CN104769886A - 添加全装置能力和参数到分离架构装置 - Google Patents

Abstract

网络元件和过程确定并且配置网络元件部件的能力。网络元件部件包含控制元件的集合，其中控制元件的集合确定转发元件的集合中的每个转发元件的能力。方法包含由控制元件发起与转发元件的集合中的转发元件的通信。控制元件请求转发元件提供转发元件的支持的逻辑功能块的逻辑功能块标识符的集合。然后响应于所述请求，从转发元件接收逻辑功能块标识符的集合。匹配逻辑功能块标识符的集合与已知转发元件能力来确定转发元件的能力。然后用转发元件的能力来更新转发元件能力模型。

Description

添加全装置能力和参数到分离架构装置

技术领域

本发明的实施例涉及网络元件配置的领域；并且更具体地，涉及由具有分离架构的网络元件中的控制元件的转发元件能力确定。

背景技术

路由器、桥接器和类似网络元件实现允许从网络的一端到网络的另一端的数据通信的许多功能。由这些网络元件执行的功能可以包含与高级控制有关的功能（例如，网络元件的配置和基本数据转发）。功能的此分割通常被描述为单独的平面（控制平面和数据平面）中的数据的处置。

此分割还可在网络元件的架构中是显然的。数据平面功能性可以主要实现在被称作转发元件的部件的集合中。然而，控制平面功能性可以主要实现在被称作控制元件的部件的集合中。具有硬件部件的这样的离散分割的网络元件经常被描述为具有分离架构。控制元件和转发元件经常被实现为单独的线路卡。线路卡是可移动地耦合到网络元件的离散部件。网络元件可以包含任何数量的这些线路卡，允许它缩放以处理大量网络连接。网络元件可以包含多个控制元件和它们的对应线路卡来提供分布式控制平面实现或控制平面中的冗余备份。可以替换线路卡来改进网络元件的能力。线路卡也能够具有它们的软件和硬件升级，使它们能具有新的能力而不需要改变线路卡。

发明内容

网络元件和过程确定并且配置网络元件部件的能力。网络元件部件包含控制元件的集合，其中控制元件的集合确定转发元件的集合中的每个转发元件的能力。方法包含由控制元件发起与转发元件的集合中的转发元件的通信。控制元件请求转发元件提供转发元件的支持的逻辑功能块的逻辑功能块标识符的集合。然后响应于请求从转发元件接收逻辑功能块标识符的集合。逻辑功能块标识符的集合与已知转发元件能力匹配来确定转发元件的能力。然后用转发元件的能力来更新转发元件能力模型。

网络元件实现用于确定并且配置网络元件部件的能力的过程。网络元件部件包含控制元件的集合，其中控制元件的集合确定转发元件的集合中的每个转发元件的能力。网络元件还包含存储器来存储转发元件能力模型，转发元件能力模块存储转发元件的集合中的每个转发元件的能力，网络元件还包含耦合到存储器的处理器，处理器执行转发元件能力管理模块。转发元件能力管理模块发起与转发元件的集合中的转发元件的通信。转发元件能力管理模块也请求转发元件提供转发元件的支持的逻辑功能块的逻辑功能块标识符的集合。然后转发元件能力管理模块响应于请求从转发元件接收逻辑功能块标识符的集合；匹配逻辑功能块标识符的集合与已知转发元件能力来确定转发元件的能力；并且用转发元件的能力来更新转发元件能力模型。

附图说明

可参考下文的描述和附图来最佳理解本发明，描述和附图用来图示本发明的实施例。图中：

图1是具有分离架构的网络元件的一个实施例的图。

图2是用于确定转发器能力的过程的一个实施例的流程图。

具体实施方式

下文的描述描述了用于分离架构能力管理的方法和设备。在下文的描述中，阐述许多具体细节（例如，逻辑实现、操作码、用于规定操作数的部件、资源划分/共享/复制实现、系统部件的类型和相互关系和逻辑划分/集成选择）以便提供本发明的更透彻理解。然而，本领域的技术人员将意识到可实践本发明而没有这样的具体细节。在其它实例中，没有详细示出控制结构、门级电路和完整软件指令序列以便不模糊本发明。利用包含的描述，本领域的普通技术人员将能够实现适当的功能性而没有不适当的实验。

