CN104754762A - 软件自定义网络中自动发现控制器的方法、控制器及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种软件定义网络中的控制器及自动发现控制器的方法、系统，本发明的方法具体包括：软件定义网络中的控制器向其所在网络中的所有转发设备发送发现消息，发现消息包含控制器识别信息；转发设备中的至少一个接收发现消息并获取控制器的控制器识别信息。本发明的方法通过让控制器向其所在网络中的所有转发设备发送包含控制器识别信息的发现消息，从而让转发设备获知控制器的识别信息，因而能自动发现所属网络域中的所有控制器，从而为与控制器建立连接提供了条件。与现有技术相比，本发明的方法能够有效地让软件定义网络中的转发设备自动发现所属网络域中的所有控制器。

Description

软件自定义网络中自动发现控制器的方法、控制器及系统

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种软件定义网络中自动发现控制器的方法、控制器及系统。

背景技术

随着网络技术的飞速发展，近年来SDN（Software Defined Network，软件定义网络）成为业界研究的热点和重点。SDN通过控制和转发的分离，控制功能集中到控制器（Controllor）上。控制器与某个域中所有的网络设备会话，获悉网络拓扑结构，并从一个无所不知的中心点上对网络进行编程。可以说，SDN控制器是把网络编程模式从分布模式转变成了集中模式。而核心技术OpenFlow协议通过将网络设备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。

控制器的通信有两个方向，其中控制器与上层业务应用开放的接口称为北向接口，与转发设备之间的通信称为南向通信，现在南向接口主要通过OpenFlow协议进行会话。OpenFlow协议用来描述控制器和转发设备之间交互所用信息的标准，以及控制器和转发设备的接口标准。协议的核心部分是用于OpenFlow协议信息结构的集合。OpenFlow协议支持三种信息类型：Controller-to-Switch，Asynchronous和Symmetric，每一个类型都有多个子类型。Controller-to-Switch信息由控制器发起并且直接用于检测转发设备的状态。Asynchronous信息由转发设备发起并通常用于更新控制器的网络事件和改变交换机的状态。Symmetric信息可以在没有请求的情况下由控制器或转发设备发起。

目前，控制器可以知晓所在网络域内的所有网络设备，但是转发设备还没有主动发现控制器的功能，因此转发设备不能选择控制器。在这种情况下，当控制器发生故障时，转发设备不能主动发现其他的控制器，因此也就不能同其他的控制器进行连接，转发设备就一直处于无控制器管理的状态。

针对这种情况，如何使转发设备自动发现控制器，从而使转发设备顺利地与控制器建立连接，使转发设备能主动去找寻备用控制器从而使业务不中断，目前尚没有解决方案。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种软件定义网络中自动发现控制器的方法、控制器及系统，解决现有的系统中转发设备不能主动发现控制器的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种软件定义网络中自动发现控制器的方法，包括：控制器向其网络域内的所有转发设备发送发现消息，发现消息包含控制器识别信息；转发设备中的至少一个接收发现消息并获取控制器的控制器识别信息。

在本发明的一种实施例中，控制器识别信息包括控制器地址信息。

在本发明的一种实施例中，发现消息还包括控制器的状态信息；转发设备发现控制器之后，还包括：转发设备根据状态信息判断控制器是否故障，如否，根据控制器地址信息与控制器建立连接。

在本发明的一种实施例中，发现消息还包括控制器的控制域信息；根据控制器地址信息与控制器建立连接之前，还包括根据控制域信息判断与控制器是否匹配。

在本发明的一种实施例中，还包括：控制器向软件定义网络中的其他控制器中的至少一个发送发现消息；接收到发现消息的控制器根据控制器地址信息与控制器建立连接。

在本发明的一种实施例中，接收到发现消息的控制器根据控制器建立连接后，还包括：判定控制器故障时，与控制器连接的其他控制器中的至少一个向其所在网络中的所有转发设备发送发现消息。

在本发明的一种实施例中，判定控制器是否故障包括：与控制器连接的其他控制器判断是否收到控制器发送的故障通知；或与控制器连接的其他控制器判断接收控制器的状态检测消息是否超时。

本发明还提供了一种软件定义网络中的控制器，控制器包括处理模块和发送模块，处理模块用于通过发送模块向控制器的所在网络中的所有转发设备发送发现消息，发现消息包含控制器识别信息。

在本发明的一种实施例中，控制器还包括接收模块和通信模块，控制器识别信息还包括控制器地址信息；接收模块用于接收至少一个转发设备根据控制器地址信息发送的连接请求，通信模块用于根据连接请求与转发设备建立连接。

在本发明的一种实施例中，发送模块还用于向软件定义网络中的其他控制器中的至少一个发送发现消息；接收模块还用于接收其他控制器中的至少一个根据发现消息反馈的连接请求；通信模块还用于基于该连接请求与发送该连接请求的控制器建立连接。

