CN104094565A - 控制器、用于分配负载的方法、存储程序的非瞬时计算机可读介质、计算机系统和控制设备 - Google Patents

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Abstract

开放流网络包括多个控制器(1)。每一控制器(1)包括负载控制表(153)和负载控制单元(14)。负载控制表(153)控制开放流网络中的交换机(2)的每一个在预定时间内已经传输到控制交换机(2)的控制器(1)的消息的数目和交换机(2)在预定时间内已经接收的分组的数目中的至少一个。当预定事件发生时，负载控制单元(14)根据负载控制表(153)，检测具有高于或等于第一阈值的处理负载的控制器(1)，并且使由所检测的控制器(1)控制的交换机(2)的至少一个处于另一控制器(1)的控制下。

Description

控制器、用于分配负载的方法、存储程序的非瞬时计算机可读介质、计算机系统和控制设备
技术领域
本发明涉及控制器、分配负载方法、存储程序的非瞬时计算机可读介质、计算机系统和控制设备。特别地，本发明涉及与开放流(OpenFlow)网络有关的控制器、分配负载方法、存储程序的非瞬时计算机可读介质、计算机系统和控制设备。
背景技术
开放流网络是将由介质访问控制(MAC)地址、IP地址和端口号的组合确定的一系列通信定义为“流”并且对每一流执行路径控制的网络控制技术。开放流网络包括用于计算分组的路径的控制器(OFC：OpenFlow控制器)、用于转发分组的交换机(OFS：OpenFlow交换机)以及连接到交换机的终端。
每一交换机包括对每一流，描述分组转发路径、分组转发方法等等的流表。控制器在交换机的流表条目中设定分组转发规则。每一交换机根据在流表中设定的转发规则转发分组。
经由称为安全信道的安全套接层/传输层安全(SSL/TLS)或传输控制协议(TCP)，连接控制器和交换机。经由安全信道传输或接收开放流协议消息。
当交换机从终端接收分组时，交换机参考流表的报头字段(报头字段属性)并且搜索具有与该分组的报头信息匹配的报头字段的条目。如果这种条目存在，交换机更新该条目的统计信息(“计数器”属性)并且执行指定处理(“动作”属性)。如果这种条目不存在，交换机将该分组传输到控制器(packet-in消息)。
控制器接收packet-in消息并且计算该分组的路径。然后，根据所计算的路径(flow-mod消息)，控制器将对应于该分组的条目添加到交换机的流表中。然后，控制器将该分组传输到交换机(packet-out消息)。
如果在开放流网络中，更多终端连接到交换机，交换机将更多packet-in消息传输到控制器。在这种情况下，单一控制器可能不能够处理该消息。为此，最好在开放流网络中安装多个控制器，以便分发控制器从交换机接收的消息。
在开放流网络中安装多个控制器中，每一控制器被分派由该控制器控制的交换机。因此，每一控制器将消息仅传输到由此控制的交换机或仅从其接收消息。因此，可以分发控制器从交换机接收的消息。
假定多个控制器安装在开放流网络中，当在每一交换机的流表中设定转发规则时，每一控制器要求如下所述的路径信息和拓扑信息。为此，控制器使这些信息集相互同步。
(1)路径信息
路径信息是指示开放流网络中的最短路径的信息。每一控制器由拓扑信息计算路径信息。
(2)拓扑信息
拓扑信息是有关开放流网络中的交换机的连接的信息。每一控制器通过将链路层发现协议(LLDP)的查询分组等等定期地传输到交换机，获得有关由该控制器控制的每一交换机的拓扑信息
引用清单
专利文献
[专利文献1]日本未审专利申请公开No.2011-166692
非专利文献
[非专利文献1]OpenFlow Switch Specification Version 1.1.0Implemented(Wire Protocol 0x02)2011年2月28日，[2012年1月16日检索的]，网络
<URL:http:
//www.openflow.org/documents/openflow-spec-v1.1.0.pdf>
发明内容
技术问题
如上所述，可以在开放流网络中安装多个控制器，并且由此分配控制器的负载。然而，将近似相同数目的交换机简单分派给每一控制器不允许均衡控制器的负载。对此，存在下述原因(1)和(2)。
(1)交换机的使用状态
由控制器控制的交换机传输到该控制器的消息的数目在交换机间改变。消息的数目还随时区改变。
(2)网络配置(拓扑)的更新
由控制器控制的交换机传输到该控制器的消息的数目随由交换机之间的连接故障、交换机的添加或删除等等引起的拓扑配置的变化而改变。
鉴于上述问题，做出了本发明，并且其主要目的是在包括多个控制器的开放流网络中提供一种能均衡控制器的负载的控制器、分配负载方法、存储程序的非瞬时计算机可读介质、计算机系统和控制设备。
技术方案
根据本发明的方面，一种用于控制开放流网络中的多个交换机中的一些的控制器，该控制器包括：
负载控制表，该负载控制表被配置成控制控制下述中的至少一个：开放流网络中的交换机中的每一个在预定时间中已经向控制交换机的控制器传输的消息的数目、以及交换机在预定时间段中已经接收到的分组的数目；以及
