CN104158681A - Sdn网络中区域控制器失效的处理方法和处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种SDN网络中区域控制器失效的处理方法和处理装置，应用于软件定义网络SDN中的控制器集群内的管理控制器，该方法包括：感知控制器集群中被配置于区域内的区域控制器的运行状态；当属于同一区域的所有区域控制器的运行状态均为不可用时，为属于该区域的受控设备选择另一区域；将受控设备的配置信息添加至被选区域的受控列表中，并将该被选区域内的至少一个区域控制器的配置信息发送至受控设备，以由受控设备与相应的区域控制器建立连接。通过本发明的技术方案，可以在同一区域内的所有控制器均不可用时，控制该区域的受控设备自动连接至其他区域的区域控制器，从而确保了区域的高可用性，尽可能降低对流量传输的影响。

Description

SDN网络中区域控制器失效的处理方法和处理装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及SDN网络中区域控制器失效的处理方法和处理装置。

背景技术

SDN(Software Defined Network，软件定义网络)从整网的角度将网络虚拟化。基于SDN网络，使得整网的资源被分割成多个虚拟网，并分配给不同的用户同时进行控制和使用，且各个用户可以独立自由地控制自己虚拟网的流量而互不影响。具体地，基于SDN技术虚拟化出来的网络由控制器、受控设备(如交换机或网关设备)和安全通道构成，如图1所示。控制器是SDN网络的控制中心，根据用户配置或者动态运行的协议生成流表并发送到受控设备，以控制受控设备上的报文传输。

在SDN网络中，往往由多个控制器构成图2所示的控制器集群(Team)，包括一台Leader Controller(即管理控制器，或者可以由两台Leader控制器形成主备结构)和其余的区域Controller(普通的控制器，区别于LeaderController)。同时，SDN网络内还建立多个Region(区域)，则每个Region内包含一台或多台区域Controller。比如图2中的控制器集群由LeaderController和多台区域Controller构成，多台区域Controller分配至对应的Region，例如Controller1-1和Controller1-2等分配于Region1内、Controller2-1和Controller2-2等分配于Region2内等，而各Region内的Controller分别连接至vSwitch(virtual Switch，虚拟交换机)、pGW(Packet Data NetworkGateway，分组数据网关)等受控设备，例如vSwitch1、vSwitch2和vSwitch3等连接至Region1内的区域Controller，而pGW1和pGW2等连接至Region2内的区域Controller。

当一台受控设备加入Region时，Leader Controller会将该Region中所有区域Controller的配置信息告知该受控设备，以便受控设备与区域Controller之间建立连接；而当该Region内的某台区域Controller故障时，其他区域Controller会主动向对应的受控设备发送消息，以接管故障区域Controller所管理的受控设备。

然而，当Region内所有的区域Controller均故障时，相关技术中并未给出解决方案，使得受控设备主动与其他区域Controller建立连接。

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SDN网络中Region内所有控制器均失效时，受控设备与区域控制器无法主动连接的技术问题。

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SDN网络中区域控制器失效的处理方法，应用于软件定义网络SDN中的控制器集群内的管理控制器，包括：

感知所述控制器集群中被配置于区域内的区域控制器的运行状态；

当属于同一区域的所有区域控制器的运行状态均为不可用时，为属于该区域的受控设备选择另一区域；

将所述受控设备的配置信息添加至被选区域的受控列表中，并将该被选区域内的至少一个区域控制器的配置信息发送至所述受控设备，以由所述受控设备与相应的区域控制器建立连接。

根据本发明的第二方面，提出了一种SDN网络中区域控制器失效的处理装置，应用于软件定义网络SDN中的控制器集群内的管理控制器，包括：

感知单元，用于感知所述控制器集群中被配置于区域内的区域控制器的运行状态；

选择单元，用于在属于同一区域的所有区域控制器的运行状态均为不可用的情况下，为属于该区域的受控设备选择另一区域；

处理单元，用于将所述受控设备的配置信息添加至被选区域的受控列表中，并将该被选区域内的至少一个区域控制器的配置信息发送至所述受控设备，以由所述受控设备与相应的区域控制器建立连接。

由以上技术方案可见，本发明通过对控制器的状态感知，并在同一区域内的控制器均不可用时，主动为相应的受控设备进行区域选择和连接配置，从而实现了受控设备与其他区域的区域控制器的自动连接，确保了区域的高可用性，尽可能降低对流量传输的影响。