本发明还提供了一种软件定义网络通信系统，包括控制器和转发设备；控制器包括第一处理模块和发送模块，第一处理模块用于通过发送模块向控制器所在网络中的所有转发设备发送发现消息，发现消息包含控制器识别信息；转发设备包括第二接收模块和第二处理模块，第二接收模块用于接收发现消息；第二处理模块用于解析发现消息以获取控制器识别信息。

在本发明的一种实施例中，控制器还包括第一接收模块和通信模块，控制器的发送模块还用于向软件定义网络中的其他控制器中的至少一个发送发现消息；第一接收模块还用于接收其他控制器中的至少一个根据发现消息反馈的连接请求；通信模块还用于基于该连接请求与发送该连接请求的控制器建立连接。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种软件定义网络中自动发现控制器的方法、控制器及系统，能让软件定义网络中的转发设备自动发现所在网络中的控制器。本发明的方法具体包括：软件定义网络中的控制器向其所在网络中的所有转发设备发送发现消息，发现消息包含控制器识别信息；转发设备中的至少一个接收发现消息并获取控制器的控制器识别信息。本发明的方法通过让控制器向其网络中的所有转发设备发送包含控制器识别信息的发现消息，从而让转发设备获知控制器的识别信息，因而能自动发现所在网络中的所有控制器，从而为与控制器建立连接提供了条件。与现有技术相比，本发明的方法能够有效地让软件定义网络中的转发设备自动发现所属网络域中的所有控制器。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的软件定义网络的结构图示意；

图2为本发明实施例一提供的另一种软件定义网络的结构图示意图；

图3为本发明实施例二提供的控制器的发现消息的格式；

图4为本发明实施例二提供的发现消息中的控制器地址的格式；

图5为本发明实施例二提供的发现消息中的控制器域的格式；

图6为本发明实施例三提供的状态检测消息的格式；

图7为本发明实施例五提供的软件定义网络通信系统的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

本实施例提供一种软件定义网络中自动发现控制器的方法，包括：控制器向其网络域内的所有转发设备发送发现消息，发现消息包含控制器识别信息；转发设备中的至少一个接收发现消息并获取控制器的控制器识别信息。

为说明控制器向其所在网络中的所有转发设备发送发现消息的具体情况，下面以图1进行详细的说明，图1所示的是SDN架构下的网络示意图，在该网络的网络域中，有两个控制器，分别是第一控制器和第二控制器，该网络中还有五个转发设备，分别是第一、第二、第三、第四、第五转发设备。第一、第二控制器分别向这五个转发设备都发送发现消息。

转发设备中的至少一个接收发现消息并获取控制器的控制器识别信息。当转发设备接收到控制器的发现消息之后，就获知了控制器的识别信息，如第一转发设备接收了第一控制器的发现消息，就获知了第一控制器的识别信息，而且如果有必要，还可以向第一控制器请求建立连接；如果第一转发设备接收到了两个控制器的发现消息，所以就获知了两个控制器的识别信息，所以可以向任何一个控制器发送建立连接的请求。此外，接收到发现消息的转发设备还可以保存控制器的信息，用于在需要向控制器发起连接请求的时候使用。例如，第一转发设备之前是与第一控制器建立连接的，当第一控制器发生故障时，因第一转发设备有保存第二控制器的发现消息，所以第一转发设备就可以向第二控制器发送建立连接的请求。

在本实施例中，在控制器发出发现消息，转发设备收到发现消息之后才会发起与控制器建立TCP连接请求。

控制器识别信息是指能让转发设备获知其地址的信息，它不一定包含控制器的地址，它只要包含能让转发设备获知其地址的信息即可，例如一串代码，转发设备通过特定的计算从而获知控制器的地址；也可以包含标识信息，转发设备通过标识信息获知控制器的地址信息。

发现消息中还可以包括用于让转发设备校验是否与控制器匹配的信息，例如，控制器的控制域信息。

发现消息中还可以包括控制器的状态信息，当转发设备收到发现消息之后，如果想与控制器进行连接，在连接之前，先判断控制器的状态是否正常，如果控制器正处于异常阶段，例如发生故障了，那转发设备就不用向控制器请求建立连接了，如果判断控制器没有故障，就可以根据控制器地址信息与控制器建立连接。

转发设备包括交换机、光网络等设备。

当同一网络域中存在多个控制器时，如图2所示，本发明中的控制器还可以向其相同网络域内的其他控制器中的至少一个发送发现消息；接收到发现消息的控制器根据发现消息中的控制器地址信息与发送发现消息的控制器建立连接，在控制器之间建立连接后，控制器之间可以协商主备用关系，在一个网络域中，只有一个主用控制器，其余控制器都是备用控制器，只有主用控制器与转发设备进行连接，备用控制器不处理来自转发设备的消息。下面以图2进行详细的说明：

