CN104283949B - 一种基于功能块的逻辑网构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于功能块的逻辑网构建方法。本发明将逻辑网定义出编排层、中央控制层和转发层，每层定义特定的功能块来实现从上层应用到底层数据转发的逻辑网构建；具体的编排层将资源需求发送给位于中央控制层里的REST API服务器；REST API服务器将虚拟节点资源信息发送到位于配置层的转换引擎组件，换引擎组件计算出逻辑网配置信息，并将该逻辑网配置信息通过IF‑MAP协议发向控制层；控制层根据逻辑网配置信息找到与该逻辑网配置信息对应的物理节点，并且控制层向每个物理节点发出创建虚拟节点通告。本发明能针对不同的上层应用，底层转发平面总是能构建出一条专用的逻辑网供其使用，实现了虚拟网络中的数据隔离。

Description

一种基于功能块的逻辑网构建方法
技术领域
本发明属于网络通信领域，具体涉及一种基于功能块的逻辑网构建方法。
背景技术
随着互联网等计算机技术网络应用领域的迅速扩大，新特性、新需求不断出现并不断变化，这就要求新一代网络设备应该具有足够的灵活性，能快速地对新业务、新需求作出响应；要求新一代网络设备应该具有足够的开放性，使用户可以根据所开放的资源灵活组合，以提供不同的网络需求服务。T.Anderson等人提出的网络虚拟化技术就能很好的满足现代互联网的需求，其核心思想是将网络基础设施和网络服务项分离，网络服务提供商（Service Provider，SP）根据用户请求，通过向网络基础设施提供商（InfrastructureProvider，InP）购买或租赁网络资源，以在物理网络上构建虚拟网（Virtual Network，VN）的形式，为用户提供网络服务。在网络虚拟化中，底层物理网络可以承载多个VN，每个VN都是由一组虚拟链路连接的虚拟节点组成，其中，虚拟节点映射到物理网络节点，而虚拟链路映射到连接虚节点端到端的物理路径。从资源分配角度来看，部署虚拟网的本质就是从现有物理网络中分配一定资源组建一个满足用户需求的逻辑网。利用底层网络的可编程能力，在被映射后的虚拟网中可以运行IP或非IP协议。所以，在没有影响现有网络结构的前提下，网络虚拟化技术使得部署新的网络架构、协议以及应用成为可能。
SDN(software defined networking，软件定义网络)由斯坦福大学主导的CleanSlate项目启动，为网络虚拟化提供了一个极具吸引力的平台，因为所有的控制逻辑可以运行在控制器上，而不是物理的交换机上。而且OpenFlow提供了一类标准的接口用于安装包的转发规则．查询流量统计信息和获取拓扑状态变化。建立在SDN技术上的虚拟化方案提供了一种有效的可扩展的虚拟化方法。可以对网络化的交换机进行编程控制。同时．可以可扩展地实现虚拟网络和物理网络的映射。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术条件下尚未解决的问题，解决基于功能块构建逻辑网的问题。
一种基于功能块的逻辑网构建方法，其步骤如下：
步骤1.编排层根据应用，经过编排层的SDN资源管理平台得出资源需求，将资源需求发送给位于中央控制层里的REST API服务器；
步骤2.REST API服务器根据资源需求中的网络资源需求向全网数据库发送网络资源请求，全网数据库发回一条符合网络资源请求的物理链路信息（由物理节点组成）。REST API服务器根据物理链路信息向虚拟节点数据库查询虚拟节点，虚拟节点数据库将虚拟节点资源信息反馈到REST API服务器。REST API服务器将虚拟节点资源信息发送到位于配置层的转换引擎组件，该转换引擎组件计算出逻辑网配置信息，并将该逻辑网配置信息通过IF-MAP协议发向控制层；
所述的转换引擎组件指能将高层级服务数据模型的组件转换成相应的更多的低层级技术数据层面的组件；
所述的虚拟节点资源信息指虚拟节点及其内部的功能块信息；
所述的逻辑网配置信息指低层级技术数据层面的配置信息；
步骤3.控制层根据逻辑网配置信息找到与该逻辑网配置信息对应的物理节点，并且控制层向每个物理节点发出创建虚拟节点通告；
步骤4.物理节点里的节点代理接收到通告后，检查物理节点状况，为创建虚拟节点做环境准备，响应创建请求；
所述的物理节点状况包括内存、带宽、CPU使用率；若物理节点状况中的其中一项不符合要求，则该物理节点创建虚拟节点失败，节点代理发送虚拟节点创建失败信息给控制层；否则响应创建虚拟节点的请求；
步骤5.控制层开始向每个物理节点发送内部功能块组合信息，所述的内部功能块组合信息为每个物理节点其对应的虚拟节点所需的信息；