负载控制装置，该负载控制装置被配置成当预定事件发生时，基于负载控制表来检测处理负载应当被分配的控制器，并且使由所检测到的控制器所控制的交换机中的至少一个处于另一控制器的控制下。
根据本发明的方面，一种用于分配控制器的负载的方法，控制器控制开放流网络中的多个交换机中的一些，方法包括：
控制步骤，该控制步骤控制负载控制表，该负载控制表包括下述中的至少一个：开放流网络中的交换机中的每一个在预定时间中已经向控制交换机的控制器传输的消息的数目、以及交换机在预定时间段中已经接收到的分组的数目；以及
负载控制步骤，当预定事件发生时，基于负载控制表来检测处理负载应当被分配的控制器，并且使由所检测到的控制器所控制的交换机中的至少一个处于另一控制器的控制下。
根据本发明的方面，一种存储程序的非瞬时计算机可读介质，该程序使得计算机执行用于分配控制器的负载的方法，该控制器控制开放流网络中的多个交换机中的一些，方该法包括：
控制步骤，该控制步骤控制负载控制表，该负载控制表包括下述中的至少一个：开放流网络中的交换机中的每一个在预定时间中已经向控制交换机的控制器传输的消息的数目、以及交换机在预定时间段中已经接收到的分组的数目；以及
负载控制步骤，当预定事件发生时，基于负载控制表来检测处理负载应当被分配的控制器，并且使由所检测到的控制器所控制的交换机中的至少一个处于另一控制器的控制下。
根据本发明的方面，一种计算机系统，包括：
多个交换机，每一交换机被配置成根据流表，在开放流网络中转发分组；以及
多个控制器，每一控制器被配置成控制交换机中的一些，
其中，该控制器的每一个包括：
负载控制表，该负载控制表被配置成控制控制下述中的至少一个：开放流网络中的交换机中的每一个在预定时间中已经向控制交换机的控制器传输的消息的数目、以及交换机在预定时间段中已经接收到的分组的数目；以及
负载控制装置，该负载控制装置被配置成当预定事件发生时，基于负载控制表来检测处理负载应当被分配的控制器，并且使由所检测到的控制器所控制的交换机中的至少一个处于另一控制器的控制下。
根据本发明的方面，一种控制用于分配多个控制器的负载的设备，该控制器控制开放流网络中的交换机，该控制设备包括：
负载控制表，该负载控制表被配置成控制控制下述中的至少一个：开放流网络中的交换机中的每一个在预定时间中已经向控制交换机的控制器传输的消息的数目、以及交换机在预定时间段中已经接收到的分组的数目；以及
负载控制装置，该负载控制装置被配置成当预定事件发生时，基于负载控制表来检测处理负载应当被分配的控制器，并且使由所检测到的控制器所控制的交换机中的至少一个处于另一控制器的控制下。
有益效果
根据本发明，可以在包括多个控制器的开放流网络中提供一种能均衡控制器的负载的控制器、负载分配方法、存储程序的非瞬时计算机可读介质、计算机系统和控制设备。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的开放流网络的结构的框图；
图2是示出根据第一实施例的控制器的结构的框图；
图3是示出根据第一实施例的负载控制表的结构的原理图；
图4是示出根据第一实施例的交换机的结构的框图；
图5是示出根据第一实施例的控制器的控制操作的流程图；
图6是示出由根据第一实施例的控制器执行的负载信息更新处理的流程图；
图7是示出由根据第一实施例的控制器执行的负载分配处理的流程图；
图8是示出将交换机添加到根据第一实施例的开放流网络的处理的流程图；
图9是示出由根据第一实施例的交换机执行的控制器信息获得处理的流程图；
图10是示出从根据第一实施例的开放流网络删除交换机的处理的流程图；
图11是示出根据第一实施例的开放流网络的结构的框图；
图12示出根据第一实施例的负载控制表的示例结构；
图13示出根据第一实施例的负载控制表的示例结构；
图14是示出根据第一实施例的开放流网络的结构的框图；
图15是示出根据第一实施例的控制器的硬件结构的框图；以及
图16是示出根据本发明的开放流网络的结构的框图。
具体实施方式
第一实施例
现在，将参考附图，描述本发明的实施例。首先，将概述根据本实施例的开放流网络。图1是示出根据本实施例的开放流网络的结构的框图。
开放流网络包括多个控制器1(1-1,1-2)、多个交换机2(2-1至2-4)和多个终端(3-1至3-8)。控制器1-1控制交换机2-1和2-2。具体地，它控制这些交换机的流表等等。类似地，控制器1-2控制交换机2-3和2-4。具体地，它控制这些交换机的流表等等。当然，控制器1-1和1-2能控制任意多个交换机。在下文中，控制器1-1和1-2将简称为“控制器1”，除非需要相互区分这些控制器。
交换机2-1包括流表。交换机2-1是从终端3-1和3-2或另一交换机2-2接收分组，以及根据流表转发所接收的分组的设备。当然，交换机2-1能从任意多个终端接收分组。交换机2-2至2-4的结构与交换机2-1类似。在下文中，交换机2-1至2-4将称为“交换机2”，除非需要相互区分这些交换机。
终端3-1传输或接收分组。终端3-1是例如通用个人计算机、移动电话等等。同样适用于终端3-2至3-7。在下文中，终端3-1至3-8将称为“终端3”，除非需要相互区分这些终端。
