息。
其中，转发状态信息可以包括以下至少之一或其组合：相应交换机的端口状态信息、剩余流表空间大小、交换网拥塞状态、流量统计资源空间大小。
由交换机将自身的转发状态信息通告至控制器，则控制器可以及时了解到该交换机是否处于拥塞状态，在拥塞严重的情况下，控制器在计算SDN的拓扑路径时就可以将该交换机排除在外。比如图5所示，在某SDN网络中包括交换机1、交换机2……交换机6和控制器，每台交换机将自身的转发状态信息通过ECHO请求报文或ECHO响应报文通告至控制器。假定通过来自交换机2的转发状态信息，控制器了解到交换机2处于严重拥塞状态，则在计算转发路径时，需要将交换机2作为无效节点。比如在计算交换机1至交换机4的转发路径时，虽然交换机1-交换机2-交换机3-交换机4为最短路径，但由于交换机2拥塞严重，需要绕开交换机2，将交换机1-交换机5-交换机6-交换机3-交换机4作为最终的转发路径，实现了合理的路径规避。
对应于上述的参数协商方法，本发明还提出了图6所示的网络设备，该网络设备也可以为OpenFlow控制器或交换机。请参考图6，在硬件层面，该网络设备包括处理器、内部总线、网络接口、内存以及非易失性存储器，当然还可能包括其他业务所需要的硬件。处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，在逻辑层面上形成参数协商装置。当然，除了软件实现方式之外，本申请并不排除其他实现方式，比如逻辑器件抑或软硬件结合的方式等等，也就是说以下管理方法的处理流程的执行主体并不限定于各个逻辑单元，管理方法的执行主体也可以是硬件或逻辑器件。
请参考图7，在软件实施方式中，该参数协商装置可以包括收发单元、选择单元和应用单元。其中：
收发单元，用于在向对端设备发送包含本端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO请求报文的情况下，接收对端设备返回的包含对端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO响应报文；以及，在接收到对端设备发送的包含对端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO请求报文的情况下，返回包含本端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO响应报文；
选择单元，用于在本端设备和对端设备分别配置的检测周期和超时次数中进行选择；
应用单元，用于将选中的检测周期和超时次数应用于检测本端设备和对端设备之间的OpenFlow信道状态。
可选的，所述选择单元用于：
从检测周期和超时次数中确定第一参数，判断本端设备和对端设备分别配置的第一参数的数值大小关系；其中，在判断结果为第一数值关系的情况下，选中本端设备配置的检测周期和超时次数，在判断结果为第二数值关系的情况下，选中对端设备配置的检测周期和超时次数。
可选的，还可以包括：
第一判断单元，用于当收发单元根据选中的检测周期向对端设备发送第一ECHO请求报文时，若在选中的超时次数对应的有效时间内未接收对端设备返回的第一ECHO响应报文，则判定本端设备与对端设备之间的OpenFlow信道不可用，否则判定为可用；
其中，所述收发单元还用于：当接收到对端设备根据选中的检测周期发送的第二ECHO请求报文时，返回对应的第二ECHO响应报文。
可选的，还可以包括：
第二判断单元，用于从检测周期和超时次数中确定第二参数，判断本端设备和对端设备分别配置的第二参数的数值大小关系；其中，
当判断结果为第一关系时，根据选中的检测周期向对端设备发送第一ECHO请求报文，若在选中的超时次数对应的有效时间内未接收对端设备返回的第一ECHO响应报文，则判定本端设备与对端设备之间的OpenFlow信道不可用，否则判定为可用；
当判断结果为第二关系时，若接收对端设备根据选中的检测周期发送的第二ECHO请求报文，则判定本端设备与对端设备之间的OpenFlow信道可用，并返回对应的第二ECHO响应报文，否则判定为不可用。
可选的，当所述本端设备为交换机、对端设备为控制器时，所述第一ECHO请求报文和所述第二ECHO响应报文中包含本端设备的转发状态信息；
当所述本端设备为控制器、对端设备为交换机时，所述第一ECHO响应报文和所述第二ECHO请求报文中包含对端设备的转发状态信息。
可选的，转发状态信息包括以下至少之一或其组合：相应交换机的端口状态信息、剩余流表空间大小、交换网拥塞状态、流量统计资源空间大小。
因此，本发明通过在控制器和交换机之间进行协商，使得两者可以采用相同的检测周期和超时次数来检测OpenFlow信道的状态，从而在控制器和交换机之间实现统一的状态管理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (12)
1.一种参数协商方法，其特征在于，应用于OpenFlow控制器或交换机，包括：
当向对端设备发送包含本端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO请求报文时，接收对端设备返回的包含对端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO响应报文；
当接收到对端设备发送的包含对端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO请求报文时，返回包含本端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO响应报文；
在本端设备和对端设备分别配置的检测周期和超时次数中进行选择，并将选中的检测周期和超时次数应用于检测本端设备和对端设备之间的OpenFlow信道状态，所述选中的检测周期和超时次数是本端设备和对端设备采用相同的算法得到的相同的检测周期和超时次数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在本端设备和对端设备分别配置的检测周期和超时次数中进行选择，并将选中的检测周期和超时次数应用于检测本端设备和对端设备之间的OpenFlow信道状态，包括：
