CN105207958B - 一种元数据处理方法、交换机及控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种元数据的处理方法，所述方法包括：根据组表中的动作集合复制第一报文，得到第二报文；根据所述动作集合的预设复制规则或所述动作集合中的复制动作复制第一元数据，得到所述第二报文所需的第二元数据；所述第一元数据为记录所述第一报文状态信息的数据。本发明还公开了一种交换机及控制器。

Description

一种元数据处理方法、交换机及控制器

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种元数据处理方法、交换机及控制器。

背景技术

随着软件定义网络(Software Defined Network，简称为SDN)概念的提出及其应用的发展，SDN的核心技术OpenFlow技术处于快速发展阶段；目前利用OpenFlow技术建设的OpenFlow网络已经越来越多地应用于生产生活中。OpenFlow网络采用控制平面与转发平面相分离的架构；图1为OpenFlow网络组件架构示意图，如图1所示，OpenFlow网络的控制平面由OpenFlow控制器来实现，OpenFlow控制器是一种具备强大计算能力的设备，具体的设备形态可以是个人电脑、服务器或服务器集群等；OpenFlow网络的转发平面由OpenFlow交换机来实现，OpenFlow交换机中包括，OpenFlow信道、组表以及流表；所述OpenFlow交换机是一种具备强大交换能力的设备，具体的设备形态是配备多个网络端口、基于流表(FlowTable)进行报文处理与转发的网元设备。OpenFlow控制器与OpenFlow交换机之间的接口运行OpenFlow协议，所述OpenFlow协议由国际标准组织开放网络基金会(Open NetworkingFoundation，简称为ONF)负责规定和修改，所述ONF于2013年10月正式发布了OpenFlow交换机规范1.4.0版本，其中，规定了OpenFlow协议流程以及OpenFlow交换机内部的报文处理流程。

但是，对于OpenFlow交换机中的报文处理流水线无法把与报文相关联的元数据从流表按需传递到组表的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种元数据处理方法、交换机及控制器，能实现与报文相关的部分或全部元数据从流表到组表的按需传递。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种元数据的处理方法，所述方法应用于交换机中；所述方法包括：

根据组表中的动作集合复制第一报文，得到第二报文；

根据所述动作集合的预设复制规则或所述动作集合中的复制动作复制第一元数据，得到所述第二报文所需的第二元数据；

所述第一元数据为记录所述第一报文状态信息的数据。

上述方案中，所述方法还包括：

发送经所述组表处理后的所述第二报文、以及所述第二报文所需的第二元数据。

上述方案中，所述方法还包括：

接收第三报文，并生成与所述第三报文对应的第一报文；

生成记录所述第一报文状态信息的第一元数据；

将所述第一报文及所述第一元数据发送至组表。

本发明实施例还提供了一种元数据的处理方法，所述方法应用于交换机中；所述方法包括：

接收组表配置消息；所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息。

上述方案中，所述方法还包括：

根据所述组表配置消息配置动作集合；所述动作集合为设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合，或为具有复制元数据的复制动作的动作集合；

发送错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

本发明实施例还提供了一种元数据的处理方法，所述方法应用于控制器中；所述方法包括：

发送组表配置消息；所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息。

上述方案中，所述方法还包括：

接收错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

本发明实施例还提供了一种交换机，所述交换机包括：

第一复制单元，用于根据组表中的动作集合复制第一报文，得到第二报文；

第二复制单元，用于根据所述动作集合的预设复制规则或所述动作集合中的复制动作复制第一元数据，得到所述第二报文所需的第二元数据；

其中，所述第一元数据为记录所述第一报文状态信息的数据。

上述方案中，所述交换机还包括：

发送单元，用于发送经所述组表处理后的所述第二报文、以及所述第二报文所需的第二元数据。

上述方案中，所述交换机还包括：

接收单元，用于接收第三报文，并生成与所述第三报文对应的第一报文；

生成单元，用于生成记录所述第一报文状态信息的第一元数据；

对应地，所述发送单元，还用于将所述第一报文及所述第一元数据发送至组表。

本发明实施例还提供了一种交换机，所述交换机包括：消息接收单元和配置单元；其中，

所述消息接收单元，用于接收组表配置消息，并将所述组表配置消息发送至配置单元；所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息。