步骤6.每个物理节点的节点代理根据功能块组合信息，通过click软件路由虚拟化出一套用于转发数据包的功能块拓扑，将该功能块拓扑用于物理节点虚拟化后的虚拟节点的数据包转发；同时节点代理将虚拟节点创建成功信息给控制层；
步骤7.控制层根据节点代理反馈虚拟节点创建的信息，做出动作。若所有物理节点的节点代理反馈的信息都是创建成功，那么控制层向上层应用反馈逻辑网创建成功信息；若其中有一个节点代理反馈的信息是虚拟节点创建失败，则控制层向上层反馈创建逻辑网失败信息，并向所有的节点代理发送回滚信息，节点代理将功能块拓扑删除。
所述的功能块全网数据库，其记录了全网中的物理节点。
所述的功能块虚拟节点数据库,其记录了全网物理节点虚拟化后的内部功能块信息，每个物理节点对应一组它的内部功能块；
所述的功能块节点代理,其管理着物理节点上虚化出来的虚拟节点，而且是物理节点与控制层交互中介。
本发明有益效果如下：
采用本发明方法来进行构建逻辑网的优势在于针对不同的上层应用，底层转发平面总是能构建出一条专用的逻辑网供其使用，实现了虚拟网络中的数据隔离。并且由于中央控制器的存在，能合理实现转发平面中的负载均衡，充分利用和集中控制底层的物理资源。
附图说明
图 1 本发明网络框架图；
图 2 本发明上层下发虚网构建方案阶段图；
图 3 本发明底层创建虚网阶段图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
一种基于功能块的逻辑网构建方法，其步骤如下：
步骤1.编排层根据应用，经过编排层的SDN资源管理平台得出资源需求，将资源需求发送给位于中央控制层里的REST API服务器；
步骤2.REST API服务器根据资源需求中的网络资源需求向全网数据库发送网络资源请求，全网数据库发回一条符合网络资源请求的物理链路信息（由物理节点组成）。REST API服务器根据物理链路信息向虚拟节点数据库查询虚拟节点，虚拟节点数据库将虚拟节点资源信息反馈到REST API服务器。REST API服务器将虚拟节点资源信息发送到位于配置层的转换引擎组件，该转换引擎组件计算出逻辑网配置信息，并将该逻辑网配置信息通过IF-MAP协议发向控制层；
所述的转换引擎组件指能将高层级服务数据模型的组件转换成相应的更多的低层级技术数据层面的组件；
所述的虚拟节点资源信息指虚拟节点及其内部的功能块信息；
所述的逻辑网配置信息指低层级技术数据层面的配置信息；
步骤3.控制层根据逻辑网配置信息找到与该逻辑网配置信息对应的物理节点，并且控制层向每个物理节点发出创建虚拟节点通告；
步骤4.物理节点里的节点代理接收到通告后，检查物理节点状况，为创建虚拟节点做环境准备，响应创建请求；
所述的物理节点状况包括内存、带宽、CPU使用率；若物理节点状况中的其中一项不符合要求，则该物理节点创建虚拟节点失败，节点代理发送虚拟节点创建失败信息给控制层；否则响应创建虚拟节点的请求；
步骤5.控制层开始向每个物理节点发送内部功能块组合信息，所述的内部功能块组合信息为每个物理节点其对应的虚拟节点所需的信息；
步骤6.每个物理节点的节点代理根据功能块组合信息，通过click软件路由虚拟化出一套用于转发数据包的功能块拓扑，将该功能块拓扑用于物理节点虚拟化后的虚拟节点的数据包转发；同时节点代理将虚拟节点创建成功信息给控制层；
步骤7.控制层根据节点代理反馈虚拟节点创建的信息，做出动作。若所有物理节点的节点代理反馈的信息都是创建成功，那么控制层向上层应用反馈逻辑网创建成功信息；若其中有一个节点代理反馈的信息是虚拟节点创建失败，则控制层向上层反馈创建逻辑网失败信息，并向所有的节点代理发送回滚信息，节点代理将功能块拓扑删除。
所述的功能块全网数据库，其记录了全网中的物理节点；
所述的功能块虚拟节点数据库,其记录了全网物理节点虚拟化后的内部功能块信息，每个物理节点对应一组它的内部功能块；
所述的功能块节点代理,其管理着物理节点上虚化出来的虚拟节点，而且是物理节点与控制层交互中介。
实施例
如图1所示，这是一个基于功能块的网络架构图。如果上层应用想要构建一个逻辑网，首先位于编排层的应用会想其提出应用请求，编排层根据应用，经过SDN资源管理平台得出资源需求，将请求发向位于中央控制层里的REST API服务器。REST API服务器根据资源需求中的网络资源需求向全网数据库发送网络资源请求，全网数据库发回一条符合网络资源请求的物理链路信息（由物理节点组成，如{<node1>,<node2>,<node3>,<node4>}）。REST API服务器根据物理链路信息向虚拟节点数据库查询虚拟节点（每个node都会对应一个虚拟节点，虚拟节点记录了node内部组件虚拟化后的功能块信息），虚拟节点数据库向REST API服务器反馈资源信息。