CN104823413A - 交换机装置、vlan设定管理方法及程序 - Google Patents

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Abstract

一种交换机装置，包括：多个端口；在多个端口中设定VLAN信息并管理多个端口中的VLAN信息的VLAN设定管理单元；以及VLAN设定单元，当要添加到在从预定控制装置接收的控制信息中指定的输出分组的VLAN信息未设定在输出分组的输出端口中时，指示VLAN设定管理单元在对应的输出端口中设定在控制信息中指定的VLAN信息。降低了集中控制网络中设定VLAN ID的负荷。

Description

交换机装置、VLAN设定管理方法及程序
(相关申请引用)
本申请基于并要求2012年11月28日递交的日本专利申请No.2012-260051的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及交换机装置、VLAN(虚拟局域网)设定管理方法及程序，具体涉及被控制装置集中控制的交换机装置及其VLAN设定管理方法和程序。
背景技术
近年提出了一种称为开放流(OpenFlow)的技术(参考非专利文献1和2)。OpenFlow将通信视为端到端的流，并对每一个流执行路径控制、故障恢复、负载均衡和优化。非专利文献2中说明的OpenFlow交换机包括用于与OpenFlow控制器通信的安全信道，并根据OpenFlow控制器适当添加或重写的流表(flow table)而操作。流表中为每一个流定义了包括匹配分组首部的匹配条件(匹配字段)、流统计数据(计数器)和定义处理内容的指令的集合(参考非专利文献2的“4.1Flow Table”部分)。
例如，一旦接收分组，OpenFlow交换机在流表中搜索具有与接收分组的首部相匹配的匹配条件(参考非专利文献2的“4.3匹配字段”)的条目。当搜索结果为找到与接收分组相匹配的条目时，OpenFlow交换机更新流统计数据并对接收分组执行写在条目的指令字段中的处理内容。另一方面，当搜索结果为没有找到与接收分组相匹配的条目时，OpenFlow交换机经由安全信道请求OpenFlow控制器设定条目，发送请求(分组内消息)以确定对接收分组执行的处理的内容。OpenFlow交换机接收定义有处理内容的流条目并更新流表。如所述，OpenFlow交换机使用存储在流表中作为处理规则的条目转发分组。
专利文献1公开了一种使基于端口的VLAN中的设定自动化的技术。更具体地，当交换机集线器通知终端信息时，作为对交换机集线器的响应，该网络管理装置返回对应于终端信息的VLAN ID。专利文献1记载了交换机集线器在随后设定检测到终端连接的端口中的VLAN ID指定的虚拟LAN。
专利文献2公开了一种自动向包括虚拟端口的中继装置中的路由器端口分配VLAN号的技术，其中路由器端口是用于在VLAN之间路由分组的路由器端口。
[引用列表]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利公开JP2002-64525A
[专利文献2]国际公开WO2008/114424
[非专利文献]
[非专利文献1]
Nick McKeown等″OpenFlow：Enabling Innovation in CampusNetworks，″[在线]，[检索日2012年3月31日]，互联网<URL：http：//www.openflow.org/documents/openflow-wp-latest.pdf>
[非专利文献2]
″OpenFlow Switch Specification″Version 1.1.0Implemented(WireProtocol 0x02)，[在线]，[检索日2012年3月31日]，互联网URL：http：//www.openflow.org/documents/openflow-spec-v1.1.0.pdf
