CN104714442B - 软件定义联网物理控制器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

实施例包括管理网络中的数据流的方法、系统、和计算机程序产品。软件定义网络控制器获取与像物理层设备那样的一种或多种设备相联系的一种或多种属性。将所获属性存储在表格中。根据该表格控制网络中数据的流动。

Description

软件定义联网物理控制器及其控制方法
技术领域
本发明一般涉及计算技术，尤其涉及软件定义联网(SDN)。
背景技术
SDN代表一种控制网络的技术。在开放系统互连(OSI)模型(ISO/IEC 7498-1)的背景下，将SDN应用于像交换机、路由器等那样的层2或3设备。 SDN不应用于层1或物理层(PHY)设备。
在传统系统中，每种PHY设备具有它们自己的操作系统(OS)。需要分开配置PHY设备。此外，在作为整体的网络的背景下，SND无法为管理网络中的所有设备、或给定通信路径中的所有设备提供保证。关于这一点，没有提供端到端管理。
发明内容
实施例包括管理网络中的数据流的方法、系统、和计算机程序产品。软件定义网络控制器获取与像物理层设备那样的一种或多种设备相联系的一种或多种属性。将所获属性存储在表格中。根据该表格控制网络中数据的流动。
附图说明
作为本说明书的结论，在权利要求书中具体指出并明确要求保护被当作实施例的主题。该实施例的前述和其它特征和优点可从结合附图所作的如下详细描述中明显看出，在附图中：
图1描绘了依照实施例的计算系统环境；
图2描绘了依照实施例的方法的过程流；以及
图3描绘了依照实施例的计算系统环境。
具体实施方式
依照一个或多个实施例，描述提供配置成管理物理层(PHY)设备的软件定义网络(联网)(SND)控制器的系统、装置和方法。该控制器经由安全通道与PHY设备耦合。该控制器获取与PHY设备相联系的属性，以便提供数据流控制和负载平衡。提供网络中的所有设备和网络中的所有通信的端到端管理。
现在转到图1，其中一般性地示出了计算系统100。可以将系统100与像数据网络、管理网络等那样的一种或多种网络相联系。可以使网络相互耦合。
系统100可以包括像SDN控制器110那样的一个或多个控制器。控制器 110可以与一个或多个PHY设备116交接或连接。控制器110与PHY设备 116之间的连接可以使用安全、加密通道或介质作出。在一个实施例中，PHY 设备116可以包括波分多路复用(WDM)使能设备、交换机与交换机间链路 (ISL)、交叉连接件、光学放大器、电子扩散补偿系统等的一种或多种。
在一些实施例中，控制器110可以驻留在像x86服务器那样的服务器中。控制器110可以与层2或3以太网端口(未显示在图1中)交接或连接。在一些实施例中，控制器110可以用于规定或控制，例如，交换机或路由器118。控制器110(或服务器)可以通过安全或加密链路与交换机或路由器118连接。
控制器110可以与一种或多种应用130交接或连接。在一个实施例中，应用130可以包括负载平衡器、带宽监视器、和波形控制器的一种或多种。应用130可以运行在像一个或多个服务器那样的一个或多个计算设备上。
控制器110可以包括与应用130交接的(北向)应用编程接口(API)134。 API 134可以用于收集用在交换机/WDM规定中的物理设备属性信息。
控制器110可以包括与PHY设备116交接的(南向)API 144。API 144 可以用于查询设备属性，将那种属性信息填充在控制器110中的表格中，以及向每个PHY设备116传递业务流控制。
在一些实施例中，可以将API 134，144之一或两者收集的设备属性信息填充在表格152中。根据表格152中的属性信息，控制器110可以配置PHY 设备116，以及响应应用130的服务请求，选择经过PHY设备116的最佳可配置业务流路。
可以将任何数量的属性存储在表格152中。对于WDM设备，表格152 可以提供的设备属性包括：支持的波长通道的数量；每种波长的最大数据速率、波长是否支持时分多路复用(TDM)(如果是，则支持TDM的多少个通道以及以什么速率)、是否通过高可用性(使用保护交换机)表征通道、和通道附带前置放大器还是后置放大器。在光学放大器的背景下，在表格152中可以包括增益的成分或数值。在一些实施例中，存储在表格152中的属性的数量或类型可以基于存在的PHY设备116的类型、PHY设备116的制造商、和/或PHY设备1116的制造号或型号。