附图说明

图1示出了典型的SDN网络的结构示意图；

图2示出了控制器集群内的一种Leader Controller与区域Controller设备连接结构的示意图；

图3示出了根据本发明的一示例性实施例的SDN网络中区域控制器失效的处理方法的示意流程图；

图4A示出了控制器集群内的另一种Leader Controller与区域Controller设备连接结构的示意图；

图4B示出了控制器集群内的又一种Leader Controller与区域Controller设备连接结构的示意图；

图5-7示出了根据本发明的一示例性实施例的对SDN网络中区域控制器失效进行处理的示意图；

图8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9示出了根据本发明的一示例性实施例的SDN网络中区域控制器失效的处理装置的示意框图。

具体实施方式

SDN网络内的每台区域Controller被分配至对应的Region内，并连接至受控设备。以图2所示的SDN网络内的控制器集群结构为例，LeaderController可以通过心跳检测等方式来感知区域Controller的状态，实现对各区域Controller的管理；若Region内的某台区域Controller发生故障，其他的区域Controller可以主动接管连接至该故障区域Controller的受控设备。以图2中Region1为例，假定原本Controller1-1连接并管理vSwitch1和vSwitch2、Controller1-2连接并管理vSwitch3；当Controller1-1发生故障时，基于背景技术的处理手段可以使Controller1-2主动接管原本连接至Controller1-1的vSwitch1和vSwitch2，或者当Controller1-2发生故障时，由Controller1-1主动接管原本连接至Controller1-2的vSwitch3。

然而，背景技术的处理手段仅限于同一个Region内的区域Controller之间的主动接管，而当同一个Region内的所有区域Controller均故障时，比如上述Region1内的Controller1-1和Controller1-2均故障，则基于背景技术的处理手段，将无法实现对vSwitch1、vSwitch2和vSwitch3的主动接管，导致vSwitch1、vSwitch2和vSwitch3无法正常工作。而基于背景技术的处理方式，只能够由工作人员一一手动修改每台受控设备(比如上述的vSwitch1、vSwitch2和vSwitch3)的配置，而当受控设备数量较大时，将导致极大的管理难度。

基于上述问题，本发明提出了一种如图3所示的SDN网络区域控制器失效的处理方法，可以应用于软件定义网络SDN中的控制器集群内的LeaderController，包括：

步骤302，感知所述控制器集群中被配置于区域内的区域控制器的运行状态；

在本实施例中，由于Leader Controller负责Team内区域Controller的心跳管理，因而可以通过心跳检测等方式来实现对各个Region内区域Controller的状态感知。

步骤304，当属于同一区域的所有区域控制器的运行状态均为不可用(Down)时，为属于该区域的受控设备选择另一区域；

在本实施例中，可以任意选择一个Region，以作为上述的“另一区域”。当然，也可以通过规则的设置，选择更为适合的Region，比如可以查看Team对应的每个Region包含的受控设备的数量，并选择对应的受控设备数量最小的Region；或者，也可以查看每个Region内包含的可用(Up)状态下的区域Controller的数量，并选择可用的区域Controller最多的Region等。

步骤306，将所述受控设备的配置信息添加至被选区域的受控列表中，并将该被选区域内的至少一个区域控制器的配置信息发送至所述受控设备，以由所述受控设备与相应的区域控制器建立连接。

由上述实施例可知，本发明通过对区域Controller的状态感知，并在同一Region内的所有区域Controller均不可用时，主动为相应的受控设备重新进行区域选择和连接配置，从而实现了受控设备与其他Region的区域Controller的自动连接，确保了Region的高可用性，尽可能降低对流量传输的影响，也避免了人工配置带来的管理困难。

需要说明的是，在图2所示的网络结构中，Leader Controller仅用于对各Region内的区域Controller进行管理，其本身并不属于任一Region；而作为一示例性实施例，Leader Controller实际上也可以实现与区域Controller相同的功能。比如图4A所示，假定Leader Controller和Controller3-1被配置于Region3中，则该Region3与Region1等一致，同样能够连接至相应的受控设备；同时，Leader Controller不仅对Region1等内的Controller进行状态管理，也同样需要对其所处的Region3内的Controller3-1进行状态管理。

此外，考虑到Leader Controller本身可能失效的情况，则可以通过主备结构进行处理。如图4B所示，由Leader Master Controller和Leader SlaveController构成主备结构，其中Leader Master Controller与Controller3-1处于Region3内，Controller1-1和Controller1-2处于Region1内。因此，当LeaderMaster Controller通过心跳检测感知到Region1中的所有区域Controller都失效时，即Controller1-1和Controller1-2均失效，则Leader Master Controller可以通过为连接至Region1的受控设备选择另一区域，从而将原本连接至Region1的受控设备自动切换至被选的另一区域；而当Region3内的区域Controller和Leader Controller均失效时，即Controller3-1和Leader MasterController失效时，由Leader Slave Controller主动接管Leader MasterController，为连接至Region3的受控设备选择另一区域，从而将原本连接至Region3的受控设备自动切换至被选的另一区域。