说明书中对“一个实施例”、“一实施例”、“示例实施例”等的参考指示描述的实施例可包含特定特征、结构或特性，但是每个实施例可不一定包含所述特定特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定指相同的实施例。另外，当结合实施例来描述特定特征、结构或特性时，认为结合其它实施例（无论是否明确地描述）来实现这样的特征、结构或特性在本领域的技术人员的知识内。

在下文的描述和权利要求中，可使用术语“耦合”和“连接”连同它们的派生词。应该理解这些术语不旨在作为彼此的同义词。“耦合”用于指示两个或者更多元件，它们可以或可以不与彼此直接物理或电接触、彼此合作或交互。“连接”用于指示彼此耦合的两个或者更多元件之间的通信的建立。

为便于理解，在图中使用虚线来表示某些项目的可选性质（例如，本发明的给定实现不支持的特征；由给定实现支持的特征，但在一些情况中使用而在其它情况中不使用）。

可以使用在一个或多个电子装置上存储并且执行的代码和数据来实现在图中示出的技术。这样的电子装置使用非暂时性有形的计算机可读存储介质（例如，磁盘；光盘；只读存储器；闪速存储器装置；相变存储器）和暂时性计算机可读通信介质（例如，电、光、声或其它形式的传播信号，例如载波、红外信号、数字信号等）来存储并且传递（内部地和/或与网络上的其它电子装置）代码和数据。此外，这样的电子装置通常包含与一个或多个其它部件（例如，存储装置、一个或多个输入/输出装置（例如，键盘、触摸屏和/或显示器）和网络连接）耦合的一个或多个处理器的集合。处理器的集合与其它部件的耦合通常通过一个或多个总线或桥接器（也被称为总线控制器）。存储装置和携带网络业务的信号分别表示一个或多个非暂时性有形的计算机可读介质和暂时性计算机可读通信介质。因此，给定电子装置的存储装置通常存储代码和/或数据以便在那个电子装置的一个或多个处理器的集合上的执行。当然，可使用软件、固件和/或硬件的不同组合来实现本发明的实施例的一个或多个部分。

概述

分离架构装置是在数据平面与控制平面之间分割功能性的装置。此分割可以严格地在网络元件内部或可以涉及在网络元件的内部和外部的部分，例如与转发元件的集合分开安置的控制元件。如本文所使用的，网络元件指可以包含单个物理底板内的任何数量的转发元件和控制元件的装置。然而，实施例不限于单个网络元件内的实现。方法和系统可以包含分布式实现，其中安置在单独的网络元件中的转发元件和/或控制元件实现本文描述的过程。例如，控制元件可以在与转发元件分开的物理底板中。在一个实施例中，网络元件可以符合因特网工程任务组（IETF）转发和控制元件分离（ForCES）协议套（如RFC 5810和RFC 5912定义的）。ForCES协议套使用逻辑功能块（LFB）作为每个转发平面元件的能力的描述的单元。这些块用来描述FE中的数据平面处置的配置使得控制元件（CE）可以获取并且变更FE的配置信息。

每个LFB对于关联的FE是特定的并且LFB定义包含LFB语义的英文描述以及接收并且发送分组的端口、与分组关联的元数据和支配CE可以读或写LFB的什么部分的块的参数的正式定义。RFC 5810和5812中的定义包含两个特殊LFB，FE协议LFB和FE对象LFB。这些是每个FE实例化所需的，并且每个FE确切具有此类LFB的一个实例。LFB类定义对于所有FE是公共的并且对于CE是已知的。每个FE实例化（即，创建）LFB类的本地实例（独立地或者在CE的引导下）。因此，每个LFB实例是在给定FE内部并且其细节对那个FE是特定的。LFB的类定义是类的功能和变量的编码和书面描述。在一个实施例中，CE先验地知道两个LFB实例（即，FE协议LFB和FE对象LFB）的类和实例标识符（ID），并且因此可以读取它们中的信息，并且设置它们中的信息来开始与FE的交互。

