CN104978172A - Sdn应用集成管理和控制的方法、系统及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种SDN应用集成管理和控制的方法、系统及设备。其中，SDN应用集成管理和控制的系统包括：应用集成模块，用于在应用层集成SDN应用，集成SDN应用包括以下至少之一：注册、注销、更新SDN应用、多个SDN应用的重构；应用管理模块，用于管理应用层中的SDN应用；应用控制模块，用于感知和监控应用层中的SDN应用。通过本发明，实现了对SDN应用的管理。

Description

SDN应用集成管理和控制的方法、系统及设备
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种软件定义网络（Software Defined Networking，简称为SDN）应用集成管理和控制的方法、系统及设备。
背景技术
SDN是近年来所涌现出的新的网络技术，其主要特点是控制和转发分离、网络开放可编程以及软件和硬件分离。软件定义网络使得传统通信网络设备得以从专属硬件绑定中解放出来从而向基于通用硬件平台加定制软件的方向来发展，并通过开放的编程接口来实现网络功能虚拟化、网络管理简单化以及网络部署自动化，从而相比传统网络功能实现和工程实施大大节省设备成本、人力成本以及部署时间。
图1是根据相关技术的软件定义网络的架构图，如图1所示，软件定义网络技术按其架构层次来划分，自顶向下基本上分成三个层次：应用层（Application Plane或Application Layer），控制层（Controller Plane或Controller Layer）以及数据层（Data Plane或Datapath Layer）。目前，业界对于控制层以及数据层的讨论比较多，也正在或者已经进行了大量的标准化工作，但对于应用层及其内部如何进行应用集成、管理、控制以及编排等，目前的讨论较少，相对进展也比较缓慢。
尽管图1中的架构中，也勾画了竖向贯穿各个层面的管理（Management）功能，但目前对于应用层面如何进行管理并没有进行描述和细化。截至目前最新的标准规范以及相关解决方案中对于应用层面如何进行管理并没有进行描述和细化，这将导致SDN在易用性、可管理性以及可运营性等方面能力的缺失，不利于SDN产业的健康发展，特别是在如何快速建立SDN开发者社区并吸引大量的SDN应用开发者方面，存在先天的障碍。
无论是开放网络基金会（Open Networking Foundation，简称为ONF）标准组织还是ODL（Open Day Light，简称为ODL）开源组织，目前所定义的SDN的应用层主要被定位为提供网络应用以及网络业务编排等功能。SDN应用层根据用户应用请求来进行网络资源申请和业务编排——SDN应用层向上与外部用户通过表述性状态转移（Representational State Transfer，简称为REST）方式提供应用程序编程接口（Application Programming Interface，简称为API）调用（北极接口），为外部客户实现定制化的应用功能，以实现虚拟化的网络应用功能；SDN应用层向下与SDN控制器通过REST方式提供网络API接口调用（北向接口），向SDN控制层进行资源申请，以实现虚拟化的网络业务功能。
当前，即使从SDN应用层的角度来看，其相关的技术研讨以及标准化工作大部分也均聚焦在SDN应用层与SDN控制层之间的北向接口方面。而在SDN的实际应用中，SDN对外提供的服务主要则是通过SDN应用层与其外部上层应用的接口（即北极接口）来实现的。目前，与北极接口相关的这些需求和功能尚没有被发掘出来。
针对相关技术中SDN的应用层如何对SDN应用进行集成、管理以及控制的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中无法对SDN应用进行集成、管理以及控制的问题，本发明提供了一种SDN应用集成管理和控制的方法、系统及设备，以至少解决上述问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种SDN应用集成管理和控制的系统，包括：应用集成模块，用于在应用层集成SDN应用，集成SDN应用包括以下至少之一：注册、注销、更新SDN应用、多个SDN应用的重构；应用管理模块，用于管理所述应用层中的SDN应用；以及应用控制模块，用于感知和监控所述应用层中的SDN应用。
优选地，所述应用集成模块，包括：应用注册单元，用于响应注册SDN应用的请求，将SDN应用注册到应用层，并向底层控制层协调器申请资源；和/或，响应更新SDN应用的请求，更新SDN应用；和/或，响应注销SDN应用的请求，将SDN应用从应用层注销，并通知底层控制层协调器释放相应的资源。
优选地，所述应用集成模块，还包括：应用协调单元，用于在多个SDN应用并发时，根据应用协调策略和协调算法协调多个SDN应用的资源。
优选地，所述应用集成模块，还包括：应用选择单元，用于在存在多种选择时，按照预定策略对比多种选择，根据对比的结果选择SDN应用的资源。
优选地，所述应用集成模块，还包括：应用模拟单元，用于根据注册SDN应用的请求和所申请的资源，对请求注册的SDN应用进行模拟，并生成SDN应用的评估数据；和/或，在存在多种选择时，模拟每种选择的情况，生成多种选择的评估数据。
优选地，SDN应用注册成功后的信息包括以下至少之一：统一应用标识、别名、应用类型、描述信息、关键字、状态、属性参数、调用方法。
优选地，所述应用管理模块，包括：应用发现单元，用于响应发现SDN应用的请求，在应用层中检索SDN应用；或者，在应用层中检索SDN应用并显示检索结果；和/或，应用通告单元，用于通告SDN应用的注册、注销、更新的信息。
优选地，应用发现单元，用于根据应用注册时的信息进行检索，其中应用注册时的信息包括以下至少之一：统一应用标识、应用别名、描述符、关键字。
优选地，应用通告单元，用于通告SDN应用的注册、注销、更新的信息，其中，对于SDN应用的注册，通告的信息包括以下至少之一：统一应用标识、别名、应用类型、描述信息、关键字、状态、属性参数、调用方法。