第一控制器发送其发现消息给第二控制器，当第二控制器接收到第一控制器的发现消息之后，就根据发现消息中的第一控制器的控制器地址信息与第一控制器进行连接。在两个控制器建立连接后，控制器之间协商主备用关系，在本实施例中，第一控制器为主用控制器，第二控制器为备用控制器，第一控制器与第一、第二、第三、第四、第五转发设备建立连接。当控制器之间都建立了连接之后，如果有一个控制器发生了故障，就可以通知其他控制器，或者通过其他方式让其他控制器获知其发生了故障，从而让其他控制器中的至少一个向网络中的所有转发设备发送发现消息。以图2进行说明，第一控制器与第一、第二、第三、第四、第五转发设备之间建立了连接，第二控制器为备用控制器，没有与任何转发设备建立连接，当第一控制器发生故障时，其通过某种方式让第二控制器获知其发生了故障，第二控制器在获知其发生故障之后，就向该网络中的所有转发设备都发送其发现消息，第一、第二、第三、第四、第五转发设备在接收到该发现消息之后，进行判断，如果与第二控制器匹配就向第二控制器请求建立连接。由此，避免了转发设备长期处于无控制器管理的状态。在本实施例中可采用以下两种方法判定控制器是否故障包括：

(1)与控制器连接的其他控制器判断是否收到控制器发送的故障通知。当控制器发生故障时，其可通过主动向其他控制器发送故障通知的方式告知其他控制器。

(2)或与控制器连接的其他控制器判断接收控制器的状态检测消息是否超时。在控制器之间建立连接之后，控制器会周期地向与之连接的其他控制器发送状态检测消息，当其发生故障后，就不再发送状态检测消息，所以当与控制器连接的其他控制器接收控制器的状态检测消息超时时，就可以判定该控制器发生了故障。进一步地，状态检测信息中可以包括控制器的状态信息。

实施例二：

为更详细地说明本发明提供的方法，本实施例提供了一种软件定义网络中自动发现控制器的方法，包括：

控制器向其网络域内的所有转发设备通过广播方式洪泛发现消息，控制器自动发现报文的发送方向是从控制器发送到转发设备。发现消息包含控制器识别信息，控制器识别信息包含控制器的地址信息。控制器发现消息的格式如图3所示，消息中携带两种子TLV，其中用于表示控制器地址的CONTROLLOR-ADDRESS Sub-TLV格式如图4所示，其中address-type表示IP地址类型，1为IPV4类型，2为IPV6类型，Controllor IP Address为控制器的IP地址；如图5是用于表示控制器所作用的域的CONTROLLOR-DOMAINSub-TLV，Domain ID为配置的域ID，用于标识控制器所作用的域。

转发设备接收到控制器发现消息，获取发现消息中包含的信息，判定其为可选控制器，保存该控制器信息，并向控制器发送TCP连接请求。TCP连接建立之后，控制器与转发设备进行会话。

实施例三：

为更详细地说明本发明提供的方法，本实施例提供了一种软件定义网络中自动发现控制器的方法，在本实施例中，软件定义网络中有多个控制器，如图2所示，当第一控制器发生故障，处理过程如下：

第一控制器与网络域内的第一、第二、第三、第四、第五转发设备在实施例二的方式下建立连接，第二控制器同时接收到第一控制器广播的发现报文，第二控制器也通过实施例一的方式与第一控制器建立TCP连接，第一控制器与第二控制器经协商，选择第一控制器为主用控制器。第二控制器与第一控制器建立连接之后，第一控制器周期性地向第二控制器发送状态检测消息，状态检测消息的表现形式为扩展的DS_HELLO消息，消息格式如图6，发送方向为第一控制器到第二控制器，DS_HELLO消息中携带Controllor-Status TLV字段，即控制器状态字段，并同时以15S为周期不间断发送。当第二控制器接收到Controllor-Status TLV中的控制器状态为ABNORMAL（故障）或者接收第一控制器的DS_HELLO消息超时，认定第一控制器异常，此时作为备选控制器，启动向转发设备发送第二控制器的发现消息。转发设备此时也知晓第一控制器故障，关闭与第一控制器的会话，并收到第二控制器的发现消息，得到第二控制器的地址，与第二控制器建立TCP连接，开始会话。

实施例四:

本实施例提供一种软件定义网络中的控制器，该控制器是依据上述方法而设置的，该控制器包括处理模块和发送模块，处理模块用于通过发送模块向控制器的所在网络域内的所有转发设备发送发现消息，发现消息包含控制器识别信息。

控制器还包括接收模块和通信模块，控制器识别信息还包括控制器地址信息；接收模块用于接收所在网络中至少一个转发设备根据控制器地址信息发送的连接请求，通信模块用于根据连接请求与转发设备建立连接。