FE协议LFB表示关于FE与CE之间的协议交互的信息。这包含关于支持的协议版本的信息。FE对象LFB表示关于FE的所有信息，例如它支持什么LFB类，什么LFB实例当前存在于FE上，以及那些实例如何互连。ForCES实现是以示例的方式来提供，然而，本领域的技术人员会理解本文描述的原理和结构也可适用于其它分离架构系统以及类似分离架构系统。

分离架构能力管理的方法和设备的实施例的优势包含它们允许对全系统（system-wide）（即，遍及网络元件和/或所有相关CE和Fe）协议和转发能力的灵活改变而不改变其中实现的基本协议机制和结构。可以支持装置能力而不改变协议机构，并且甚至可以容易地添加协议改变。在一个实施例中，通过利用设计到ForCES系统中的机制来获取这些优势。

现有技术受限于本文阐述的实施例克服的许多问题和劣势。虽然ForCES（例如，如在RFC 5810中描述的）允许基础FE对象LFB的新版本，但是难以支持这个，并且应该只作出这样的改变来反映核心ForCES改变。对ForCES的这样的改变需要采用并且同意新的标准（其获取起来是困难和耗时的）。没有这样的基本改变，现有技术不提供FE可以通知CE关于它具有某些具体全装置（device-wide）能力的机制。如果能力可以由支持特定LFB类的能力来表示，则那是已经定义的情况。然而，如果改变是更一般的（例如，FE与CE通信所需的全系统参数），则创建FE对象LFB的新版本明显是这样的问题的错误答案。例如，如果问题是是否支持新的协议扩展?

本发明的实施例解决现有技术的这些限制和劣势。方法和系统允许FE能力的检测，FE能力由与感兴趣的特定域的全系统能力绑定的新的LFB类的创建来表示。然后FE可以创建此类的单个实例而无论它选择什么实例ID。CE可以取并且利用此信息来确定FE是否支持特定能力。将新的LFB定义创建为符合在RFC 5812中包含的定义的XML模式的XML文件。在此情况下，LFB将是异常的，它没有元数据、分组格式和输入或输出端口。

因此，在一个示例中应用中，如果需要提供关于OpenFlow模式（使用ForCES协议）的所支持版本的信息，则可以定义OpenFlow支持LFB，并且FE将创建CE可以读（并且写，如果是合适的）的这个的实例。类似地，在另一示例应用中，可以定义新的LFB来指示支持协议扩展来将开始和停止时间添加到操作。这不是协议的新版本，而是新的协议能力。为了指示能力，FE报告它可以支持CE已知的新的LFB类（例如，被称为开始停止时间协议（StartStopTimeProtocol）的类）将是足够的。更可能的，这是协议改变的族，并且将支持试运行交互协议（CommissioningInteractionProtocol）的LFB，并且它将具有表示FE能支持的各种能力的字段，以及在它创建LFB来反映它实际可以做什么的实例中由FE报告的值。使用LFB的此方法和系统可以扩展为也反映资源、安全或其它全系统能力。

图1是具有分离架构的网络元件的一个实施例的图。在一个实施例中，网络元件是路由器101、桥接器或类似连网装置。路由器101可以包含任何数量的控制元件（CE）103A、B和任何数量的转发元件（FE）109A-C。CE 103A、B可以通过总线127、互连或类似通信机制与FE通信。在其它实施例中，CE可以远离另一路由器或计算装置中的路由器101并且可以通过网络111或类似通信介质与FE通信。