优选地，所述应用控制模块，包括：应用感知单元，用于感知当前被调用的SDN应用的情况，包括提供当前被调用的SDN应用的属性和统计信息；和/或，应用监控单元，用于监控SDN应用的应用情况和应用状态，其中，应用情况包括以下至少之一：应用总数、并发应用总数、应用被调用频度、处于各应用状态的应用数量；应用状态包括以下至少之一：注册、空闲、活跃、挂起、注销。
优选地，所述应用感知单元，用于感知当前被调用的处于活跃状态的SDN应用的情况，其中，SDN应用的属性包括以下至少之一：统一应用标识、应用实例标识、应用类型、资源、虚拟机、存储容量、带宽、延迟、抖动、缓存。
根据本发明的另一个方面，提供了一种SDN应用集成管理和控制的设备，包括：本发明提供的上述任一系统。
根据本发明的再一个方面，提供了一种SDN应用集成管理和控制的方法，响应集成SDN应用的请求，将SDN应用集成到应用层，其中集成SDN应用包括以下至少之一：注册、注销、更新SDN应用、多个SDN应用的重构；管理所述应用层中的SDN应用；以及感知和监控所述应用层中的SDN应用。
优选地，将SDN应用集成到应用层包括以下至少之一：响应注册SDN应用的请求，将SDN应用注册到应用层，并向底层控制层协调器申请资源；响应更新SDN应用的请求，更新SDN应用；响应注销SDN应用的请求，将SDN应用从应用层注销，并通知底层控制层协调器释放相应的资源。
优选地，上述方法还包括：在多个SDN应用并发时，根据应用协调策略和协调算法协调多个SDN应用的资源。
优选地，上述方法还包括：在存在多种选择时，按照预定策略对比多种选择，根据对比的结果选择SDN应用的资源。
优选地，上述方法还包括：根据注册SDN应用的请求和所申请的资源，对请求注册的SDN应用进行模拟，并生成SDN应用的评估数据；或者在存在多种选择时，模拟每种选择的情况，生成多种选择的评估数据。
优选地，管理所述应用层中的SDN应用包括：响应发现SDN应用的请求，在应用层中检索SDN应用；或者，在应用层中检索SDN应用并显示检索结果；和/或通告SDN应用的注册、注销、更新的信息。
优选地，感知和监控所述应用层中的SDN应用包括：感知当前被调用的SDN应用的情况，包括提供当前被调用的SDN应用的属性和统计信息；和/或监控SDN应用的应用情况和应用状态，其中，应用情况包括以下至少之一：应用总数、并发应用总数、应用被调用频度、处于各应用状态的应用数量；应用状态包括以下至少之一：注册、空闲、活跃、挂起、注销。
通过本发明，应用集成模块在应用层集成SDN应用，集成SDN应用包括以下至少之一：注册、注销、更新SDN应用、多个SDN应用的重构；应用管理模块管理所述应用层中的SDN应用；应用控制模块感知和监控应用层中的SDN应用，实现了对SDN应用的管理。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据相关技术的软件定义网络的架构图；
图2是根据本发明实施例的SDN应用集成管理和控制的系统的结构框图；
图3是根据本发明实施例优选的集成管理模块的结构框图；
图4是根据本发明实施例优选的应用管理模块的结构框图；
图5是根据本发明实施例优选的应用控制模块的结构框图；
图6是根据本发明实施例的SDN应用集成管理和控制的方法的流程图；
图7是根据本发明实施例的SDN参考体系的架构图；
图8是根据本发明优选的SDN应用集成管理和控制的装置的结构框图；以及
图9是根据本发明实施例SDN应用集成管理和控制的装置的组件关系的示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
根据本发明实施例，提供了一种SDN应用集成管理和控制的系统。可以预料到的是该系统可以通过计算机程序单元实现，该计算程序单元可以存储在存储介质中，处理器可以执行该计算机程序单元。对于云计算等分布式计算场景，上述程序单元可以存储在多个存储介质中，可以由不同的处理器协同执行。
图2是根据本发明实施例的SDN应用集成管理和控制的系统的结构框图，如图2所示，该系统主要包括：应用集成模块10、应用管理模块20和应用控制模块30。应用集成模块10，用于在应用层集成SDN应用，集成SDN应用包括以下至少之一：注册、注销、更新SDN应用、多个SDN应用的重构；应用管理模块20，用于管理所述应用层中的SDN应用；应用控制模块30，用于感知和监控应用层中的SDN应用。
通过本发明实施例，实现了SDN的集成、管理和控制。
图3是根据本发明实施例优选的集成管理模块的结构框图，下面结合图3对本发明实施例的集成管理模块进行描述。
在本发明实施例的一个实施方式中，如图3所示，应用集成模块10可以包括：应用注册单元102，用于响应注册SDN应用的请求，将SDN应用注册到应用层，并向底层控制层协调器申请资源；和/或，响应更新SDN应用的请求，更新SDN应用；和/或，响应注销SDN应用的请求，将SDN应用从应用层注销，并通知底层控制层协调器释放相应的资源。
在本发明实施例的一个实施方式中，如图3所示，应用集成模块10还可以包括：应用协调单元104，用于在多个SDN应用并发时，根据应用协调策略和协调算法协调多个SDN应用的资源。
在本发明实施例的一个实施方式中，如图3所示，应用集成模块10还可以包括：应用选择单元106，用于在存在多种选择时，按照预定策略对比多种选择，根据对比的结果选择SDN应用的资源。
在本发明实施例的一个实施方式中，如图3所示，应用集成模块10还可以包括：应用模拟单元108，用于根据注册SDN应用的请求和所申请的资源，对请求注册的SDN应用进行模拟，并生成SDN应用的评估数据；和/或，在存在多种选择时，模拟每种选择的情况，生成多种选择的评估数据。
优选地，SDN应用注册成功后的信息包括以下至少之一：统一应用标识、别名、应用类型、描述信息、关键字、状态、属性参数、调用方法等。