发送模块还用于向软件定义网络中的其他控制器中的至少一个发送发现消息；接收模块还用于接收其他控制器中的至少一个根据发现消息反馈的连接请求；通信模块还用于基于该连接请求与发送该连接请求的控制器建立连接。

实施例五：

本实施例提供一种软件定义网络通信系统，如图7所示，该通信系统是依据上述实施例一的方法和实施例二的控制器而设置的，其包括控制器和转发设备；控制器包括第一处理模块和发送模块，第一处理模块用于通过发送模块向控制器的所在网络域内的所有转发设备发送发现消息，发现消息包含控制器识别信息；转发设备包括第二接收模块和第二处理模块，第二接收模块用于接收发现消息；第二处理模块用于解析发现消息以获取控制器识别信息。

该系统中的控制器还包括第一接收模块和通信模块，控制器的发送模块还用于向软件定义网络中的其他控制器中的至少一个发送发现消息；第一接收模块还用于接收其他控制器中的至少一个根据发现消息反馈的连接请求；通信模块还用于基于该连接请求与发送该连接请求的控制器建立连接。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种软件定义网络中自动发现控制器的方法，其特征在于包括：

控制器向其所在网络中的所有转发设备发送发现消息，所述发现消息包含控制器识别信息；

所述转发设备中的至少一个接收所述发现消息并获取所述控制器的控制器识别信息。

2.如权利要求1所述的软件定义网络中自动发现控制器的方法，其特征在于：

所述控制器识别信息包括控制器地址信息。

3.如权利要求2所述的软件定义网络中自动发现控制器的方法，其特征在于：

所述发现消息还包括控制器的状态信息；

所述转发设备发现所述控制器之后，还包括：所述转发设备根据所述状态信息判断所述控制器是否故障，如否，根据所述控制器地址信息与所述控制器建立连接。

4.如权利要求3所述的软件定义网络中自动发现控制器的方法，其特征在于：

所述发现消息还包括控制器的控制域信息；

所述根据所述控制器地址信息与所述控制器建立连接之前，还包括根据所述控制域信息判断与所述控制器是否匹配。

5.如权利要求2-4任一项所述的软件定义网络中自动发现控制器的方法，其特征在于还包括：

所述控制器向所述软件定义网络中的其他控制器中的至少一个发送所述发现消息；

接收到所述发现消息的控制器根据所述控制器地址信息与所述控制器建立连接。

6.如权利要求5所述的软件定义网络中自动发现控制器的方法，其特征在于接收到所述发现消息的控制器根据所述控制器建立连接后，还包括：

判定所述控制器故障时，与所述控制器连接的其他控制器中的至少一个向其所在网络中的所有转发设备发送发现消息。

7.如权利要求6所述的软件定义网络中自动发现控制器的方法，所述判定所述控制器是否故障包括：

与所述控制器连接的其他控制器判断是否收到所述控制器发送的故障通知；

或与所述控制器连接的其他控制器判断接收所述控制器的状态检测消息是否超时。

8.一种软件定义网络中的控制器，其特征在于，所述控制器包括处理模块和发送模块，所述处理模块用于通过所述发送模块向所述控制器所在网络中的所有转发设备发送发现消息，所述发现消息包含控制器识别信息。

9.如权利要求8所述的软件定义网络中的控制器，其特征在于，所述控制器还包括接收模块和通信模块，控制器识别信息还包括控制器地址信息；所述接收模块用于接收所述控制器所在网络中的至少一个转发设备根据所述控制器地址信息发送的连接请求，所述通信模块用于根据所述连接请求与所述转发设备建立连接。

10.如权利要求9所述的软件定义网络中的控制器，其特征在于，所述发送模块还用于向所述软件定义网络中的其他控制器中的至少一个发送所述发现消息；

所述接收模块还用于接收所述其他控制器中的至少一个根据所述发现消息反馈的连接请求；所述通信模块还用于基于该连接请求与发送该连接请求的控制器建立连接。

11.一种软件定义网络通信系统，包括控制器和转发设备；所述控制器包括第一处理模块和发送模块，所述第一处理模块用于通过所述发送模块向所述控制器所在网络中的所有转发设备发送发现消息，所述发现消息包含控制器识别信息；

所述转发设备包括第二接收模块和第二处理模块，所述第二接收模块用于接收所述发现消息；所述第二处理模块用于解析所述发现消息以获取所述控制器识别信息。

12.如权利要求11所述的一种软件定义网络通信系统，其特征在于，所述控制器还包括第一接收模块和通信模块，所述控制器的发送模块还用于向所述软件定义网络中的其他控制器中的至少一个发送所述发现消息；

所述第一接收模块还用于接收所述其他控制器中的至少一个根据所述发现消息反馈的连接请求；所述通信模块还用于基于该连接请求与发送该连接请求的控制器建立连接。