接着，参考图2，将描述控制器1的内部结构和操作。图2是示出控制器1的内部结构的框图。控制器1包括消息控制单元11、路径控制单元12、拓扑更新单元13、负载控制单元14和网络信息存储单元15。控制器1只需要是包括中央处理单元(CPU)等等的计算机。
网络信息存储单元15存储路径信息151、拓扑信息152和负载控制表153。路径信息151包括所谓的“流信息”，指示每一交换机2如何传输分组。拓扑信息152指示开放流网络的结构。负载控制表153是保存用于掌握每一控制器1的负载的状态的信息的表。稍后将参考图3描述负载控制表153。
在所有控制器1之间，同步网络信息存储单元15中的信息集(控制器1相互告知信息集的任何变化)。即，当更新一个控制器1的网络信息存储单元15中的任何信息时，同样地更新另一控制器1的每一个的网络信息存储单元15中的相应信息。
消息控制单元11是与由控制器1控制的交换机2传输或接收由开放流网络协议定义的各种类型消息的处理单元。基于所接收的消息，消息控制单元11指示处理单元(路径控制单元12、拓扑更新单元13、负载控制单元14)执行处理。
路径控制单元12通过消息控制单元11，从交换机2接收packet-in消息。然后，路径控制单元12参考拓扑信息152并且根据packet-in消息计算路径。然后，路径控制单元12根据所计算的路径，更新路径信息151。
拓扑更新单元13通过将查询分组传输到交换机2，获得有关由控制器1控制的交换机2的每一个的连接的信息。然后，拓扑更新单元13根据所获得的连接信息，更新拓扑信息152。
负载控制单元14参考并更新负载控制表153中的负载信息。当预定事件(预定时间度过、添加或删除交换机2等等)发生时，负载控制单元14计算每一控制器1的处理负载并且检测具有高处理负载的控制器1。然后，负载控制单元14确定是否应当分配所检测的控制器1的处理负载。如果确定应当分配处理负载，负载控制单元14将由所检测的控制器1控制的交换机2的一些置于具有低处理负载的控制器1的控制下。稍后将参考图6和7，描述处理负载分配处理的详情。
图3是示出负载控制表153的结构的原理图。负载控制表153是具有作为属性的交换机ID、控制器ID、跳数、所接收的消息计数和所接收的分组计数的表。负载控制表153具有对应于开放流网络中的交换机的条目。
交换机ID是用于唯一地识别开放流网络中的交换机2的属性并且是用作负载控制表153的主关键字的信息。交换机ID是例如由交换机2的MAC地址的48位组成的数据路径ID，其12位取决于实施方式。控制器1能在建立安全信道后，通过与交换机2交换开放流协议Features/应答消息，获得交换机2的数据路径ID。
控制器ID是用于唯一地识别开放流网络中的控制器1的属性。控制器ID可以是例如控制器1的网际协议(IP)地址。
跳数是指示控制器1和交换机2之间的跳数的属性(分组通过的通信设备的数目)。
所接收的消息计数是指示在预定时间内，控制器1已经从交换机2接收的消息的数目的属性。每次控制器1从交换机2接收消息时，增加所接收的消息计数(+1)。
所接收的分组计数是指示由控制器1控制的交换机2已经从终端3或相邻的交换机2接收的分组的数目的属性。控制器1能通过与交换机2传输或接收开放流协议统计请求/应答消息，掌握交换机2的每一端口在预定时间内已经接收的分组的数目。
接着，参考图4，描述根据本实施例的交换机2的内部结构和操作。图4是示出根据本实施例的交换机2的内部结构的框图。
交换机2包括分组控制单元21和消息控制单元22。交换机2存储流表23、交换机ID 24和控制器信息25。控制器信息25包括控制器ID 251和跳数252。
当分组控制单元21从终端3或相邻交换机2接收分组时，参考流表23，确定所接收的分组的目的地，然后将该分组转发到该目的地。当将新的交换机2添加到开放流网络时，分组控制单元21通过将查询分组传输到交换机2，获得相邻交换机2中的控制器信息25。
消息控制单元22与控制器1的消息控制单元11传输或接收由开放流协议定义的消息。当消息控制单元22从控制器1接收flow-mod消息时，根据所接收的消息，更新流表23。此外，当交换机2与控制器1建立安全信道时，消息控制单元22将交换机ID 24传输到控制器1。
流表23是由控制器1设定的信息。对流表23中的每一通信流，描述分组转发路径、分组转发方法等等。有关细节，请参见例如非专利文献1。
交换机ID24是唯一地识别交换机2的信息。控制器ID 251是指示控制流表23的控制器1的ID的信息。跳数252是交换机2和控制器1之间的跳数。
接着，参考图5至7，描述控制器1的操作。如上所述，当预定事件(预定时间度过等等)发生时，控制器1的负载控制单元14执行分配每一控制器1的负载的处理(负载分配处理)。在下文中，将详细地描述控制器1的负载分配处理及相关操作。
图5是示出控制器1的控制操作的流程图。控制器1等待预定时间经过(步骤A1)。在预定时间经过后，控制器1执行负载信息更新处理(图6)(步骤A2)。