图4是根据本发明实施例优选的应用管理模块的结构框图，如图4所示，应用管理模块20可以包括：应用发现单元202，用于响应发现SDN应用的请求，在应用层中检索SDN应用；或者，在应用层中检索SDN应用并显示检索结果；和/或，应用通告单元204，通告SDN应用的注册、注销、更新的信息。
优选地，应用发现单元202，用于根据应用注册时的信息进行检索，其中应用注册时的信息包括以下至少之一：统一应用标识、应用别名、描述符、关键字。
优选地，应用通告单元204，用于通告SDN应用的注册、注销、更新的信息，其中，对于SDN应用的注册，通告的信息包括以下至少之一：统一应用标识、别名、应用类型、描述信息、关键字、状态、属性参数、调用方法。
图5是根据本发明实施例优选的应用控制模块的结构框图，如图5所示，应用控制模块30可以包括：应用感知单元302，用于感知当前被调用的SDN应用的情况，包括提供当前被调用的SDN应用的属性和统计信息；和/或，应用监控单元304，用于监控SDN应用的应用情况和应用状态。
优选地，应用情况包括以下至少之一：应用总数、并发应用总数、应用被调用频度、处于各应用状态的应用数量；应用状态包括以下至少之一：注册、空闲、活跃、挂起、注销。
优选地，应用感知单元302，可以用于感知当前被调用的处于活跃状态的SDN应用的情况，其中，SDN应用的属性包括以下至少之一：统一应用标识、应用实例标识、应用类型、资源、虚拟机，存储容量、带宽、延迟、抖动、缓存。
根据本发明实施例，与上述装置对应，还提供了一种SDN应用集成管理和控制的设备，该设备可以包括本发明实施例的上述任一系统。上述装置在此不再赘述。
在本发明实施例的一个实施方式中，该设备可以包括存储介质和处理器，上述装置可以通过计算机程序单元实现，存储介质可以存储该计算机程序单元，处理器可以执行该计算机程序单元。
对于上述设备与其他设备或装置及系统的通信，采用何种通信接口，本领域技术人员可以根据实际应用来选择，本发明实施例对此不再赘述。
根据本发明实施例，与上述装置及设备对应，提供了一种SDN应用集成管理和控制的方法。可以预料的是，本发明实施例的下述方法可以通过编制计算机程序单元实现。
图6是根据本发明实施例的SDN应用集成管理和控制的方法的流程图，如图6所示，该方法主要包括步骤S602至步骤S606。
步骤S602，响应集成SDN应用的请求，将SDN应用集成到应用层，其中集成SDN应用包括以下至少之一：注册、注销、更新SDN应用、多个SDN应用的重构。
步骤S604，管理所述应用层中的SDN应用。
步骤S606，感知和监控所述应用层中的SDN应用。
通过本发明实施例，实现了SDN的集成、管理和控制。
在本发明实施例中，上述步骤之间没有先后顺序。只要SDN应用层中有SDN应用，都可以对SDN应用进行管理，也可以感知和监控SDN应用。SDN应用的集成也可以发生在任何时候，不限于在步骤S604和步骤S606之前。
在本发明实施例的一个优选实施方式中，上述步骤S602可以包括以下至少之一：响应注册SDN应用的请求，将SDN应用注册到应用层，并向底层控制层协调器申请资源；响应更新SDN应用的请求，更新SDN应用；响应注销SDN应用的请求，将SDN应用从应用层注销，并通知底层控制层协调器释放相应的资源。
在本发明实施例的一个实施方式中，上述步骤S602还可以包括：在多个SDN应用并发时，根据应用协调策略和协调算法协调多个SDN应用的资源冲突。
在本发明实施例的一个实施方式中，上述步骤S602还可以包括：在存在多种选择时，按照预定策略对比多种选择，根据对比的结果选择SDN应用的资源。
在本发明实施例的一个实施方式中，上述步骤S602还可以包括：根据注册SDN应用的请求和所申请的资源，对请求注册的SDN应用进行模拟，并生成SDN应用的评估数据；或者，在存在多种选择时，模拟每种选择的情况，生成多种选择的评估数据。
需要说明的是，上述实施方式可以单独进行，也可以组合进行，本发明实施例对此不做限定。
在本发明实施例的一个实施方式中，上述步骤S604可以包括：响应发现SDN应用的请求，在应用层中检索SDN应用；或者，在应用层中检索SDN应用并显示检索结果；和/或，通告SDN应用的注册、注销、更新的信息。
在本发明实施例的一个实施方式中，上述步骤S604可以包括：感知当前被调用的SDN应用的情况，包括提供当前被调用的SDN应用的属性和统计信息；和/或，监控SDN应用的应用情况和应用状态。
优选地，应用情况包括以下至少之一：应用总数、并发应用总数、应用被调用频度、处于各应用状态的应用数量；应用状态包括以下至少之一：注册、空闲、活跃、挂起、注销。
下面对本发明实施例的优选实施例进行描述。
优选实施例一
根据本发明优选实施例，提供了一种SDN应用集成管理控制的系统，该系统包括应用门户子系统、应用注册子系统、应用协调子系统、应用选择子系统、应用模拟子系统、应用通告子系统、应用数据库子系统、应用感知子系统、应用监控子系统、应用发现子系统、应用检索子系统、应用编排子系统。其中，
应用门户（Portal）子系统，用于用户进行应用注册、应用选择、应用通告、应用监控、应用发现以及应用编排等人机交互以及信息显示。
应用注册（Registration）子系统，用于将新应用向应用集成管理数据库进行注册，并向底层应用协同器申请计算/网络/存储资源；如果资源申请成功，则注册成功；如果资源申请失败，则注册失败并可根据具体情况来选择提供失败的错误码。
每个新注册成功的应用应该包括：统一应用标识（UAID，自动生成的64位无符号数字），别名（AliasName，人机可读字符串），应用类型（AppType，无符号整型），描述信息（Descriptor，人机可读字符串），关键字(KeyWords，字符串)，状态（Status，枚举型，初始状态=Registered，其后的状态根据应用的具体情况在几种状态之间迁移，如注册（Registered）、空闲（Idle）、活跃（Active）、挂起（Suspended）、注销（Deregistered）），属性参数（App_Parameter,指针参数）以及调用方法（Handler，指针函数）等。被注册的应用可以通过应用注销（Deregistration）来取消注册，应用被注销后应通知底层应用协同器进行所申请计算/网络/存储资源的释放；应用注册时应提供关键字信息并保存到应用集成管理数据库，应用注销时应从应用集成管理数据库删除相应关键字信息。