在一个实施例中，CE 103A、B在路由器中的线路卡或网络元件的类似部件上实现。在其它实施例中，CE由通用处理器来实现。图1示出包括处理器和存储器的CE和FE的集合，它图示CE实现为这些资源的组合，它们可以放置在单独的线路卡、公共母板上或类似地实现。如上所述，CE和FE也能够实现在多个网络元件中或跨多个网络元件分布。如提到的，可以由处理器123、存储器125和网络元件的类似部件来实现每个CE 103A、B。本领域的技术人员将理解CE可以依靠实现CE控制并且配置路由器101和FE 109A-C的操作的功能性的通信接口、互连、专用处理装置和类似部件。功能包含由FE能力管理模块107实现来维持FE能力模型105的转发元件（FE）能力管理。FE能力模型105是存储FE 109A-C的每个FE的能力的数据结构。可以利用此信息来配置FE 109A-C处理某些类型的业务并且将数据业务路由到特定FE来使用它们的能力。

FE能力管理模块107可以从相应FE 109A-C的每个获取FE能力。如本文以下关于图2所论述的，FE能力管理模块107可以获取此信息。FE能力管理模块107可以与FE 109A-C上的FE能力模块113通信来获取能力信息。一旦接收，FE能力管理模块107在FE能力模型105中存储或更新能力信息。FE能力管理和模型可以分布在多个CE 103A、B上或CE 103A、B两者可以冗余地执行功能来提供失败情况下的备份。

每个FE 109A-C可以管理在网络111上通过端口的集合而接收的数据分组的处理和转发。网络111可以是任何类型的网络，包含因特网协议网络、基于以太网的局域网或类似网络。在其它实施例中，路由器101可以通过FE 109A-C的不同端口而连接到多个网络111。FE 109A-C通过总线127或类似通信机制而与CE 103A、B通信。FE 109A-C可以通过总线127、交换机结构或类似通信机制而与彼此通信。FE 109A-C将通过它们的网络111端口接收的数据分组转发到具有网络111端口（其沿着每个数据分组的路由通向下一跳）的其它FE 109A-C。

如同以上讨论的CE，可以由用于数据分组的处理和转发以及FE 109A-C的类似功能的处理器119、存储器115和类似部件来实现FE 109A-C。处理器119和存储器115可以是线路卡的部件、网络元件的离散部件或网络元件或类似配置的装置的共享部件。处理器119可以执行二级和三级数据分组处理，查找转发表中的下一跳信息并且提供类似路由和转发功能性。在一个实施例中，FE 109A-C实例化并且维持FE对象，FE对象是表示每个FE 109A-C的能力和/或状态的数据结构。FE能力模块113可以从控制元件103接收通信和信息请求（从FE能力管理模块107通过FE能力模块113）。在一个实施例中，FE能力模块113是为了FE能力相关服务的具体模块。在其它实施例中，FE能力模块113实现为适用于此功能的更一般过程。例如，FE 109A-C可以实现ForCES协议，它使CE 103A、B能从FE对象117请求或接入数据。在此示例中，CE 103A、B使用标准ForCES协议特征来接入由每个FE 109A-C支持或实例化的LFB的列表，其中FE能力管理模块107知道这些LFB与特定FE能力的对应。

FE对象117和FE能力模块113可以存储在FE 109A-C的存储器115中。存储器115可以是用于处理器119的数据处理的通用存储器或可以是具体用于FE对象117和/或FE能力模块113的存储的专用存储空间。每个FE可以具有类似硬件配置或可以具有不同的硬件实现，其各自支持使用ForCES或类似协议的与FE能力管理模块107的通信。

图2是用于确定网络元件中的转发元件能力的过程的一个实施例的流程图。在一个实施例中，通过控制元件开始与网络元件中的每个转发元件的通信（框201）来发起过程。控制元件可以迭代通过每个转发元件，或并行地与它们通信。为清楚起见，描述与单个转发元件通信的过程。然而，本领域的技术人员将理解本文关于与单个转发元件的通信而描述的过程和原理可以应用于传递并且收集多个转发元件的能力。类似地，本文将控制元件与转发元件之间的通信描述为在单个网络元件内，例如通过总线或类似互连。然而，过程和原理也可适用于在分离的网络元件或计算装置（它们通过任何数量的中间计算和连网装置在网络上连接）中的控制元件与转发元件之间的通信。