从检测周期和超时次数中确定第一参数，判断本端设备和对端设备分别配置的第一参数的数值大小关系；
当判断结果为第一数值关系时，将本端设备配置的检测周期和超时次数应用于检测本端设备和对端设备之间的OpenFlow信道状态；
当判断结果为第二数值关系时，将对端设备配置的检测周期和超时次数应用于检测本端设备和对端设备之间的OpenFlow信道状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
根据选中的检测周期向对端设备发送第一ECHO请求报文，若在选中的超时次数对应的有效时间内未接收对端设备返回的第一ECHO响应报文，则判定本端设备与对端设备之间的OpenFlow信道不可用，否则判定为可用；以及
当接收到对端设备根据选中的检测周期发送的第二ECHO请求报文时，返回对应的第二ECHO响应报文。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
从检测周期和超时次数中确定第二参数，判断本端设备和对端设备分别配置的第二参数的数值大小关系；
当判断结果为第一关系时，根据选中的检测周期向对端设备发送第一ECHO请求报文，若在选中的超时次数对应的有效时间内未接收对端设备返回的第一ECHO响应报文，则判定本端设备与对端设备之间的OpenFlow信道不可用，否则判定为可用；
当判断结果为第二关系时，若接收对端设备根据选中的检测周期发送的第二ECHO请求报文，则判定本端设备与对端设备之间的OpenFlow信道可用，并返回对应的第二ECHO响应报文，否则判定为不可用。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述本端设备为交换机、对端设备为控制器时，所述第一ECHO请求报文和所述第二ECHO响应报文中包含本端设备的转发状态信息；
当所述本端设备为控制器、对端设备为交换机时，所述第一ECHO响应报文和所述第二ECHO请求报文中包含对端设备的转发状态信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，转发状态信息包括以下至少之一或其组合：相应交换机的端口状态信息、剩余流表空间大小、交换网拥塞状态、流量统计资源空间大小。
7.一种参数协商装置，其特征在于，应用于OpenFlow控制器或交换机，包括：
收发单元，用于在向对端设备发送包含本端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO请求报文的情况下，接收对端设备返回的包含对端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO响应报文；以及，在接收到对端设备发送的包含对端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO请求报文的情况下，返回包含本端设备中配置的检测周期和超时次数的ECHO响应报文；
选择单元，用于在本端设备和对端设备分别配置的检测周期和超时次数中进行选择；
应用单元，用于将选中的检测周期和超时次数应用于检测本端设备和对端设备之间的OpenFlow信道状态，所述选中的检测周期和超时次数是本端设备和对端设备采用相同的算法得到的相同的检测周期和超时次数。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述选择单元用于：
从检测周期和超时次数中确定第一参数，判断本端设备和对端设备分别配置的第一参数的数值大小关系；其中，在判断结果为第一数值关系的情况下，选中本端设备配置的检测周期和超时次数，在判断结果为第二数值关系的情况下，选中对端设备配置的检测周期和超时次数。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
第一判断单元，用于当收发单元根据选中的检测周期向对端设备发送第一ECHO请求报文时，若在选中的超时次数对应的有效时间内未接收对端设备返回的第一ECHO响应报文，则判定本端设备与对端设备之间的OpenFlow信道不可用，否则判定为可用；
其中，所述收发单元还用于：当接收到对端设备根据选中的检测周期发送的第二ECHO请求报文时，返回对应的第二ECHO响应报文。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
第二判断单元，用于从检测周期和超时次数中确定第二参数，判断本端设备和对端设备分别配置的第二参数的数值大小关系；其中，
当判断结果为第一关系时，根据选中的检测周期向对端设备发送第一ECHO请求报文，若在选中的超时次数对应的有效时间内未接收对端设备返回的第一ECHO响应报文，则判定本端设备与对端设备之间的OpenFlow信道不可用，否则判定为可用；
当判断结果为第二关系时，若接收对端设备根据选中的检测周期发送的第二ECHO请求报文，则判定本端设备与对端设备之间的OpenFlow信道可用，并返回对应的第二ECHO响应报文，否则判定为不可用。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于：
当所述本端设备为交换机、对端设备为控制器时，所述第一ECHO请求报文和所述第二ECHO响应报文中包含本端设备的转发状态信息；
当所述本端设备为控制器、对端设备为交换机时，所述第一ECHO响应报文和所述第二ECHO请求报文中包含对端设备的转发状态信息。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，转发状态信息包括以下至少之一或其组合：相应交换机的端口状态信息、剩余流表空间大小、交换网拥塞状态、流量统计资源空间大小。
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