应用协调（Coordination）子系统，用于根据应用注册请求向底层控制层（Controller Plane）协调器（Coordinator）申请新增应用所需的计算、存储和网络资源，并依照应用协调策略以及协调算法对多应用并发时所出现的资源冲突在应用层面进行统一协调。
应用选择（Selection）子系统，用于当出现多种方法、路径或者经济成本的选择时，提供相互之间的对比以及选项以供用户选择。
应用模拟（Simulation）子系统，用于根据应用注册请求以及底层所提供的计算、存储和网络资源情况对所注册的应用请求提前进行抽样仿真，以提供相应的服务质量、网络路径以及经济成本的预估参考等。
应用通告（Announce）子系统，用于对外宣告注册成功的新增应用和成功注销的原有应用信息；对于新增应用，对外宣告信息则应包括功能描述、调用方法、参数介绍以及关键字等信息。进一步地，该宣告可使用单播或者应用层组播的方法进行。
应用数据库（DataBase）子系统，用于存取应用属性、应用关键字、应用状态、监控信息、统计信息、应用策略以及操作日志等信息。
应用感知（Aware）子系统，用于感知目前被调用的某类处于活跃状态(Active)的具体应用情况，包括提供每个应用的具体属性和统计信息等。应用的具体属性包括：统一应用标识（UAID），应用实例标识（Instance ID），应用类型（AppType），资源（Resource），虚拟机（VM），存储容量（Volume），带宽（Bandwidth），延迟（Latency），抖动（Jitter），缓存（Buffer）等。
应用监控（Monitor）子系统，用于监控目前所有在线以及离线应用的统计情况以及相应的状态。应用情况包括：应用总数，并发应用总数、应用被调用频度等；应用状态包括：注册（Registered）、空闲（Idle）、活跃（Active）、挂起（Suspended）、注销（Deregistered）等。
应用发现（Discovery）子系统，用于在首次进行应用注册时为避免应用重复注册或者应用注册后其他需要了解以及使用该应用以及其可编程应用接口的用户通过指定客户端或者专有的编程模拟工具等来发现目前网络所提供的应用能力以及获取相应的编程实现参考案例。所述应用发现可基于应用注册时的信息，如统一应用标识（UAID）、别名（AliasName）、描述符（Descriptor）以及关键字等进行索引。
应用检索（Search）子系统，用于响应用户应用发现的请求，根据统一应用标识（UAID）、别名（AliasName）、描述符（Descriptor）以及关键字等索引信息在应用集成管理数据库中进行应用能力以及相应编程方法的等目标应用的检索，并返回检索结果；检索的结果包括成功以及成功时的应用信息、失败以及失败的原因代码等；应用检索也可提供相关方法历史版本的关联信息等。
应用编排（Orchestration）子系统，用于在应用层面将多个现存应用重构而形成新的应用（注：应用编排可视为对底层业务编排的一种高层应用形式，其实现可以直接或者间接基于业务编排而进行，此处为间接形式）。
优选实施例二
本发明优选实施例，还提供了一种SDN应用集成管理和控制的装置，该装置包括应用门户模块、应用注册模块、应用协调模块、应用选择模块、应用模拟模块、应用通告模块、应用数据库模块、应用感知模块、应用监控模块、应用发现模块、应用检索模块、应用编排模块。其中，
应用门户模块，用于和应用注册模块、应用选择模块、应用通告模块、应用发现模块、应用监控模块以及应用编排模块等等进行人机交互以及进行信息显示。
应用注册模块，用于将新增应用进行注册，同时将相关被注册的应用信息保存到应用数据库模块，并通过应用通告模块将所注册的新增应用信息通告给用户。
应用协调模块，用于应用注册模块向底层控制层（Controller）协调器（Coordinator）申请新增应用所需的计算、存储和网络资源，以及并发的多应用在出现资源冲突时从应用数据库模块中读取应用协调策略并应用相应的协调算法进行统一协调。
应用选择模块，当可能出现多种方法、路径以及经济成本等的选择时，用于通过应用门户模块提供用户进行应用对比以及交互选择；在难以直观进行选择时，可启动应用模拟模块进行辅助判断。
应用模拟模块，当可能出现多种选择而无法判断具体方法、路径以及经济成本等的优劣时，用于启动应用选择模块来提前进行业务抽样和仿真，以提供相应的服务质量、网络路径以及经济成本的预估数据等参考信息并提供给应用选择模块以便于用户在应用门户模块进行交互选择。
应用通告模块，用于将已注册/将注销的应用信息通告给用户。
应用数据库模块，用于存取应用属性、应用关键字、应用状态、监控信息、统计信息、应用策略以及操作日志等。
应用感知模块，用于感知目前被调用的某类具体应用及其相应的情况和状态，包括提供具体每个应用的属性和统计信息等。被应用感知模块所感知到的应用信息被发送到监控模块以及被保存到应用数据库模块。
应用监控模块，用于监控应用信息的被使用和被调用的情况，并对相关信息进行统计和处理，并显示到应用门户模块以及保存到应用数据库模块。
应用发现模块，用于用户通过应用门户模块向应用检索模块发送应用信息的检索请求。
应用检索模块，用于响应来自于用户发现模块的检索请求并根据该检索请求所携带的检索信息在应用数据库模块中检索已注册的应用信息。
应用编排模块，用于在应用层面将多个已注册应用重构而形成新的应用。应用编排模块通过应用发现模块以及应用检索模块检索应用关键字从应用数据库模块寻找可用的注册应用；在出现多应用选项时调用应用选择模块以及应用模拟模块来进行辅助选择；在成功地完成新应用的组合编排后则在应用门户模块上显示相关信息。
优选实施例三
图7是根据本发明实施例的SDN参考体系的架构图，如图7所示，在SDN应用层增加了SDN应用集成管理和控制功能。该功能可以将SDN应用开发商以及SDN应用个体开发者所开发的SDN应用进行汇集，并进行集中管理和控制。这也将为基于此系统开展SDN应用商店进行SDN应用的集中交易、使用和评价等提供了基础平台和便利的条件。