图6是示出由控制器1执行的负载信息更新处理的详情的流程图。首先，控制器1的拓扑更新单元13通过将查询分组传输到交换机2，获得有关由控制器1控制的每一交换机2的每一端口的连接的信息(步骤B1)。如果控制器1检测到具有连接故障的交换机2(在下文中，称为交换机S0)(步骤B2：是)，拓扑更新单元13将交换机S0告知负载控制单元14。然后，负载控制单元14计算开放流网络中的每一控制器1的处理负载来获得具有最低处理负载的控制器1(在下文中，称为控制器C0)的ID(步骤B3)。注意，稍后将参考图7，描述计算处理负载的方法。
进一步，负载控制单元14在负载控制表153中，在交换机S0的条目的“控制器ID”属性中设定控制器C0的ID(步骤B4)。控制器C0的负载控制单元14也通过安全信道，在交换机S0的控制器ID 251中设定控制器C0的ID(步骤B5)。
控制器1的负载控制单元14还从由控制器1控制的交换机2的每一个获得所接收的分组计数并在负载控制表153中设定它们(步骤B6，B7)。此时，负载控制单元14排除由于拓扑的变化未使用过的端口的所接收的分组数。由于上述步骤B1至B7，已经消除了连接故障，并且已经获得所接收的分组计数。在这种状态下，执行控制器负载分配处理(步骤B8)。图7示出了负载分配处理的详情(步骤B8)。
负载控制单元14参考负载控制表153并计算每一控制器1的处理负载。例如，负载控制单元14通过使所接收的消息计数和所接收的分组计数相乘，计算以数值信息形式的处理负载。然后，负载控制单元14获得具有最高处理负载的控制器1(在下文中，称为控制器C1)的ID(步骤C1)。
注意，处理负载不一定是数值信息，也可以是基于预定阈值的诸如“高”、“中”或“低”的信息。
然后，负载控制单元14确定控制器C1的处理负载是否小于或等于预定阈值(第一阈值)(步骤C2)。如果处理负载小于或等于预定阈值(步骤C2：是)，负载控制单元14结束该处理。
相反，如果控制器C1的处理负载不小于或等于预定阈值(步骤C2：否)，负载控制单元14选择具有最低处理负载的控制器1(在下文中，称为控制器C2)并且获得其ID(步骤C3)。
然后，负载控制单元14从由控制器C1控制的交换机2中，选择对处理负载具有相对小影响的交换机2(在下文中，称为交换机S1)并且获得其ID(步骤C4)。换句话说，负载控制单元14根据对处理负载的影响大小的升序，选择交换机2。例如，当负载控制单元14首次执行步骤C4时，将对处理负载具有最小影响的交换机2选择为交换机S1。
然后，负载控制单元14从负载控制表153获得交换机S1的跳数并且确定所获得的跳数是否大于或等于阈值(第二阈值)(步骤C5)。如果跳数不大于或等于阈值(步骤C5：否)，负载控制单元14返回到步骤C4。此时，负载控制单元14选择仅次于在上一步骤C4中选择的交换机S1的、具有最小处理负载的交换机2。
如果跳数大于或等于阈值(步骤C5：是)，负载控制单元14在负载控制表153的交换机S1的条目的“控制器ID”属性中，设定控制器C2的ID(步骤C6)。负载控制单元14还通过安全信道，在交换机S1的控制器ID 251中，设置控制器C2的ID(步骤C7)。
在步骤C7后，负载控制单元14返回到步骤C1。
尽管在上述处理中，负载控制单元14通过与预定阈值(第一阈值)进行比较，选择控制器C1，但也可以以其他方式选择控制器C1。即，负载控制单元14可以根据任何标准，选择应当分配其处理负载的控制器1。例如，负载控制单元14可以将具有最高处理负载的控制器1无条件地选择为控制器C1。
尽管在上述处理中，对跳数做出了确定，但在不确定跳数的情况下，也可以将具有最低处理负载的交换机2确定为交换机S1。然而，跳数的确定具有简单地分配处理负载的效果，还具有防止网络结构复杂化的效果。
尽管在上述描述中，将具有最低处理负载的控制器1选择为控制器1(C2)来交替地控制交换机2，但可以选择具有小于或等于预定值的处理负载的任何控制器1。然而，通过根据处理负载的大小的升序选择控制器1，能最佳地均衡处理负载。
接着，参考图8和9，描述当新的交换机2添加到开放流网络时，由设备(控制器1、交换机2)执行的处理。图8是示出添加交换机2的处理的流程图。
首先，待添加的交换机2(在下文中，称为“对象交换机2”)的分组控制单元21从相邻交换机2获得控制器信息25(步骤D1)。将参考图9，描述该控制器信息获得处理。
对象交换机2的分组控制单元21将查询分组广播到相邻交换机并且接收控制器信息25(步骤E1)。如果分组控制单元21从多个交换机2接收控制器信息25的集合(步骤E2：是)，它选择包括最小跳数252的控制器信息25的集合(步骤E3)。然后，分组控制单元21通过消息控制单元22与控制器1通信并且在与控制器1联系前，获得跳数252(步骤E4)。
再参考图8，已经获得控制器信息25(步骤D1)的交换机2的消息控制单元22参考控制器信息25中的控制器ID 251，并且与由控制器ID 251识别的控制器1建立安全信道(步骤D2)。
然后，消息控制单元22从控制器1的负载控制表153获得另一控制器1的ID并且与那些控制器1建立安全信道(步骤D3，D4)。