发明内容
[技术问题]
本发明给出以下分析。有时为由上述OpenFlow交换机表示的交换机装置的每一个端口分配VLAN ID(虚拟局域网标识符)。通过这么做，当输出分组时，可以有效丢弃具有与输出端口的VLAN ID不匹配的VLAN ID的分组。
然而，为了执行上述VLAN分配，网络管理员必须经由命令行接口(CLI)创建VLAN ID，并将它们分配给接口。
具体来说，在集中控制网络中，例如非专利文献1和2中的网络，控制装置设定的控制信息(流条目)有时指示添加未在交换机中设定的VLAN。因此，必须为可用端口设定VLAN ID，并且如果没有及时并合适地设定VLAN ID，在此期间可能继续丢弃分组。
因此，需要在本技术中提供一种能够有助于降低设定VLAN ID时的负载或降低因集中控制网络中的设定延迟引起的分组丢失时间段的交换机装置、VLAN设定管理方法及程序。
[解决问题的方案]
根据第一方面，提供了一种包括多个端口的交换机装置。所述交换机装置包括在所述多个端口中设定VLAN信息并管理所述多个端口中的所述VLAN信息的VLAN设定管理单元。此外，交换机装置包括VLAN设定单元，当要添加到在从预定控制装置接收的控制信息中指定的输出分组的VLAN信息未设定在所述输出分组的输出端口中时，所述VLAN设定单元指示所述VLAN设定管理单元在对应的输出端口中设定在所述控制信息中指定的VLAN信息。换句话说，交换机装置包括基于所述控制装置发送的所述控制信息学习VLAN设定的功能。
根据第二方面，提供了一种用于包括多个端口的交换机装置的VLAN设定方法。所述VLAN设定方法包括，通过所述交换机装置，确认要添加到在从预定控制装置接收的控制信息中指定的输出分组的VLAN信息是否设定在所述控制信息指定的输出端口中。此外，所述VLAN设定方法包括，当要添加到在所述控制信息中指定的所述输出分组的VLAN信息未设定在所述输出端口中时，在所述输出端口中设定要添加到在从所述预定控制装置接收的所述控制信息中指定的所述输出分组的VLAN信息。该方法与特定机器有关，该机器是基于从控制装置接收的控制信息来处理分组的交换机装置。
根据第三方面，提供了一种用于布置在包括多个端口的交换机装置之中的计算机的程序。所述程序使所述计算机执行：确认要添加到在从预定控制装置接收的控制信息中指定的输出分组的VLAN信息是否设定在所述控制信息指定的输出端口中。此外，所述程序使计算机执行：当要添加到在所述控制信息中指定的所述输出分组的VLAN信息未设定在所述输出端口中时，在所述输出端口中设定要添加到在从所述预定控制装置接收的所述控制信息中指定的所述输出分组的VLAN信息。注意，该程序能够存储在计算机可读(非瞬时)存储介质中。换言之，本发明可以实现为计算机程序产品。
[本发明的有益效果]
根据本发明，可以降低集中控制网络中设定VLAN ID时的负荷。此外，可以降低因设定VLAN ID的延迟引起的分组丢失时间。
附图说明
图1是示出本发明示例性实施例的配置的图。
图2是示出本发明第一示例性实施例的交换机装置的配置的图。
图3是示出本发明第一示例性实施例的交换机装置的VLAN设定管理单元所保持的表的示例的图。
图4是示出本发明第一示例性实施例的交换机装置的操作的流程图。
图5是说明本发明第一示例性实施例的交换机装置的操作的图(当接收FlowMod消息时)。
图6是说明本发明第一示例性实施例的交换机装置的操作的图(表更新和更新内容报告)。
图7是说明本发明第一示例性实施例的交换机装置的操作的图(当接收FlowMod消息时)。
图8是说明本发明第一示例性实施例的交换机装置的操作的图(表更新和更新内容报告)。
具体实施方式
首先将参考附图给出本发明示例性实施例的概述。注意，概述中为每一个单元赋予的附图标记仅作为帮助便于理解的示例，并不意在将本发明限制为附图所示的模式。