图8是根据本发明优选的SDN应用集成管理和控制的装置的结构框图，如图8所示，该装置主要包括：应用集成模块、应用管理模块以及应用控制模块。其中，应用集成模块负责与用户的交互、应用的注册、资源的协调、策略的选择、方案的模拟以及应用的重构（包括使用外部第三方的应用等）；应用管理模块负责应用的发现、信息的检索、消息的通告以及数据的存取；应用控制模块负责应用的感知和系统的监控。
优选地，可以将相关功能由对应功能组件来实现，其中，应用集成模块包括：用户交互（应用门户）、应用注册、资源协调（应用协调）、策略选择（应用选择）、方案模拟（应用模拟）、应用重构。应用管理模块包括：应用发现、信息检索（应用检索）、消息通告（应用通告）、数据存取（应用数据库）。应用控制模块包括：应用感知和系统监控（应用监控）。
下面对各个功能组件的优选实施方式进行描述。
一、应用集成模块
用户交互（也称为应用门户）：作为使用者的初始入口，提供应用注册、应用选择、应用通告、应用发现、应用监控以及应用编排等人机交互以及信息显示的界面。
应用注册：作为应用拥有者的用户通过应用门户请求将新的应用加入到SDN应用集成管理平台，将这些新增的应用通过应用注册过程向应用数据库进行登记注册，并向底层应用协同器申请计算/网络/存储资源；如果资源申请成功，则注册成功；如果资源申请失败，则注册失败并可根据具体情况来选择提供失败的错误码。应用注册成功后将应用属性以及关键字信息等保存到应用数据库。
优选地，每个新注册成功的应用包括：统一应用标识（UAID，自动生成的64位无符号数字），别名（AliasName，人机可读字符串），应用类型（AppType，无符号整型），描述信息（Descriptor，人机可读字符串），关键字(KeyWords，字符串)，状态（Status，枚举型，初始状态=Registered，其后的状态根据应用的具体情况在几种状态之间迁移，如注册（Registered）、空闲（Idle）、活跃（Active）、挂起（Suspended）、注销（Deregistered）），属性参数（App_Parameter,指针参数）以及调用方法（Handler，指针函数）等。对于已成功注册的应用，则后续可根据需要对其进行分类、更新以及升级。更新主要解决原有应用中存在的Bug、进行性能提升和优化等而不引入新的功能特性；升级则除了对应用进行更新外，还特指引入新的功能特性。相应地，当已注册的应用因生命周期终结或者该应用的拥有者请求删除该应用时，则进行应用注销。应用注销也通过应用注册的过程来进行，应用被注销后由应用协调通知底层控制层（Controller Plane）的协调器（Coordinator）进行所申请计算/网络/存储资源的释放并从应用集成管理数据库中删除该应用相关的信息。
资源协调（也称为应用协调）：根据应用注册请求向底层控制层（Controller）协调器（Coordinator）申请新增应用所需的计算、存储和网络资源，并根据应用协调策略以及协调算法对多应用并发时所出现的资源冲突在应用层面进行统一协调。
策略选择（也称为应用选择）：当出现多种方法、路径或者经济成本的选择时，提供相互之间的对比以及选项以供用户选择；用户可以根据提前设置的策略进行离线自动选择或者在线互动选择，该选择的过程以及结果呈现在应用门户或者保存在应用集成管理数据库的日志数据中。
方案模拟（也称为应用模拟）：根据应用注册请求以及底层所提供的计算、存储和网络资源情况对所注册的应用请求提前进行业务抽样和仿真，以获取应用所需的服务质量、网络路径以及经济成本的预估参考数据。
应用重构：在应用层面将多个现存应用重构而形成新的应用。
二、应用管理模块
应用发现：应用拥有者在首次进行应用注册时为避免应用重复注册或者应用注册后其他用户需要了解以及使用该应用以及其可编程应用接口，则其可通过指定的远程客户端应用（如安装在手机/PC/平板等应用软件客户端或者专有的编程模拟工具）或者SDN应用集成管理平台应用门户网站等通过应用发现过程来搜寻目前网络所提供的应用能力以及获取相应的编程实现参考案例。所述应用发现过程可基于应用注册时的信息，如统一应用标识（UAID）、别名（AliasName）、描述符（Descriptor）以及关键字（KeyWords）等进行索引。
信息检索（应用检索）：响应用户应用发现的请求，根据统一应用标识（UAID）、别名（AliasName）、描述符（Descriptor）以及关键字（KeyWords）等一个或者多个索引信息在应用集成管理数据库中进行应用、应用能力以及相应编程方法的等目标应用的检索，并返回检索结果；检索的结果包括成功以及成功时的应用信息、失败以及失败的原因代码等；所述应用检索也可提供相关应用、应用能力以及调用方法等历史版本的关联信息。
消息通告（也称为应用通告）：一旦新增应用被注册成功，则即通过应用通告过程对外宣告注册成功的新增应用，并可将所宣告的信息通过SDN应用集成管理平台的应用门户进行展示。对于新增应用，对外宣告信息则应包括应用别名、描述信息、调用方法、属性参数以及关键字等信息。若已注册应用被成功注销，则也通过应用通告过程对外宣告注销成功的原有应用。对于注销应用，对外宣告信息则只需包括应用别名即可。该宣告可使用单播或者应用层组播的方法进行；该宣告的信息也可以通过通讯渠道展示给指定的远程客户端应用（如安装在手机/PC/平板等应用软件客户端）。
数据存取（也称为应用数据库）：存取应用属性、应用关键字、应用状态、监控信息、统计信息、应用策略以及操作日志等信息的数据库。
三、应用控制模块
应用感知：用于感知目前被调用的某类处于活跃状态(Active)的具体应用情况，包括提供每个应用的具体属性和统计信息等。应用的具体属性包括：统一应用标识（UAID），应用实例标识（Instance ID），应用类型（AppType），资源（Resource），虚拟机（VM），存储容量（Volume），带宽（Bandwidth），延迟（Latency），抖动（Jitter），缓存（Buffer）等。