如上所述，表格152可以被控制器用于选择网络中的最佳业务流。例如，可以将在PHY设备116的端口上接收的输入帧与不同类型帧和根据那些各自帧的接收采取的行为的规定或表格相比较。关于这一点，输入帧可以用作表格的索引，以及可以从表格中选择响应那个输入帧的接收采取的行为。当将系统100当作一个整体时，控制器110可以用于促进整个网络的端到端控制或管理。
就提供网络中的最佳业务流而言，控制器110可以使一种或多种数据流相对于资源或设备(例如，PHY设备116)被虚拟化。虚拟化可能使物理介质(例如，电缆或通道)被不止一个实体或设备(例如，一个或多个服务器) 使用。在第一实施例中，可以使用TDM技术共享物理介质。在第二实施例中，用作在物理介质上传送的数据分组的源头的实体或设备可以利用首标封装数据分组。该首标可以包括像一个或多个虚拟地址那样的一个或多个地址。该首标可以被控制器110检查，以便对网络中的数据流作出判定。如本领域的普通技术人员所知，可以将首标的使用与隧穿(tunneling)技术相联系。
虽然在图1中示出了单个控制器110，但在一些实施例中，可以使用不止一个控制器110。例如，可以跨过不止一个控制器110地或在不止一个控制器110之间共享控制或管理功能。在一些实施例中，第一控制器110可以用作主控制器，而在第一控制器110出故障的情况下可以启用或激活第二控制器110。在一些实施例中，控制器110可以提供负载平衡。
在一些实施例中，为了，例如，PHY设备116控制或维护的目的，可以将系统100(例如，控制器110)与带外管理网络相联系。管理网络中的通信可以遵守开放企业标准或可以基于专有通信技术或算法。
图1的系统100是例示性的。在一些实施例中，系统100的实体可以以不同于所示的方式组织或安排。在一些实施例中，所示的一个或多个实体可以是可选的。在一些实施例中，可以包括未示出的另外实体。
转到图2，所示的是方法200的流程图。可以将方法200与像本文所述的那些那样的一种或多种系统、设备、或组件结合。例如，方法200可以由控制器110执行。方法200可以用于为网络中的数据流控制和负载平衡提供保证。
在方框202中，可以获取与设备(例如，PHY设备)相联系的一种或多种属性。该属性可能与设备的操作或使用有关。该属性可以根据轮询算法或技术来获取。
在方框204中，可以将在方框202中获得的属性存储在表格中。该属性可以用于将进入数据分组或帧映射到一种或多种行为。关于这一点，可以将该表格称为匹配行为表。
在方框206中，根据在方框204中存储在表格中的属性，可以控制网络内的数据流，以及可以为负载平衡提供保证。例如，一旦在PHY设备的端口 (例如，端口#3)上接收到进入数据分组或数据帧，控制器110就可以获取数据分组/帧被接收的指示，进入数据分组/帧可以用作方框204的表格的索引。当获知与PHY设备相联系的属性时，控制器110可以选择PHY设备的输出端口(例如，端口#12)以便路由数据分组/帧。
方法200是例示性的。在一些实施例中，一个或多个方框或其一部分可以是可选的。在一些实施例中，可以包括未示出的另外方框或操作。在一些实施例中，这些方框可以按与图2所示不同的次序或顺序执行。
参照图3，所示的是示范性计算系统300。系统300被显示成包括存储器 302。存储器302可以存储可执行指令。可执行指令可以像结合一种或多种应用、进程、例程、方法等那样，以任何方式和在任何抽象水平上存储或组织。作为一个例子，在图3中将指令的至少一部分显示成与第一程序304a和第二程序304b相联系。
存储在存储器302中的指令可以由像处理器306那样的一个或多个处理器执行。处理器306可以与一个或多个输入/输出(I/O)设备308耦合。在一些实施例中，I/O设备308可以包括键盘或小键盘、触摸屏或触摸面板、显示屏、麦克风、扬声器、鼠标、按钮、遥控器、操纵杆、打印机等的一种或多种。I/O设备308可以被配置成提供使用户可以与系统300交互的界面。
处理器306可以包括一个或多个硬盘驱动器310。硬盘驱动器310可以用于存储数据。
系统300是例示性的。在一些实施例中，一个或多个实体可以是可选的。在一些实施例中，可以包括未示出的另外实体。例如，在一些实施例中，系统300可以与一种或多种网络相联系。在一些实施例中，这些实体可以以不同于图3所示的方式安排或组织。在一些实施例中，系统 300的至少一部分可以与像控制器或服务器那样的计算设备相联系。