可见，Leader Controller本身是否处于Region内，并不会影响到对其他区域Controller的管理，均可以实现图3所示的SDN网络中区域控制器失效的处理方法。下面结合图5-7，通过更为具体的应用场景实现对图3所示的区域失效的处理方法进行详细说明。

请参考图5，Leader Controller对配置于Region1……Region-n内的区域Controller进行管理。比如Region1内包含Controller1-1和Controller1-2，则Leader Controller内存在对应于Region1的控制器信息列表1，该控制器信息列表1中包含Controller1-1和Controller1-2的配置信息，该配置信息可以为各区域Controller的IP地址、协议端口号(例如：TCP/IP端口号)等信息；同时，Region1内的Controller1-1和Controller1-2还连接至受控设备1-1、受控设备1-2和受控设备1-3，则Leader Controller内还存在对应于Region1的受控列表1，该受控列表1中记录了受控设备1-1、受控设备1-2和受控设备1-3的配置信息，该配置信息可以为各受控设备对应的管理IP地址和Datapath(数据路径)ID等。其中，管理IP地址是指当相应的受控设备被添加至当前SDN网络中时，由Leader Controller分配的、用于对该受控设备进行管理的IP地址；而Datapath ID则是由Leader Controller为受控设备分配的唯一标识号，用于准确区分和管理所有的受控设备。

假定Leader Controller在管理过程中，通过心跳检测感知到Controller1-1和Controller1-2均处于不可用状态，即Region1内的所有区域Controller均不可用，则受控设备1-1、受控设备1-2和受控设备1-3将无法实现与区域Controller的正常交互。因此，Leader Controller需要为受控设备1-1、受控设备1-2和受控设备1-3选择另一个Region，以用于接替Region1。

作为一示例性实施例，假定Leader Controller选择连接的受控设备数量最少的Region，比如选中了Region-n。具体地，比如Region-n中配置了Controller n-1和Controller n-2，且连接至受控设备n-1，则此时对应于Region-n的控制器信息列表n中包含Controller n-1和Controller n-2的配置信息，且对应于Region-n的受控列表n中仅包含受控设备n-1的配置信息。

由于对受控设备而言，其并不感知Region的概念，因而需要由LeaderController将相应Region内的区域Controller的信息告知受控设备，从而实现受控设备与区域Controller之间连接建立。请参考图6，在Leader Controller选定Region-n之后，一方面Leader Controller将受控设备1-1、受控设备1-2和受控设备1-3的配置信息添加至Region-n对应的受控列表n中，另一方面Leader Controller将Region-n内的Controller n-1和Controller n-2的配置信息发送至受控设备1-1、受控设备1-2和受控设备1-3，以供其据此建立连接。

为了确定受控设备与区域Controller之间完成了新连接的建立，需要由Leader Controller对此进行检验。请参考图7，可以由新的Region内的区域Controller在完成新连接的建立后，分别向Leader Controller返回对应于已建立连接的信息，该信息内可以包含相应的新的Region内的区域Controller和受控设备的配置信息，则Leader Controller可以据此判定在配置信息对应的受控设备和新的Region内的区域Controller之间建立了连接。

当然，如果新的Region内的区域Controller与受控设备之间没有完成新连接的建立，则Leader Controller将无法接受到上述的已建立连接的信息，可能造成Leader Controller的长时间等待，影响Leader Controller的管理。因此，Leader Controller可以为被选中的Region内的区域Controller启动对应的定时器，则如果在该定时器对应的超时时间内未从相应的区域Controller接收到已建立连接的信息，则认为对应的连接建立失败。具体地，比如LeaderController可以为Region-n内的Controller n-1和Controller n-2分别启动对应的定时器T1和T2，假定T1＜T2，则如果T1时间内未接收到Controller n-1返回的已建立连接的信息，Leader Controller将继续等待；如果T2时间内，Controller n-1和Controller n-2均未返回相应的已建立连接的信息，则认为对应的连接建立均失败，需要为受控设备1-1、受控设备1-2和受控设备1-3重新选择另一区域。

对应于上述的区域失效的处理方法，图8示出了根据本申请的一示例性实施例的网络设备的示意结构图。请参考图8，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SDN网络中区域控制器失效的处理装置，该处理装置可以理解为应用系统对外服务的一个部分。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9，在软件实施方式中，该SDN网络中区域控制器失效的处理装置可以应用于软件定义网络SDN中的控制器集群内的管理控制器，该处理装置包括：