系统监控（也称为应用监控）：监控目前所有在线以及离线应用的统计信息以及相应的统计状态。应用统计信息包括：应用总数，并发应用总数、应用被调用频度以及处于各应用状态的应用数量等；应用状态包括：注册（Registered）、空闲（Idle）、活跃（Active）、挂起（Suspended）、注销（Deregistered）等。
图9是根据本发明实施例SDN应用集成管理和控制的组件关系的示意图，如图9所示，具体功能组件包括：应用门户101、应用注册102、应用协调103、应用选择104、应用模拟105、应用通告106、应用数据库107、应用感知108、应用监控109、应用发现110、应用检索111和应用编排112。其中，应用门户101、应用注册102、应用协调103、应用通告106、应用数据库107、应用感知108、应用监控109、应用发现110、应用检索111是构成SDN应用集成管理和控制的必要功能组件，而应用选择104、应用模拟105以及应用编排112等功能组件的存在与否将取决于是否存在相关需求以及启动相关功能。
通过SDN应用集成管控的功能组件，可以顺利实现SDN应用的添加、删除、更新和升级、检索和查询、排名和评价以及叠加和重构等功能。
在该优选实施例中，应用门户101作为SDN应用集成管控系统的使用者的初始入口，与应用注册102、应用选择104、应用通告106、应用监控109、应用发现110以及应用编排112等进行人机交互并提供信息显示界面；
进一步地，该信息展示以及人机交互可以通过命令行方式和图形界面等方式。
在该优选实施例中，应用拥有者通过应用门户101提交新应用的加入请求，应用注册102接收来自于应用门户101的新应用加入请求信息，建立应用属性会话，并通过应用协调103向控制层（Control Plane）的协同器（Coordinator）申请计算/网络/存储资源。如果资源申请成功，则新增应用注册申请成功，一方面在应用门户101上显示注册成功信息，另一方面通过应用通告106对外发布新增应用的信息并将该应用属性等相关信息保存到应用数据库107中；如果资源申请失败，则新增应用注册申请失败并根据具体情况来返回相应的失败错误码（如参考使用HTTP的Error Code的定义，如200定义为成功，而40x定义为失败以其原因等），并在应用门户101上显示注册失败的信息以及原因。
进一步地，每个新注册成功的应用属性包括：统一应用标识（UAID，自动生成的64位无符号数字），别名（AliasName，人机可读字符串），应用类型（AppType，无符号整型），描述信息（Descriptor，人机可读字符串），关键字(KeyWords，字符串)，状态（Status，枚举型，初始状态=Registered，其后的状态根据应用的具体情况在几种状态之间迁移，如注册（Registered）、空闲（Idle）、活跃（Active）、挂起（Suspended）、注销（Deregistered）），属性参数（App_Parameter,指针参数）以及调用方法（Handler，指针函数）等。使用标准C语言所定义的数据结构参考如下：
又进一步地，对于已成功注册的应用，则后续可根据需要对其进行分类、更新以及升级。更新主要解决原有应用中存在的Bug、进行性能提升和优化等而不引入新的功能特性；升级则除了对应用进行更新外，还特指引入新的功能特性。
更进一步地，相应地，当已注册的应用因生命周期终结或者该应用的拥有者请求删除该应用时，则进行应用注销。
再进一步地，应用注册101也提供应用注销功能，已经成功注册的应用被注销后应通过应用协调103通知底层控制层（Controller Plane）的协同器（Coordinator）释放所申请的计算/网络/存储资源并从应用数据库107中删除该应用相关的属性等信息。
在该优选实施例中，当新增应用在注册时通过应用协调103获取的计算资源（如服务器虚拟机）、网络资料（如网络带宽以及可达路径）以及存储资源（如存储空间）等存在多种选择，或者因这些网络资源的不同组合所形成的性能指标或者经济成本等存在多种选择而需要进行选择时，由应用选择104进行各个选项相互之间在性能、成本、效率等方面的对比以供用户进行最佳方案的选择。应用选择104使用来自于应用注册102所获取的资源信息并从应用数据库107获取选择的依据，并将选择过程以及结果呈现在应用门户101并保存在应用数据库107的日志数据中。
进一步地，用户可以根据提前设置并保存在应用数据库107中的策略进行离线自动选择或者通过应用门户101在线互动选择；选择的依据可以基于已有数据统计模型或者特定的运营策略来进行制定。
在本实施例中，在通过如前的应用选择104过程无法获得直观有效的数据对比效果或者需要进一步获取负载加载前后的相关参数（如负载加载前的网络带宽、网络时延以及网络抖动等）以预测和评估时，则需要启动应用模拟105来根据新增应用对于资源的需求以及底层控制层协调器所提供的计算、存储和网络资源情况来对所申请的注册应用请求提前进行业务抽样和业务加载仿真，以便综合评估所获取的目标资源是否能够满足应用所需的服务质量、网络路径以及经济成本等方面的要求。
进一步地，应用模拟105可以基于特定的网络条件（N）、存储资源（S）、计算资源（C）、时间成本（T）以及经济成本（P）等要素来构建一个加权的关键性能指标（KPI）评价体系，从而使用该加权KPI评价体系来进行总体情况和细节情况评估。如：KPI=a×N+b×S+c×C+d×T+e×P，其中，a，b，c，d为权重，a+b+c+d+e=100%，且a，b，c，d取值范围为1%-100%；N，S，C，T，P分别按照评分等级进行归一化处理，取值范围0-100，0最低，100最高。因此，KPI最大为100分。
更进一步地，该KPI评价体系算法中权重的取值可依据统计数据和运营策略进行选择并逐步进行优化；而N，S，C，T，P等归一化取值则为几种候选方案之间相应领域的相对值。
在本实施例中，一旦新增应用被注册成功，则即通过应用通告106对外宣告注册成功的新增应用信息，并可将所宣告的信息通过应用门户101对外进行展示。