开放流网络中的每一控制器1的负载控制单元14将对象交换机2的条目添加到负载控制表153(步骤D5)。此时，负载控制单元14在负载控制表153的“交换机ID”属性中，设定对象交换机2的交换机ID 24的值。负载控制单元14还在负载控制表153的“跳数”属性中，设定对象交换机2的跳数252的值。负载控制单元14还在负载控制表153的“所接收的消息计数”和“所接收的分组计数”属性的每一个中设置0。然后，负载控制单元14执行负载信息更新处理(图6的处理)(步骤D6)。
接着，参考图10，将描述当从开放流网络删除交换机2时，由设备(控制器1、交换机2)执行的处理。图10是示出删除交换机2的处理的流程图。
待删除的交换机2(在下文中，称为“对象交换机2”)的消息控制单元22关闭开放流网络中，与所有控制器1的安全信道(步骤F1)。作为响应，每一控制器1的负载控制单元14从负载控制表153删除对象交换机2的条目(步骤F2)。然后，负载控制单元14执行负载信息更新处理(图6的处理)(步骤F3)。
接着，参考图11至14，描述图7中所示的、分配控制器1的处理负载的处理的具体示例。图11是示出在执行负载分配处理前，开放流网络的结构的框图。图12是示出在执行负载分配处理前，负载控制表153的结构的原理图。
负载控制单元14计算开放流网络中的控制器(控制器A和控制器B)的处理负载(步骤C1)。在该实施例中，负载控制单元14使用下述公式，计算每一控制器的处理负载。
待计算的控制器C的处理负载＝(控制器C的所接收的消息计数/所有控制器的总接收的消息计数)*(由该控制器C控制的交换机的所接收的分组计数/所有交换机的总接收的分组计数)
参考图12，总接收的消息计数为120以及总接收的分组计数为800。因此，控制器A的处理负载是(50/120)*(300/800)≈0.16。类似地，控制器B的处理负载是(70/120)*(500/800)≈0.36。因此，负载控制单元14将控制器B选择为具有最高处理负载的控制器(步骤C1)。
上述计算方法仅是说明性的，并且可以采用其他方法。例如，可以将乘法公式的左侧或右侧(或两侧)乘以加权因子。还可以通过加法而不是乘法计算处理负载。即，负载控制单元14只需要根据负载控制表153中的信息，计算每一控制器1的处理负载。注意，负载控制单元14能通过使用负载控制表153中的所接收的消息计数和所接收的分组计数的至少一个，掌握每一控制器1的处理负载的趋势，尽管会降低计算精度。
然后，负载控制单元14确定所选控制器B的处理负载是否小于或等于预定阈值(步骤C2)。假定阈值为0.3，负载控制单元14确定控制器B的处理负载是否小于或等于该阈值(步骤C2：否)。然后，负载控制单元14将控制器A选择为具有最低处理负载的控制器(步骤C3)。
然后，负载控制单元14获得对由控制器B控制的交换机的处理负载具有最小影响的交换机的ID。参考图12，交换机C对处理负载的影响为(5/120)*(100/800)≈0.01。交换机D对处理负载的影响为(30/120)*(200/800)≈0.06。交换机E对处理负载的影响为(15/120)*(100/800)≈0.02。交换机F对处理负载的影响为(20/120)*(100/800)≈0.02。因此，负载控制单元14将交换机C选择为对处理负载具有最小影响的交换机(步骤C4)。
然后，负载控制单元14参考负载控制表153并且确定交换机C的跳数是否是阈值(步骤C5)。假定阈值为2，负载控制单元14确定交换机C的跳数大于或等于该阈值(步骤C5：是)。
然后，负载控制单元14在负载控制表153的交换机C的条目的“控制器ID”属性中设定控制器A的ID(步骤C6)。负载控制单元14还通过安全信道，在交换机C的控制器ID 251中设定控制器A的ID(交换机C7)。图13示出当该处理完成时的时间点的负载控制表153。下划线部分表示控制器的变化。尽管跳数值可能随控制器的变化而改变，但在本实施例中，假定该跳数不改变。
然后，负载控制单元14再次计算开放流网络中的控制器(控制器A和控制器B)的处理负载(步骤C1)。
参考图13，总接收的消息计数为120，以及总接收的分组计数为800。因此，控制器A的处理负载是(55/120)*(400/800)≈0.23。类似地，控制器B的处理负载是(65/120)*(400/800)≈0.27。因此，负载控制单元14将控制器B选择为具有最高处理负载的控制器(步骤C1)。
然后，负载控制单元14确定所选控制器B的处理负载是否小于或等于预定阈值(步骤C2)。由于该阈值为0.3，因此，负载控制单元14确定控制器B的处理负载小于或等于该阈值(步骤C2：是)，结束该处理。图14是示出在执行负载分配处理后，开放流网络的结构的框图。
接着，将描述根据本实施例的开放流网络的效果。负载控制单元14根据交换机2的使用状态或开放流网络的拓扑，分配控制器1的处理负载。由此，可以避免处理负载不均匀地施加在特定控制器1上以及准确地分配负载。
此外，当将交换机2添加到开放流网络或从其删除时，控制器1在分配负载前更新拓扑信息(执行上述步骤B1至B7)。由此，能在更新开放流网络中的每一设备的连接状态后分配负载。
第二实施例
根据本发明的第二实施例的控制器1的特征在于控制器1在图7的负载分配处理中，考虑由每一控制器控制的交换机的数目。在下文中，将描述第二实施例与第一实施例之间的区别。
在上述图7中，负载控制单元14使用下述公式，计算每一控制器1的处理负载。