在一个示例实施例中，控制元件与转发元件之间的通信利用ForCES协议来使控制元件能交换数据并且读/写转发元件的数据结构。在远程实施例中，协议（例如，ForCES）可以与一般连网协议和封装组合来允许转发元件与控制元件之间的通信。发起通信可以采取打开转发元件与控制元件之间的通信信道的形式。在其它实施例中，通信的发起可以是发现过程、配置过程或类似过程，控制元件通过这些过程变得知道并且能够对转发元件进行寻址。

控制元件可以发送请求到转发元件，让它提供由转发元件支持或实例化的逻辑功能块的逻辑功能块标识符的集合（框203）。如以上所描述的，逻辑功能块用来描述要执行用于业务和端口的定义集合的功能或操作。然而，可以创建这些逻辑功能块来表示具体能力以及这些能力的参数。这样的逻辑功能块将没有端口定义和类似数据，并且控制元件的FE能力管理模块必须知道表示的能力。实例化或支持的逻辑功能块的标识符的列表在每个转发元件的FE对象中维持。控制元件可访问标识符的列表并且可以在请求时提供标识符的列表（框205）。在其它实施例中，可以提供这些标识符而控制元件没有具体地请求。相反地，在系统启动时和/或当实例化或添加每个逻辑功能块时，转发元件自动地提供标识符的列表。

在接收逻辑功能块标识符的列表之后，作出检查来确定是否任何标识符匹配转发元件的已知能力（框207）。管理配置或类似供应可以知道能力。以此方式可以定义任何数量的不同能力。类似地，如果能力包含参数的集合，则可以从FE对象检索此附加的数据或可以在标识符的列表的同时提供数据。然后利用此接收的数据来更新与由控制元件维持的FE能力模型中的转发元件关联的能力（框209）。FE能力模型可以是任何类型或大小的数据结构，它们可以追踪特定转发元件或任何数量的转发元件的能力。

在控制元件配置为在启动或初始化时请求能力数据的情况下，控制元件则还可配置转发元件通知控制元件是否任何新的或附加的能力被实例化或添加到转发元件（框211）。新的或附加的能力可以基于转发元件的更新固件或类似软件、转发元件的配置中的改变和类似事件。在其它实施例中，控制元件可以周期性地轮询转发元件来确定是否存在新的能力。

如本文所描述的，指令可指配置为执行某些操作或具有存储在存储器（实现在非暂时性计算机可读介质中）中的预定功能性或软件指令的硬件（例如，专用集成电路（ASIC））的具体配置。因此，可以使用在一个或多个电子装置（例如，终端站、网络元件）上存储并且执行的代码和数据来实现在图中示出的技术。这样的电子装置使用计算机可读媒体（例如，非暂时性计算机可读存储媒体（例如，磁盘；光盘；随机存取存储器；只读存储器；闪速存储器装置；相变存储器）和暂时性计算机可读通信媒体（例如，电、光、声或其它形式的传播信号——例如载波、红外信号、数字信号））来存储并且传递（内部地和/或与网络上的其它电子装置）代码和数据。此外，这样的电子装置通常包含耦合到一个或多个其它部件（例如，一个或多个存储装置（非暂时性机器可读存储媒体）、用户输入/输出装置（例如，键盘、触摸屏和/或显示器）和网络连接）的一个或多个处理器的集合。处理器的集合和其它部件的耦合通常是通过一个或多个总线和桥接器（也被称为总线控制器）。因此，给定电子装置的存储装置通常存储代码和/或数据以便在那个电子装置的一个或多个处理器的集合上的执行。当然，可使用软件、固件和/或硬件的不同组合来实现本发明的实施例的一个或多个部分。