在示例性实施例中，本发明可以通过由控制装置20控制的交换机装置10来实现。交换机装置10包括多个(N个)端口104；为每一个端口104设定VLAN信息并管理设定在每一个端口中的VLAN信息的VLAN设定管理单元107；以及VLAN设定单元105，当要添加到控制信息指定的输出分组的VLAN信息未设定在输出分组的输出端口中时，所述VLAN设定单元105指示VLAN设定管理单元107为对应的输出端口设定在从控制装置20接收的控制信息指定的VLAN信息。
例如，当从控制装置20接收指示从端口0/N接收的分组是从具有30的VLAN ID的端口0/3输出的控制信息时，VLAN设定单元105通过参考VLAN设定管理单元107管理的内容(例如，图1浮窗中的表)，确认“VLAN ID＝30”是否设定在端口0/3中。例如，如果只能获得“VLAN ID＝10”设定在端口0/1中以及“VLAN ID＝20”设定在端口0/2中的信息，则VLAN设定单元105指示VLAN设定管理单元107在端口0/3中设定“VLAN ID＝30”。根据该指示，VLAN设定管理单元107为对应的端口设定VLAN信息(例如图1中，端口0/3的“VLANID＝30”)。
通过使用交换机装置10，不必手动设定，就能够自动设定相同的VLAN ID作为添加到输出端口的输出分组的VLAN ID。此外，在图1的示例中，利用在VLAN ID被添加到接收分组后指示输出的控制信息，自动注册VLAN ID，然而，在控制信息中的匹配条件具有VLANID并且接收到指示从指定端口输出与该匹配条件相匹配的分组的控制信息的情形中，或者在接收到输出设定有VLAN ID的分组的指示的情形中，可以类似地在对应输出端口中自动设定控制信息指定的VLAN ID。
(第一示例性实施例)
以下将参考附图详细描述本发明第一示例性实施例。图2是示出本发明第一示例性实施例的配置的图。图2示出了与OpenFlow控制器(以下称为“OFC”)102相连的OpenFlow交换机(以下称为“OFS”)100。此外，图2中，OFS 100和OFC 102通过安全信道103相连。
在图2的示例中，OFS 100包括三个端口104a至104c、VLAN设定单元105、包括命令行接口(以下称为“CLI”)1061的平台功能单元106、以及VLAN设定管理单元107。
端口104a至104c的每一个与OFS和主机装置相连，并且接收/输出OFS 100与这些装置交换的分组。此外，图2示出的“0/1”、“0/2”和“0/3”表示时隙号和端口号。例如，端口104a可表示为意味着时隙#0/端口#1的“0/1”。
VLAN设定单元105起OpenFlow交换机功能单元的作用，通过参考其中内部保持的流表，处理VLAN设定管理单元107转发的分组，如非专利文献1和2中的OpenFlow交换机。
此外，当从OFC 102接收控制消息时(例如，非专利文献2中的FlowMod消息或PacketOut消息)，VLAN设定单元105确认其内容是否包括VLAN ID和输出端口之间的关联。当控制消息包括VLAN ID和输出端口之间的关联时，VLAN设定单元105向VLAN设定管理单元107所保持的表添加使VLAN ID与输出端口关联的条目，或者向对应VLAN ID的已有条目添加输出端口。
当经由CLI 1061更新VLAN设定管理单元107中的表时，使用平台功能单元106。
VLAN设定管理单元107包括管理VLAN ID和每一个端口之间的关联表，并根据表的条目为每一个端口设定VLAN ID。图3是VLAN设定管理单元107用于管理VLAN ID和端口之间的关联的表的示例。在图3的示例中，图2中的端口104a(0/1)和104b(0/2)被分配为“VLANID＝10”，图2中的端口104c(0/3)被分配为“VLAN ID＝20”。此外，图3中VLAN ID和端口之间的关联可以由操作方通过平台功能单元106的CLI 1061输入，或者可以由下述处理自动设定。
此外，图1和图2中示出的交换机装置和OFS的每一个单元(处理装置)可以由计算机程序实现，使计算机构成这些装置并使用其硬件执行上述每一个处理。