待计算的控制器C的处理负载＝(由该控制器C控制的交换机的数目/开放流网络中的所有交换机的数目)*(控制器C的所接收的消息的计数/所有控制器的总的接收的消息计数)*(由该控制器C控制的交换机的所接收的分组计数/所有交换机的总的接收的分组计数)
接着，再参考图11至14，将描述根据本实施例，分配控制器1的负载的处理的具体示例(图7)。如上所述，图11是示出在执行负载分配处理前，开放流网络的结构的框图。图12是示出在执行负载分配处理前，负载控制表153的结构的原理图。
参考图12，总交换机计数为6以及总接收的消息计数为120。因此，控制器A的处理负载为(2/6)*(50/120)*(300/800)≈0.05。类似地，控制器B的处理负载为(4/6)*(70/120)*(500/800)≈0.24。因此，负载控制单元14将控制器B选择为具有最高处理负载的控制器(步骤C1)。
然后，负载控制单元14确定所选控制器B的处理负载是否小于或等于预定阈值(步骤C2)。假定阈值为0.2，负载控制单元14确定控制器B的处理负载不小于或等于该阈值(步骤C2：否)。然后，负载控制单元14将控制器A选择为具有最低处理负载的控制器(步骤C3)。
然后，负载控制单元14获得对由控制器B控制的交换机的处理负载具有最小影响的交换机的ID。负载控制单元14根据图12，计算对处理负载的影响如下。
交换机C：(5/120)*(100/800)
交换机D：(30/120)*(200/800)
交换机E：(15/120)*(100/800)
交换机F：(20/120)*(100/800)
因此，负载控制单元14将交换机C选择为对处理负载具有最小影响的交换机(步骤C4)。然后，负载控制单元14参考负载控制表153并且确定交换机C的跳数是否大于或等于阈值(步骤C5)。假定阈值为2，负载控制单元14确定交换机C的跳数大于或等于该阈值(步骤C5：是)。
然后，负载控制单元14在负载控制表153的交换机C的条目的“控制器ID”属性中设定控制器B的ID(步骤C6)。负载控制单元14还通过安全信道，在交换机C的控制器ID 251中设定控制器B的ID(交换机C7)。图13示出当该处理完成时的时间点的负载控制表153。下划线部分表示控制器的变化。
负载控制单元14再次计算开放流网络中的控制器(控制器A和控制器B)的处理负载(步骤C1)。
参考图13，可知总交换机计数为6，总的接收的消息计数为120，以及总的接收的分组计数为800。因此，控制器A的处理负载为(3/6)*(55/120)*(400/800)≈0.11。类似地，控制器B的处理负载为(3/6)*(65/120)*(400/800)≈0.13。因此，负载控制单元14将控制器B选择为具有最高处理负载的控制器(步骤C1)。
然后，负载控制单元14确定所选控制器B的处理负载是否小于或等于预定阈值(步骤C2)。由于该阈值为0.2，因此，负载控制单元14确定控制器B的处理负载小于或等于该阈值(步骤C2：是)，结束该处理。图14是示出在执行负载分配处理后，开放流网络的结构的框图。
同样在本实施例中，可以避免负载不均匀地施加在特定控制器1上以及准确地分配负载。如上可知，负载控制单元14还考虑总交换机计数和由每一控制器1控制的交换机的数目之间的关系，然后分配负载。由此，可以执行还考虑网络的连接状态的负载分配(即，避免由每一控制器控制的交换机的数目在网络中不均匀的负载分配)。
尽管已经对于其实施例描述了本发明，但本发明不限于其结构。当然，本发明包括本领域的技术人员在不背离本申请的权利要求的范围的情况下，对实施例所做的变化、修改或组合。
由控制器1的处理单元(消息控制单元11、路径控制单元12、拓扑更新单元13和负载控制单元14)执行的处理能体现为在任何计算机上运行的程序。该程序能存储在各种类型的非瞬时计算机可读介质中并提供给计算机。非瞬时计算机可读介质的示例包括各种类型的有形存储介质。非瞬时计算机可读介质的示例包括磁存储介质(例如柔性盘、磁带、硬盘驱动)、磁光存储介质(例如，磁光盘)、光盘只读存储器(CD-ROM)、CD-R、CD-R/W、半导体存储器(例如，掩膜型ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、闪速ROM和随机存取存储器(RAM)。可以通过各种类型的瞬时计算机可读介质，将程序提供给计算机。瞬时计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。瞬时计算机可读介质能经由有线通信路径，诸如电线或光纤，或经由无线通信路径将程序提供给计算机。
图15是示出控制器1的示例硬件结构的图。控制器1包括中央处理单元(CPU)401和存储器402。CPU 401和存储器402通过总线，连接到用作辅助存储设备的硬盘驱动器(HDD)403。存储介质，诸如HDD 403能存储用于协同操作系统，向CPU 401等等提供指令并且执行CPU 401等等的单元的功能的计算机程序。即，当该程序加载到存储器402中时，形成控制器1的块，然后，CPU 401执行根据程序的处理并且与其他硬件组件合作。然后，当CPU 401执行预定程序时，控制器1执行处理。