进一步地，对于已成功注册的新增应用，对外宣告信息则应包括应用别名（AliasName）、应用类型（AppType）、描述信息（Descriptor）、调用方法（Handler）、属性参数（App_Parameter）以及关键字(KeyWords)等信息。同时，若已注册的应用被成功注销，则也通过该应用通告106对外宣告注销成功的原有应用。对于注销应用，对外宣告信息则只需包括应用别名（AliasName）即可。
更进一步地该宣告可使用单播或者应用层组播的方法进行；该宣告的信息也可以通过通信方式展示给单个或者多个指定的远程客户端应用（如安装在手机/PC/平板等应用软件客户端）。
在本实施例中，应用数据库107用于存取应用属性、应用关键字、应用状态、监控信息、统计信息、应用策略以及操作日志等信息的数据库。应用数据库107保存来自于应用注册102的新增应用以及应用属性和应用关键字和应用状态等信息，并留待应用检索111使用，为应用选择104提供应用策略选择和保存操作日志，保存来自于应用感知108和应用监控109的监控信息和统计信息。
在本实施例中，一旦新增的应用被成功地注册且其相关应用属性被成功地添加到应用数据库107，并且应用处于活跃（Active）状态，则应用感知108即可感知目前其被调用的情况，并提供该应用的具体属性和统计信息等给应用监控109模块做进一步的汇总、分析和提炼等处理。应用的具体属性包括：统一应用标识（UAID），应用实例标识（Instance ID），应用类型（AppType），资源（Resource），虚拟机（VM），存储容量（Volume），带宽（Bandwidth），延迟（Latency），抖动（Jitter），缓存（Buffer）等参数属性。
进一步地，基于应用感知108可对处于活跃(Active)状态的当前应用进行统计，可给出当前系统中应用的排名情况，如最活跃的以及最不活跃的应用等。
在本实施例中，一旦新增的应用被成功地注册且其相关应用属性被成功地添加到应用数据库107，则应用监控109即可监控目前所有在线以及离线的应用统计信息以及应用状态。应用统计信息包括：应用总数，并发应用总数、应用被调用频度以及处于各应用状态的应用数量等；应用状态包括：注册（Registered）、空闲（Idle）、活跃（Active）、挂起（Suspended）、注销（Deregistered）等。应用监控109主要从应用感知108模块获取目前处于活跃（Active）状态的应用的具体属性信息。
进一步地，基于应用监控109可对处于各种状态的应用进行统计，可给出当前系统中处于各种状态的应用的排名情况，如空闲的，活跃的，挂起的，注销的应用等。
在本实施例中，应用拥有者在首次进行应用注册时为避免应用重复注册或者应用注册后其他用户需要了解以及使用该应用以及其可编程应用接口，则其可通过指定的远程客户端（如安装在手机/PC/平板等专有的编程模拟工具）或者通用浏览器登录到SDN应用集成管控平台门户网站的应用门户101上通过应用发现110过程来确认是否待新增应用已被注册或者搜寻目前已注册应用、已提供应用能力以及获取相应的编程实现参考案例等。应用发现110向应用检索111发送包含检索信息的检索请求做进一步的目标检索，并将检索的结果显示到应用门户101。
进一步地，应用发现110可基于应用注册时所提供的统一应用标识（UAID）、别名（AliasName）、描述符（Descriptor）、关键字（KeyWords）等检索信息进行检索。
在该优选实施例中，应用检索111响应应用发现110的请求，根据检索信息（如统一应用标识（UAID）、别名（AliasName）、描述符（Descriptor）、关键字（KeyWords））等一个或者多个索引信息在应用数据库107中进行已注册应用、应用能力以及相应编程方法等目标的检索，并返回检索结果；检索的结果包括成功以及成功时的应用信息和失败以及失败的原因代码等；所述应用检索也可提供相关应用、应用能力以及调用方法等历史版本的关联信息等。检索的结果将返回给应用发现110，并由应用发现110将检索的结果进一步显示到应用门户101。
在该优选实施例中，应用编排112在应用层面将多个现存（成功注册）应用重构而形成新的应用。比如，用户原定需要开发一个新的应用1（APP_1），但通过应用发现检索到应用2（APP_2）和应用3（APP_3）可以部分满足其需求，并通过进一步检索发现应用4（APP_4）可以弥补应用2（APP_2）和应用3（APP_3）的需求，则最后采用将应用2（APP_2）、应用3（AAP_3）、应用4（APP_4）进行重新编排（如先调用APP_3，然后调用APP_4，最后调用APP_2）的方式来构成了应用1（APP_1）。这使得用户并没有开发新的应用，而是基于SDN应用管控平台中原有应用即实现了其基本需求。应用编排原则上不涉及新增资源需求，一旦出现新资源需求，则意味着通过原有应用的重构已无法实现该用户需求。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：
首先，通过增加对SDN应用的集成、管理和控制的功能，如应用门户、应用注册、应用协调、应用数据库、应用感知、应用监控、应用发现以及应用检索等，弥补了目前SDN整体架构中缺乏对于SDN应用层以及SDN应用进行集成和管理的缺陷，并提升了SDN应用的可管理性和可运营性；
其次，通过采用应用门户、应用注册、应用选择、应用模拟、应用通告、应用发现以及应用编排等方法，减轻了SDN应用用户以及管理人员的工作负荷，进一步提升了SDN应用的可用性和易用性；
最后，通过应用通告、应用发现、应用检索以及应用编排等功能，有效地避免了同类应用的重复开发和过度开发，从而提升了SDN应用的总体使用效率和节省了重复开发的工程成本。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种软件定义网络SDN应用集成管理和控制的系统，其特征在于，包括：
应用集成模块，用于在应用层集成SDN应用，集成SDN应用包括以下至少之一：注册、注销、更新SDN应用、多个SDN应用的重构；
应用管理模块，用于管理所述应用层中的SDN应用；以及