感知单元，用于感知所述控制器集群中被配置于区域内的区域控制器的运行状态；

选择单元，用于在属于同一区域的所有区域控制器的运行状态均为不可用的情况下，为属于该区域的受控设备选择另一区域；

处理单元，用于将所述受控设备的配置信息添加至被选区域的受控列表中，并将该被选区域内的至少一个区域控制器的配置信息发送至所述受控设备，以由所述受控设备与相应的区域控制器建立连接。

可选的，所述选择单元具体用于：

查看所述控制器集群对应的每个区域包含的受控设备的数量，并选择对应的受控设备数量最小的区域。

可选的：

所述受控设备的配置信息包括管理IP地址和唯一标识符，即管理控制器为受控设备分配、用于管理该受控设备的IP地址和唯一标识符(如DatapathID)；

所述区域控制器的配置信息包括区域控制器的IP地址和协议端口号。

可选的，还可以所述处理单元还用于包括：

接收被选区域的区域控制器发送的建立连接的信息，并在该信息中包含所述被选区域内的指定控制器和所述受控设备的配置信息的情况下，判定在所述受控设备和所述指定控制器之间建立了连接。

可选的，还可以包括：

定时单元，用于为所述至少一个区域控制器中的每个区域控制器启动对应的定时器；

其中，若在所有定时器对应的超时时间内，未从相应的区域控制器接收到已建立连接的信息，则所述选择单元为所述受控设备重新选择另一区域。

因此，本发明通过对控制器的状态感知，并在同一区域内的控制器均不可用时，主动为相应的受控设备进行区域选择和连接配置，从而实现了受控设备与其他区域的区域控制器的自动连接，确保了区域的高可用性，尽可能降低对流量传输的影响。

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 (10)

1.一种SDN网络中区域控制器失效的处理方法，应用于软件定义网络SDN中的控制器集群内的管理控制器，其特征在于，所述方法包括：

感知所述控制器集群中被配置于区域内的区域控制器的运行状态；

当属于同一区域的所有区域控制器的运行状态均为不可用时，为属于该区域的受控设备选择另一区域；

将所述受控设备的配置信息添加至被选区域的受控列表中，并将该被选区域内的至少一个区域控制器的配置信息发送至所述受控设备，以由所述受控设备与相应的区域控制器建立连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为属于该区域的受控设备选择另一区域，包括：

查看所述控制器集群对应的每个区域包含的受控设备的数量，并选择对应的受控设备数量最小的区域。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述受控设备的配置信息包括管理IP地址和唯一标识符；

所述区域控制器的配置信息包括区域控制器的IP地址和协议端口号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

接收被选区域的区域控制器发送的建立连接的信息；

若该信息中包含所述被选区域内的指定区域控制器和所述受控设备的配置信息，则判定在所述受控设备和所述指定区域控制器之间建立了连接。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

为所述至少一个区域控制器中的每个区域控制器启动对应的定时器；

若在所有定时器对应的超时时间内，未从相应的区域控制器接收到已建立连接的信息，则为所述受控设备重新选择另一区域。

6.一种SDN网络中区域控制器失效的处理装置，应用于软件定义网络SDN中的控制器集群内的管理控制器，其特征在于，所述装置包括：

感知单元，用于感知所述控制器集群中被配置于区域内的区域控制器的运行状态；

选择单元，用于在属于同一区域的所有区域控制器的运行状态均为不可用的情况下，为属于该区域的受控设备选择另一区域；

处理单元，用于将所述受控设备的配置信息添加至被选区域的受控列表中，并将该被选区域内的至少一个区域控制器的配置信息发送至所述受控设备，以由所述受控设备与相应的区域控制器建立连接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述选择单元具体用于：

查看所述控制器集群对应的每个区域包含的受控设备的数量，并选择对应的受控设备数量最小的区域。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：

所述受控设备的配置信息包括管理IP地址和唯一标识符；

所述区域控制器的配置信息包括区域控制器的IP地址和协议端口号。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理单元还用于：

接收被选区域的区域控制器发送的建立连接的信息，并在该信息中包含所述被选区域内的指定控制器和所述受控设备的配置信息的情况下，判定在所述受控设备和所述指定控制器之间建立了连接。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：

定时单元，用于为所述至少一个区域控制器中的每个区域控制器启动对应的定时器；

其中，若在所有定时器对应的超时时间内，未从相应的区域控制器接收到已建立连接的信息，则所述选择单元为所述受控设备重新选择另一区域。