图16是示意性地示出本发明的框图。开放流网络包括多个控制器1和多个交换机2。每一控制器1包括负载控制表153和负载控制单元14。
负载控制表153控制在预定时间内，开放流网络中的每一交换机2已经传输到控制该交换机2的控制器的消息的数目和在预定时间内，每一交换机2已经接收的分组的数目的至少一个。即，负载控制表153保存专用于开放流网络的负载信息。当预定事件发生时，负载控制单元14参考负载控制表153并且检测具有高于或等于第一阈值的处理负载的控制器1。例如，负载控制单元14通过将所接收的分组计数和所接收的消息计数相乘，计算处理负载。然后，负载控制单元14使由所检测的控制器1控制的交换机2的至少一个处于另一控制器1的控制下。
根据上述结构，负载控制单元14能根据交换机2的使用状态或开放流网络的拓扑，分配控制器1的负载。即，可以避免负载不均匀地施加在特定控制器1上。
尽管在上述描述中，每一控制器1包括负载控制表153和负载控制单元14，其他结构也是可能的。例如，可以在开放流网络中提供用于指示每一控制器1控制交换机2的控制设备。这种控制设备包括负载控制表153和负载控制单元14。控制设备计算每一控制器1的处理负载以及使由具有高处理负载的控制器1控制的交换机2处于另一控制器1的控制下。该结构也能产生上述效果。
本申请要求基于2012年2月2日提交的、日本专利申请No.2012-020695的优先权，其公开被整体结合于此。
附图标记列表
1       控制器
11      消息控制单元
12      路径控制单元
13      拓扑更新单元
14      负载控制单元
15      网络信息存储单元
151     路径信息
152     拓扑信息
153     负载控制表
2       交换机
21      分组控制单元
22      消息控制单元
23      流表
24      交换机ID
25      控制器信息
251     控制器ID
252     跳数
3       终端
401     CPU
402     存储器
403     HDD

Claims (25)

1.一种控制器，所述控制器用于控制在开放流网络中的多个交换机中的一些，所述控制器包括：
负载控制表，所述负载控制表被配置成控制下述中的至少一个：开放流网络中的所述交换机中的每一个在预定时间中已经向控制所述交换机的控制器传输的消息的数目、以及所述交换机在预定时间中已经接收到的分组的数目；以及
负载控制装置，所述负载控制装置被配置成当预定事件发生时，基于所述负载控制表来检测处理负载应当被分配的控制器，并且使由所检测到的控制器所控制的交换机中的至少一个处于另一控制器的控制下。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中，
所述处理负载是数值信息，所述数值信息的较高值指示较高负载，并且
所述负载控制装置检测具有高于或等于第一阈值的处理负载的控制器。
3.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述负载控制装置将下述控制器选择为所述另一控制器：该控制器具有相对低的处理负载。
4.根据权利要求2所述的控制器，其中，
所述负载控制表控制有关在开放流网络中的所述交换机中的每一个与控制所述交换机的控制器之间的跳数的信息，并且
所述负载控制装置将下述交换机选择为将处于所述另一控制器的控制下的至少一个交换机：该交换机具有对所述处理负载相对小的影响并且具有大于或等于第二阈值的跳数。
5.根据权利要求2或3所述的控制器，其中，所述负载控制装置通过使所述消息的数目和所接收到的分组的数目相乘来计算所述处理负载。
6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的控制器，其中，所述预定事件包括下述中的一个：预定时间的度过、对开放流网络添加交换机、以及从开放流网络中删除交换机。
7.根据权利要求1至6中的任何一项所述的控制器，其中，所述负载控制装置基于所接收到的消息的数目和所接收到的分组的数目、以及由每个控制器所控制的交换机的数目，来计算所述控制器的处理负载。
8.根据权利要求1至7中的任何一项所述的控制器，进一步包括拓扑更新装置，所述拓扑更新装置被配置成控制关于开放流网络的拓扑的信息，
其中，当所述预定事件发生时，所述拓扑更新装置检测具有连接故障的受控交换机，并且在所述负载控制装置执行处理之前，消除所检测到的交换机的连接故障。
9.一种用于分配控制器的负载的方法，所述控制器控制开放流网络中的多个交换机中的一些，所述方法包括：
控制步骤，所述控制步骤控制负载控制表，所述负载控制表包括下述中的至少一个：开放流网络中的所述交换机中的每一个在预定时间中已经向控制所述交换机的控制器传输的消息的数目、以及所述交换机在预定时间中已经接收到的分组的数目；以及
负载控制步骤，当预定事件发生时，基于所述负载控制表来检测处理负载应当被分配的控制器，并且使由所检测到的控制器所控制的交换机中的至少一个处于另一控制器的控制下。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，