以下将参考附图详细描述本发明示例性实施例的操作。图4是示出当OFS 100从OFC 102接收作为指示向流表添加条目或者更新表中条目的控制消息的FlowMod消息时，OFS 100的操作的流程图。图4中，OFS 100首先参考作为FlowMod消息添加或更新目标的条目的指示字段，并确认是否设定了指示添加VLAN ID的动作(步骤S001)。
作为确认结果，当设定了指示添加VLAN ID的动作时(步骤S001中“是”)，OFS 100使在对应动作中被指示为要添加的VLAN ID成为用于自动设定的VLAN ID的候选(步骤S002)。
作为步骤S001中的确认结果，当没有设定指示添加VLAN ID的动作时(步骤S001中“否”)，OFS 100参考作为FlowMod消息添加或更新目标的条目的匹配字段，以确认是否指定了VLAN ID(步骤S005)。
作为确认结果，当在匹配字段指定了VLAN ID时(步骤S005中“是”)，OFS 100使在匹配字段中指定的VLAN ID成为自动设定的VLAN ID的候选(步骤S006)。
一旦确定了自动设定的VLAN ID的候选，OFS 100确认VLAN设定管理单元107是否具有与自动设定的VLAN ID的候选以及作为FlowMod消息添加或更新目标的条目所指定的输出端口的集合对应的条目(步骤S003)。当存在该条目时(步骤S003中“是”)，省略VLAN自动设定，因为已经在对应的输出端口中设定了合适的VLAN ID(步骤S007)。
作为确认结果，当不存在该条目时(步骤S003中“否”)，OFS 100向VLAN设定管理单元107添加自动设定的VLAN ID的候选和由作为FlowMod消息添加或更新目标的条目所指定的输出端口的集合，作为一个新的条目。注意，由于在如图3所示的本发明示例性实施例的VLAN设定管理单元107所管理的表中，多个端口可以与单个VLANID关联，所以，如果存在VLAN ID与自动设定的VLAN ID的候选相同的条目，可以仅向该条目添加输出端口。在添加新条目或者向对应条目添加输出端口后，OFS 100为对应的输出端口设定VLAN ID，如表中所示。
此外，当作为FlowMod消息添加或更新目标的条目中没有设定指示添加VLAN ID的动作时(步骤S001中“否”)，或者在匹配字段中没有指定VLAN ID时(步骤S005中“否”)，不执行VLAN自动设定(步骤S007)。
此外，在图4的步骤S004中，当在VLAN设定管理单元107的表中执行条目添加或更新时，优选地，VLAN设定单元105向OFC 102通知VLAN设定管理单元107的表中的更新内容。例如，厂商在OpenFlow协议中唯一地设定的消息可以用于这种通知。在本发明示例性实施例中，这种用于通知表中更新内容的消息将被称为“VLANSTATUS消息”。
一旦接收VLAN STATUS消息，OFC 102确认已执行与FlowMod有关的合适VLAN设定，并更新OFC 102所管理的虚拟网的配置信息。
此外，OFC 102可以检查由接收的VLAN STATUS消息指示的VLAN ID和输出端口的组合在虚拟网配置的环境中是否合适。当作为检查结果确定VLAN ID和输出端口的组合不合适时，OFC 102可以指示OFS 100恢复VLAN设定管理单元107的表。
以下将使用具体示例详细描述本发明示例性实施例的OFS 100的操作。
“动作包括添加VLAN ID的情形”
图5示出了OFS 100从OFC 102接收添加或更新条目的指令的情形，所述指令指示“当接收与匹配条件相匹配的分组时(匹配键：***)，在添加等于10的VLAN ID后从端口“0/3”输出分组(动作：SET_VLAN_VID＝10，输出端口＝0/3)”。在这种情形中，由于将添加VLAN ID“10”以及从端口“0/3”输出指示为动作，VLAN设定单元105使VLAN ID“10”成为自动设定的VLAN ID的候选(图4中步骤S002)。然后，VLAN设定单元105参考图3示出的表，确认是否已经注册VLAN ID“10”和输出端口“0/3”的集合(图4中步骤S003)。由于图3中“VLAN ID＝10”的条目仅注册了端口“0/1”和“0/2”，所以确定没有注册该集合。在这种情形中，VLAN设定单元105在端口“0/3”中设定“VLAN ID＝10”，并在VLAN设定管理单元107的表的VLAN ID“10”条目中添加端口“0/3”，如图6所示(图4的步骤S004)。