技术效果和好处包括将与SDN相联系的概念推广到PHY设备的能力。可以由控制器提供端到端管理。这样的端到端管理可以包括管理像服务器、交换机、路由器、PHY设备等那样，网络中的所有设备。可以根据与设备相联系的属性控制与设备相联系的数据流，从而为网络中的最佳数据流提供保证。
如本领域的普通技术人员所懂得，本发明的各个方面可以具体化成系统、方法和计算机程序产品。于是，本发明的各个方面可以采取本文可以统称为，例如，“电路”、“模块”或“系统”的完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微码等)或组合软件和硬件方面的实施例的形式。更进一步，本发明的各个方面可以采取具体化在一种或多种计算机可读存储设备中的计算机程序产品的形式，该计算机可读存储设备含有具体化在上面的计算机可读程序代码。
实施例的一种或多种能力可以用软件、固件、硬件、或它们的组合体实现。进一步，可以仿真一种或多种能力。
实施例可以是使处理器电路能够实现本发明的要素的计算机程序产品，该计算机程序产品包含处理电路可读和存储供处理电路执行以便执行一种方法的指令的计算机可读存储介质。
该计算机可读存储介质是含有记录在上面的指令以便处理器电路执行一种方法的有形、非短暂存储介质。该“计算机可读存储介质”至少是非短暂的，因为一旦将指令记录在该介质上，处理器电路以后就可以在与记录时间无关的时间一次或多次地读取记录的指令。该非短暂的“计算机可读存储介质”包括只有在供电的时候才保留所记录信息的设备(易失性设备)和与供电无关地保留所记录信息的设备(非易失性设备)。“非短暂存储介质”的示范性、非穷举列表包括，但不限于，例如：含有记录在上面的指令的包含，例如，像RAM那样的存储阵列或像锁存器那样的存储电路的半导体存储设备；含有记录在上面的指令的像打孔卡或凹槽中的凸起结构那样的机械编码设备；含有记录在上面的指令的像CD或DVD那样的光可读设备；以及含有记录在上面的指令的像磁带或磁盘那样的磁记录设备。
计算机可读存储介质的例子的非穷举列表包括如下：便携式计算机软盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式致密盘只读存储器(CD-ROM)。可以经由网络，例如，互联网、局域网、广域网和/或无线网络将程序代码从外部计算机或外部存储设备分配给各自计算/处理设备。该网络可以包含传输铜缆、传输光纤、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配器卡或网络接口卡接收来自网络的程序，并转发程序以便存储在各自计算/处理设备中的计算机可读存储设备中。
进行本发明的各个方面的操作的计算机程序代码可以是，例如，以一种或多种编程语言的任何组合编写的汇编代码、机器代码、微码或源或目标代码，该编程语言包括像Java、Smalltalk、C++等那样的面向对象编程语言、和像“C”编程语言或类似编程语言那样的传统过程式编程语言。该程序代码可以完全在用户计算机上执行、部分在用户计算机上执行、作为一个独立软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情形下，远程计算机可以通过任何类型的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)。
上面参考按照本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的例示性流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当明白，例示性流程图和/或框图的每个方框以及例示性流程图和/或框图中的各个方框的组合都可以通过计算机程序指令实现。
这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而形成一台机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的指令形成实现在流程图和/或框图的一个或多个方框中规定的功能/动作的部件。这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以指引计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备以特定方式起作用。