虽然图中的流程图示出由本发明的某些实施例执行的操作的特定次序，但是应该理解这样的次序是示范性的（例如，备选实施例可以用不同次序执行操作、组合某些操作、重叠某些操作等）。

虽然已经在若干实施例的方面描述本发明，但是本领域技术人员将认识到本发明不限于描述的实施例，而是可以用在所附的权利要求的精神和范围内的修改和变更来实践本发明。因此，描述被视为说明性而不是限制性的。

Claims (14)

1. 一种在网络元件中实现的方法，所述方法用于确定并且配置网络元件部件的能力，所述网络元件部件包含控制元件的集合，其中控制元件的所述集合确定转发元件的集合中的每个转发元件的能力，所述方法包括以下步骤：

由控制元件的所述集合中的控制元件发起（201）与转发元件的所述集合中的转发元件的通信；

由所述控制元件请求（203）所述转发元件提供所述转发元件的支持的逻辑功能块的逻辑功能块标识符的集合；

响应于所述请求从所述转发元件接收（205）逻辑功能块标识符的所述集合；

匹配（207）逻辑功能块标识符的所述集合与已知转发元件能力来确定所述转发元件的能力；以及

用所述转发元件的所述能力来更新（209）转发元件能力模型。

2. 如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

在新的逻辑功能块实例化时，配置（211）所述转发元件来提供支持的逻辑功能块的新的逻辑功能块标识符。

3. 如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

响应于所述请求从至少一个逻辑功能块接收能力参数。

4. 如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

由所述控制元件周期性地轮询所述转发元件来确定是否已经实例化表示转发元件能力的附加的逻辑功能块。

5. 如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

由所述转发元件从要返回到所述控制元件的转发元件对象检索逻辑功能块标识符的所述集合。

6. 如权利要求1所述的方法，其中所述转发元件是所述网络元件的部件。

7. 如权利要求1所述的方法，其中所述转发元件是通过网络连接与所述网络元件通信的另一网络元件的部件。

8. 一种网络元件（101），所述网络元件实现用于确定并且配置网络元件部件的能力的过程，所述网络元件部件包含控制元件（103）的集合，其中控制元件的所述集合确定转发元件的集合中的每个转发元件的能力，所述网络元件包括：

存储器（125），用于存储转发元件能力模型（105），所述转发元件能力模块存储转发元件的所述集合中的每个转发元件的能力；以及

处理器（123），耦合到所述存储器，所述处理器执行转发元件能力管理模块（107），所述转发元件能力管理模块发起与转发元件的所述集合中的转发元件的通信；请求所述转发元件提供所述转发元件的支持的逻辑功能块的逻辑功能块标识符的集合；响应于所述请求从所述转发元件接收逻辑功能块标识符的所述集合；匹配逻辑功能块标识符的所述集合与已知转发元件能力来确定所述转发元件的能力；并且用所述转发元件的所述能力来更新转发元件能力模型。

9. 如权利要求8所述的网络元件，其中所述转发元件能力管理模块还配置为在新的逻辑功能块的实例化时，配置所述转发元件来提供支持的逻辑功能块的新的逻辑功能块标识符。

10. 如权利要求8所述的网络元件，其中所述转发元件能力管理模块还配置为响应于所述请求从至少一个逻辑功能块接收能力参数。

11. 如权利要求8所述的网络元件，其中所述转发元件能力管理模块还配置为周期性地轮询所述转发元件来确定是否已经实例化表示转发元件能力的附加的逻辑功能块。

12. 如权利要求8所述的网络元件，还包括：

转发元件能力模块（113），配置为从要返回到所述控制元件的转发元件对象（117）检索逻辑功能块标识符的所述集合。

13. 如权利要求8所述的网络元件，其中所述转发元件（109）是所述网络元件的部件。

14. 如权利要求8所述的网络元件，其中所述转发元件是通过网络连接与所述网络元件通信的另一网络元件的部件。