此外，在图6的示例中，VLAN设定单元105使用VLAN_STATUS消息向OFC 102通知端口“0/3”已添加到“VLAN ID＝10”的条目中。
“在匹配中指定VLAN ID的情形”
图7示出了OFS 100从OFC 102接收添加或更新条目的指令的情形，所述指令指示“当接收与匹配条件“VLAN ID＝30”相匹配的分组时(匹配键：VLAN ID＝30)，从端口“0/3”输出该分组(动作：OUTPUT端口＝0/3)”。在这种情形中，由于VLAN ID“30”被指定为匹配条件并指示从端口“0/3”输出，VLAN设定单元105使VLAN ID“30”成为自动设定的VLAN ID的候选(图4中步骤S006)。然后，VLAN设定单元105参考图3示出的表，确认是否已经注册VLAN ID“30”和输出端口“0/3”的集合(图4中步骤S003)。由于图3中没有“VLAN ID＝30”的条目，所以确定没有注册该集合。在这种情形中，VLAN设定单元105在端口“0/3”中设定“VLAN ID＝30”，并在VLAN设定管理单元107的表中添加使“VLAN ID＝30”与端口“0/3”关联的条目，如图8所示(图4的步骤S004)。
此外，在图8的示例中，VLAN设定单元105使用VLAN_STATUS消息向OFC 102通知已添加使“VLAN ID＝30”与端口“0/3”关联的条目。
如所述，根据本发明示例性实施例，OFS 100从OFC 102指示的控制消息提取VLAN ID和输出端口之间的关系，并且，如果该关系没有在VLAN设定管理单元107中注册，自动在对应的端口中设定VLAN ID。
以上描述了本发明的示例性实施例，然而本发明不限于所述的示例性实施例，并且在本发明基本技术构思的范围内可以增加更多的修改、替代和调整。例如，上述示例性实施例中使用的端口数和VLAN信息仅作为示例而不是限制。
此外，在上述示例性实施例中向OFC 102发送VLAN ID和端口的集合，然而，可以向和OFC 102一起操作的另一控制装置发送VLANID和端口的集合。
此外，在上述示例性实施例中从FlowMod消息提取VLAN ID和输出端口，然而，可以增加其他控制消息作为目标。
此外，在上述示例性实施例中VLAN设定单元105还起到OpenFlow交换机功能单元的作用，但是这两种装置可以分离。此外，例如，还可以使用将VLAN设定单元105和VLAN设定管理单元集成的配置。
最后，将总结本发明的优选模式。
(模式1)
参考根据第一方面的交换机装置。
(模式2)
在模式1中，所述VLAN设定单元还可以通知所述预定控制装置所述VLAN设定管理单元中添加或更新的条目的内容。
(模式3)
在模式1或2中，所述VLAN设定管理单元保持包括VLAN ID和端口之间的关联的条目，以及
为了指示VLAN设定管理单元在对应的输出端口中设定在所述控制信息中指定的VLAN信息，所述VLAN设定单元执行：
当存在包括与要添加到在所述控制信息中指定的输出分组的VLAN信息相同的VLAN信息的条目、并且所述条目不与所述输出分组的传输端口相关联时，向所述条目添加在所述控制信息中指定的所述输出分组的传输端口；以及
当不存在包括与要添加到在所述控制信息中指定的输出分组的VLAN信息相同的VLAN信息的条目时，添加所述输出分组的传输端口与包括在所述输出分组中的VLAN相关联的条目。
(模式4)
在模式2或3中，所述VLAN设定单元还保持存储从所述预定控制装置接收的所述控制信息的表，并根据来自所述预定控制装置的指令更新所述表。