REST API服务器将资源集合发送到位于同层的转换引擎组件，该转换引擎组件计算出合适的逻辑网配置信息（物理链路信息和每个虚拟节点内部的功能块组合，如{<node1,{<FB1,para1>,<FB2,para2>,<FB3,para3>,<FB4,para4>}>, <node2,{<FB1,para1>,<FB2,para2>,<FB3,para3>,<FB4,para4>}>, <node3,{<FB1,para1>,<FB2,para2>,<FB3,para3>,<FB4,para4>}>, <node4,{<FB1,para1>,<FB2,para2>,<FB3,para3>,<FB4,para4>}>）发向控制层。至此，第一阶段——上层下发虚网构建方案阶段结束，如图2所示。控制层从逻辑网配置信息中找到对应的物理节点（node1，node2，node3，node4），向这些物理节点发出创建虚拟节点通告。物理节点里的节点代理接收到通告后，检查物理节点状况，为创建虚拟节点做环境准备，响应创建请求。控制层开始向每个物理节点发送其对应的内部功能块组合信息，如向node1的节点代理发送{<FB1,para1>,<FB2,para2>,<FB3,para3>,<FB4,para4>}的功能块组合信息。各个物理节点节点代理根据功能块组合信息，虚拟化出一套用于转发数据包的功能块拓扑，来代表这个物理节点虚拟化后的虚拟节点，若创建虚拟节点成功，那么node1的虚拟节点虚拟节点1就是由FB1、FB2、FB3、FB4这4个功能块组成。同时，节点代理将虚拟节点创建情况反馈给控制层。控制层根据节点代理反馈的信息，做出动作。若是所有的物理节点的节点代理反馈的信息都是创建成功，那么控制层向上层应用反馈逻辑网创建成功信息；若有一个节点代理反馈的信息是虚拟节点创建失败，则控制层向上层反馈创建逻辑网失败信息，并向所有的节点代理发送回滚信息，节点代理将功能块拓扑删除，至此，第二阶段——底层创建虚网阶段结束，如图3所示。

Claims (1)

1.一种基于功能块的逻辑网构建方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1.编排层根据应用，经过编排层的SDN资源管理平台得出资源需求，将资源需求发送给位于中央控制层里的REST API服务器；
步骤2.REST API服务器根据资源需求中的网络资源需求向全网数据库发送网络资源请求，全网数据库发回一条符合网络资源请求的物理链路信息；REST API服务器根据物理链路信息向虚拟节点数据库查询虚拟节点，虚拟节点数据库将虚拟节点资源信息反馈到REST API服务器；REST API服务器将虚拟节点资源信息发送到位于配置层的转换引擎组件，该转换引擎组件计算出逻辑网配置信息，并将该逻辑网配置信息通过IF-MAP协议发向控制层；
所述的转换引擎组件指能将高层级服务数据模型的组件转换成相应的更多的低层级技术数据层面的组件；
所述的虚拟节点资源信息指虚拟节点及其内部的功能块信息；
所述的逻辑网配置信息指低层级技术数据层面的配置信息；
步骤3.控制层根据逻辑网配置信息找到与该逻辑网配置信息对应的物理节点，并且控制层向每个物理节点发出创建虚拟节点通告；
步骤4.物理节点里的节点代理接收到通告后，检查物理节点状况，为创建虚拟节点做环境准备，响应创建请求；
所述的物理节点状况包括内存、带宽、CPU使用率；若物理节点状况中的其中一项不符合要求，则该物理节点创建虚拟节点失败，节点代理发送虚拟节点创建失败信息给控制层；否则响应创建虚拟节点的请求；
步骤5.控制层开始向每个物理节点发送内部功能块组合信息，所述的内部功能块组合信息为每个物理节点其对应的虚拟节点所需的信息；
步骤6.每个物理节点的节点代理根据功能块组合信息，通过click软件路由虚拟化出一套用于转发数据包的功能块拓扑，将该功能块拓扑用于物理节点虚拟化后的虚拟节点的数据包转发；同时节点代理将虚拟节点创建成功信息给控制层；
步骤7.控制层根据节点代理反馈虚拟节点创建的信息，做出动作；若所有物理节点的节点代理反馈的信息都是创建成功，那么控制层向上层应用反馈逻辑网创建成功信息；若其中有一个节点代理反馈的信息是虚拟节点创建失败，则控制层向上层反馈创建逻辑网失败信息，并向所有的节点代理发送回滚信息，节点代理将功能块拓扑删除；
功能块全网数据库，其记录了全网中的物理节点；
功能块虚拟节点数据库,其记录了全网物理节点虚拟化后的内部功能块信息，每个物理节点对应一组它的内部功能块；
功能块节点代理,其管理着物理节点上虚化出来的虚拟节点，而且是物理节点与控制层交互中介。
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