也可以将计算机程序指令装载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使一系列操作步骤在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上得到执行，形成计算机实现过程，以便在计算机或其它可编程装置上执行的指令提供实现在流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的过程。
图中的流程图和框图例示了按照各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的总体结构、功能和操作。在这一点上，流程图或框图中的每个方框可以代表代码的模块、片段或一部分，该代码的模块、片段或一部分包含一条或多条用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。还应当注意到，在一些可替代实现中，标注在方框中的功能也可以以不同于标注在附图中的次序执行。例如，取决于所涉及的功能，两个相继示出的方框实际上可以基本同时地执行，或这些方框有时也可以按相反的次序执行。还要注意的是，框图和/或例示性流程图中的每个方框、以及框图和/或例示性流程图中的方框的组合可以用执行规定的功能或动作的专用基于硬件系统，或专用硬件与计算机指令的组合体来实现。

Claims (14)

1.一种管理网络中的数据流的计算机实现方法，该方法包含：
由软件定义网络控制器获取与物理层设备相联系的以下属性中的至少一种属性：
支持的波长通道的数量；每种波长的最大数据速率、波长是否支持时分多路复用TDM、支持TDM的通道的数量、通道可用性、光学放大器增益、设备类型、设备制造商、设备型号；
由该控制器将该至少一种属性存储在表格中，用于将物理层设备的进入数据帧映射到一种或多种行为，其中所述表格以物理层设备的进入数据帧作为索引；以及
由该控制器根据该表格控制网络中数据的流动，包括通过物理层设备的进入数据帧检索所述表格，以选择物理层设备的输出端口，以便路由该进入数据帧。
2.如权利要求1所述的方法，其中该控制器和该物理层设备经由安全通道相互耦合。
3.如权利要求1所述的方法，其中该控制器包含与该物理层设备耦合的应用编程接口。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包含：
由该控制器轮询该物理层设备以便获取该至少一种属性。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包含：
由该控制器接收该物理层设备接收进入数据帧的指示；以及
由该控制器根据该进入数据帧和表格中的至少一种属性选择与网络中数据的流动相联系的行为。
6.如权利要求5所述的方法，其中该行为包含：由该控制器使进入数据帧路由到该物理层设备的输出端口。
7.如权利要求1所述的方法，其中该控制器根据虚拟流控制网络中数据的流动。
8.如权利要求7所述的方法，其中该虚拟流基于使用时分多路复用技术对物理介质的共享。
9.如权利要求7所述的方法，其中该虚拟流基于利用首标封装的数据分组的使用，该数据分组在物理介质上传送。
10.如权利要求1所述的方法，其中该控制器使用带外管理网络控制网络中数据的流动。
11.如权利要求1所述的方法，进一步包含：
由该控制器根据该表格提供网络中的负载平衡。
12.一种管理网络中的数据流的系统，该系统包含配置成执行权利要求1到11的任何一项的方法步骤的部件。
13.如权利要求12所述的系统，其中该物理层设备包括如下的至少一种：波分多路复用使能设备、交换机与交换机间链路、交叉连接件、光学放大器、和电子扩散补偿系统。
14.如权利要求12所述的系统，其中该至少一个软件定义网络控制器被配置成根据来自运行在一个或多个服务器上的一种或多种应用的服务请求，控制网络中数据的流动，以及其中该至少一个控制器包含多个控制器，第一控制器用作主控制器，在该第一控制器出故障的情况下，激活第二控制器。
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