所述处理负载是数值信息，所述数值信息的较高值指示较高负载，并且
所述负载控制步骤包括检测具有高于或等于第一阈值的处理负载的控制器。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述负载控制步骤包括将下述控制器选择为所述另一控制器：该控制器具有相对低的处理负载。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，
所述负载控制表控制有关在开放流网络中的所述交换机中的每一个与控制所述交换机的控制器之间的跳数的信息，并且
所述负载控制步骤包括将下述交换机选择为将处于所述另一控制器的控制下的至少一个交换机：该交换机具有对所述处理负载相对小的影响并且具有大于或等于第二阈值的跳数。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述负载控制步骤包括通过使所述消息的数目和所接收到的分组的数目相乘来计算所述处理负载。
14.根据权利要求9至13中的任何一项所述的方法，其中，所述预定事件包括下述中的一个：预定时间的度过、对开放流网络添加交换机、以及从开放流网络中删除交换机。
15.根据权利要求10至14中的任何一项所述的方法，其中，所述负载控制步骤包括基于所接收到的消息的数目和所接收到的分组的数目、以及由每个控制器所控制的交换机的数目，来计算每个控制器的处理负载。
16.一种存储程序的非瞬时计算机可读介质，所述程序用于使得计算机执行用于分配控制器的负载的方法，所述控制器控制开放流网络中的多个交换机中的一些，所述方法包括：
控制步骤，所述控制步骤控制负载控制表，所述负载控制表包括下述中的至少一个：开放流网络中的所述交换机中的每一个在预定时间中已经向控制所述交换机的控制器传输的消息的数目、以及所述交换机在预定时间段中已经接收到的分组的数目；以及
负载控制步骤，当预定事件发生时，基于所述负载控制表来检测处理负载应当被分配的控制器，并且使由所检测到的控制器所控制的交换机中的至少一个处于另一控制器的控制下。
17.根据权利要求16所述的非瞬时计算机可读介质，其中，
所述处理负载是数值信息，所述数值信息的较高值指示较高负载，并且
所述负载控制步骤包括检测具有高于或等于第一阈值的处理负载的控制器。
18.根据权利要求17所述的非瞬时计算机可读介质，其中，所述负载控制步骤包括将下述控制器选择为所述另一控制器：该控制器具有相对低的处理负载。
19.根据权利要求18所述的非瞬时计算机可读介质，其中，
所述负载控制表控制有关在开放流网络中的所述交换机中的每一个与控制所述交换机的控制器之间的跳数的信息，并且
所述负载控制步骤包括将下述交换机选择为将处于所述另一控制器的控制下的至少一个交换机：该交换机具有对所述处理负载相对小的影响并且具有大于或等于第二阈值的跳数。
20.根据权利要求17或18所述的非瞬时计算机可读介质，其中，所述负载控制步骤包括通过使所述消息的数目和所接收到的分组的数目相乘来计算所述处理负载。
21.根据权利要求16至20中的任何一项所述的非瞬时计算机可读介质，其中，所述预定事件包括下述中的一个：预定时间的度过、对开放流网络添加交换机、以及从开放流网络中删除交换机。
22.根据权利要求21所述的非瞬时计算机可读介质，其中，所述负载控制步骤包括当作为所述预定事件，将交换机添加到开放流网络或从开放流网络中删除交换机时，更新所述负载控制表，并且随后与所述第一阈值进行比较。
23.根据权利要求16至22的任何一项所述的非瞬时计算机可读介质，其中，所述负载控制步骤包括基于所接收到的消息的数目和所接收到的分组的数目、以及由每个控制器所控制的交换机的数目，来计算每个控制器的处理负载。
24.一种计算机系统，包括：
多个交换机，所述多个交换机中的每一个被配置成基于流表来在开放流网络中转发分组；以及
多个控制器，所述多个控制器中的每一个被配置成控制所述交换机中的一些，
其中，所述控制器中的每一个包括：
负载控制表，所述负载控制表被配置成控制下述中的至少一个：开放流网络中的所述交换机中的每一个在预定时间中已经向控制所述交换机的控制器传输的消息的数目、以及所述交换机在预定时间中已经接收到的分组的数目；以及
负载控制装置，所述负载控制装置被配置成当预定事件发生时，基于所述负载控制表来检测处理负载应当被分配的控制器，并且使由所检测到的控制器所控制的交换机中的至少一个处于另一控制器的控制下。
25.一种用于分配多个控制器的负载的控制设备，所述控制器控制开放流网络中的交换机，所述控制设备包括：
负载控制表，所述负载控制表被配置成控制下述中的至少一个：开放流网络中的所述交换机中的每一个在预定时间中已经向控制所述交换机的控制器传输的消息的数目、以及所述交换机在预定时间中已经接收到的分组的数目；以及
负载控制装置，所述负载控制装置被配置成当预定事件发生时，基于所述负载控制表来检测处理负载应当被分配的控制器，并且使由所检测到的控制器所控制的交换机中的至少一个处于另一控制器的控制下。
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