(模式5)
参考根据第二方面的VLAN设定方法。
(模式6)
参考根据第三方面的程序。
注意，模式5和6可以如模式1那样发展为模式2至4。
此外，通过引用将上文列出每个专利和每个非专利文献整体并入。应当注意，通过完整公开本发明的其他目的、特征和方面将变得清楚，并且可以作出修改，而不脱离本文所公开的本发明及随附权利要求的精神和范围。此外，还应当注意，所公开和/或请求的单元、主题和/或项目的任意组合都在以上提到的修改之内。
附图标记列表
10：交换机装置
20：控制装置
100：OpenFlow交换机(OFS)
102：OpenFlow控制器(OFC)
103：安全信道
104，104a至104c：端口
105：VLAN设定单元(OpenFlow交换机功能单元)
106：平台功能单元
107：VLAN设定管理单元
1061：命令行接口(CLI)

Claims (6)

1.一种交换机装置，包括：
多个端口；
虚拟局域网VLAN设定管理单元，所述VLAN设定管理单元在所述多个端口中设定VLAN信息并管理所述多个端口中设定的所述VLAN信息；以及
VLAN设定单元，当要添加到在从预定控制装置接收的控制信息中指定的输出分组的VLAN信息未设定在所述输出分组的输出端口中时，所述VLAN设定单元指示所述VLAN设定管理单元在对应的输出端口中设定在所述控制信息中指定的VLAN信息。
2.根据权利要求1所述的交换机装置，其中
所述VLAN设定单元还通知所述预定控制装置在所述VLAN设定管理单元中添加或更新的条目的内容。
3.根据权利要求1或2所述的交换机装置，其中
所述VLAN设定管理单元保持包括VLAN ID和端口之间的关联的条目，以及
为了指示所述VLAN设定管理单元在对应的输出端口中设定在所述控制信息中指定的VLAN信息，所述VLAN设定单元执行：
当存在包括与要添加到在所述控制信息中指定的输出分组的VLAN信息相同的VLAN信息的条目、并且所述条目不与所述输出分组的传输端口相关联时，向所述条目添加在所述控制信息中指定的所述输出分组的传输端口；以及
当不存在包括与要添加到在所述控制信息中指定的输出分组的VLAN信息相同的VLAN信息的条目时，添加所述输出分组的传输端口与包括在所述输出分组中的VLAN相关联的条目。
4.根据权利要求2或3所述的交换机装置，其中
所述VLAN设定单元还保持存储从所述预定控制装置接收的所述控制信息的表，并根据来自所述预定控制装置的指令更新所述表。
5.一种虚拟局域网VLAN设定方法，包括：
通过包括多个端口的交换机装置，确认要添加到在从预定控制装置接收的控制信息中指定的输出分组的VLAN信息是否设定在所述控制信息指定的输出端口中；以及
当要添加到在所述控制信息中指定的所述输出分组的所述VLAN信息未设定在所述输出端口中时，在所述输出端口中设定要添加到在从所述预定控制装置接收的所述控制信息中指定的所述输出分组的所述VLAN信息。
6.一种程序，使布置在包括多个端口的交换机装置之中的计算机执行：
确认要添加到在从预定控制装置接收的控制信息中指定的输出分组的虚拟局域网VLAN信息是否设定在所述控制信息中指定的输出端口中；以及
当要添加到在所述控制信息中指定的所述输出分组的所述VLAN信息未设定在所述输出端口中时，在所述输出端口中设定要添加到在从所述预定控制装置接收的所述控制信息中指定的所述输出分组的所述VLAN信息。
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EP (1) EP2928122B1 (zh)
JP (1) JP5900652B2 (zh)
KR (1) KR20150090212A (zh)
CN (1) CN104823413A (zh)
BR (1) BR112015010997A2 (zh)
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