应用控制模块，用于感知和监控所述应用层中的SDN应用。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述应用集成模块，包括：
应用注册单元，用于响应注册SDN应用的请求，将SDN应用注册到应用层，并向底层控制层协调器申请资源；和/或，响应更新SDN应用的请求，更新SDN应用；和/或，响应注销SDN应用的请求，将SDN应用从应用层注销，并通知底层控制层协调器释放相应的资源。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述应用集成模块，还包括：
应用协调单元，用于在多个SDN应用并发时，根据应用协调策略和协调算法协调多个SDN应用的资源。
4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述应用集成模块，还包括：
应用选择单元，用于在存在多种选择时，按照预定策略对比多种选择，根据对比的结果选择SDN应用的资源。
5.根据权利要求2或3或4所述的系统，其特征在于，所述应用集成模块，还包括：
应用模拟单元，用于根据注册SDN应用的请求和所申请的资源，对请求注册的SDN应用进行模拟，并生成SDN应用的评估数据；和/或，在存在多种选择时，模拟每种选择的情况，生成多种选择的评估数据。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，SDN应用注册成功后的信息包括以下至少之一：统一应用标识、别名、应用类型、描述信息、关键字、状态、属性参数、调用方法。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述应用管理模块，包括：
应用发现单元，用于响应发现SDN应用的请求，在应用层中检索SDN应用；或者，在应用层中检索SDN应用并显示检索结果；和/或
应用通告单元，用于通告SDN应用的注册、注销、更新的信息。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述应用发现单元，用于根据应用注册时的信息进行检索，其中应用注册时的信息包括以下至少之一：统一应用标识、应用别名、描述符、关键字。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述应用通告单元，用于通告SDN应用的注册、注销、更新的信息，其中，对于SDN应用的注册，通告的信息包括以下至少之一：统一应用标识、别名、应用类型、描述信息、关键字、状态、属性参数、调用方法。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述应用控制模块，包括：
应用感知单元，用于感知当前被调用的SDN应用的情况，包括提供当前被调用的SDN应用的属性和统计信息；和/或
应用监控单元，用于监控SDN应用的应用情况和应用状态，其中，应用情况包括以下至少之一：应用总数、并发应用总数、应用被调用频度、处于各应用状态的应用数量；应用状态包括以下至少之一：注册、空闲、活跃、挂起、注销。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述应用感知单元，用于感知当前被调用的处于活跃状态的SDN应用的情况，其中，SDN应用的属性包括以下至少之一：统一应用标识、应用实例标识、应用类型、资源、虚拟机、存储容量、带宽、延迟、抖动、缓存。
12.一种SDN应用集成管理和控制的设备，其特征在于，包括：权利要求1至11中任一项所述的系统。
13.一种SDN应用集成管理和控制的方法，其特征在于，包括：
响应集成SDN应用的请求，将SDN应用集成到应用层，其中集成SDN应用包括以下至少之一：注册、注销、更新SDN应用、多个SDN应用的重构；
管理所述应用层中的SDN应用；以及
感知和监控所述应用层中的SDN应用。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将SDN应用集成到应用层包括以下至少之一：
响应注册SDN应用的请求，将SDN应用注册到应用层，并向底层控制层协调器申请资源；
响应更新SDN应用的请求，更新SDN应用；
响应注销SDN应用的请求，将SDN应用从应用层注销，并通知底层控制层协调器释放相应的资源。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括：
在多个SDN应用并发时，根据应用协调策略和协调算法协调多个SDN应用的资源。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，还包括：
在存在多种选择时，按照预定策略对比多种选择，根据对比的结果选择SDN应用的资源。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
根据注册SDN应用的请求和所申请的资源，对请求注册的SDN应用进行模拟，并生成SDN应用的评估数据；或者
在存在多种选择时，模拟每种选择的情况，生成多种选择的评估数据。
18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，管理所述应用层中的SDN应用包括：
响应发现SDN应用的请求，在应用层中检索SDN应用，或者在应用层中检索SDN应用并显示检索结果；和/或
通告SDN应用的注册、注销、更新的信息。
19.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，感知和监控所述应用层中的SDN应用包括：
感知当前被调用的SDN应用的情况，包括提供当前被调用的SDN应用的属性和统计信息；和/或
监控SDN应用的应用情况和应用状态，其中，应用情况包括以下至少之一：应用总数、并发应用总数、应用被调用频度、处于各应用状态的应用数量；应用状态包括以下至少之一：注册、空闲、活跃、挂起、注销。
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