上述方案中，所述配置单元，用于根据所述组表配置消息配置动作集合；所述动作集合为设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合，或为具有复制元数据的复制动作的动作集合；

所述交换机还包括：发送单元；其中，所述发送单元，用于发送错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

本发明实施例还提供了一种控制器，所述控制器包括：

设置单元，用于设置组表配置消息；

发送单元，用于发送组表配置消息；

其中，所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息。

上述方案中，所述控制器还包括：

消息接收单元，用于接收错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

本发明实施例还提供了一种交换机，所述交换机包括：

第一处理器，用于根据组表中的动作集合复制第一报文，得到第二报文；

第二处理器，用于根据所述动作集合的预设复制规则或所述动作集合中的复制动作复制第一元数据，得到所述第二报文所需的第二元数据；

其中，所述第一元数据为记录所述第一报文状态信息的数据。

上述方案中，所述交换机还包括：

第三处理器，用于发送经所述组表处理后的所述第二报文、以及所述第二报文所需的第二元数据。

上述方案中，所述交换机还包括：

第四处理器，用于接收第三报文，并生成与所述第三报文对应的第一报文；

第五处理器，用于生成记录所述第一报文状态信息的第一元数据；

对应地，所述第三处理器，还用于将所述第一报文及所述第一元数据发送至组表。

本发明实施例还提供了一种交换机，所述交换机包括：第一处理器和第二处理器；其中，

所述第一处理器，用于接收组表配置消息，并将所述组表配置消息发送至所述第二处理器；所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息。

上述方案中，所述第二处理器，用于根据所述组表配置消息配置动作集合；所述动作集合为设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合，或为具有复制元数据的复制动作的动作集合；

所述交换机还包括：第三处理器；其中，所述第三处理器，用于发送错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

本发明实施例还提供了一种控制器，所述控制器包括：

第一处理器，用于设置组表配置消息；

第二处理器，用于发送组表配置消息；

其中，所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息。

上述方案中，所述控制器还包括：

第三处理器，用于接收错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

本发明实施例元数据处理方法、交换机及控制器，在报文处理流水线中增加了在对报文进行复制的同时，对报文相关指定元数据进行复制的流程和方法，实现了报文相关的部分或全部元数据从流表到组表的按需传递，大大增加了交换机报文处理流水线的灵活性。

附图说明

图1为OpenFlow网络组件架构示意图；

图2为OpenFlow交换机的报文处理流水线的流程示意图；

图3为OpenFlow流表的结构示意图；

图4为OpenFlow组表的结构示意图；

图5为本发明实施例元数据的处理方法的实现流程示意图一；

图6为本发明实施例交换机的结构示意图一；

图7为本发明实施例元数据的处理方法的实现流程示意图二；

图8为本发明实施例元数据的处理方法的实现流程示意图三；

图9为本发明实施例交换机的结构示意图二；

图10为本发明实施例控制器的结构示意图；

图11为本发明实施例三的OpenFlow交换机的报文处理流水线的流程示意图；

图12为本发明实施例三的OpenFlow网络组件架构示意图；

图13为实施例三OpenFlow交换机中的组表内容的结构示意图；

图14为实施例三OpenFlow交换机中的出口流表内容的结构示意图；

图15为实施例四OpenFlow交换机中的组表内容的结构示意图

图16为实施例四OpenFlow交换机中的出口流表内容的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本发明的特点与技术内容，下面结合附图对本发明的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。

OpenFlow交换机规范规定，OpenFlow控制器会通过OpenFlow协议对OpenFlow交换机的报文处理流水线(Packet Process Pipeline)进行定制，进入OpenFlow交换机的所有数据报文都会经由所述OpenFlow控制器定制的流水线进行处理，最后被从OpenFlow交换机的某个/某些端口转发出去或者被OpenFlow交换机丢弃。图2为OpenFlow交换机的报文处理流水线的流程示意图，如图2所示，报文从入端口进入OpenFlow交换机后，首先会进入第一级流表，即进入流表0进行处理，第一级流表处理完之后再转到高一级流表，即进入流表1进行进一步处理，每一级流表处理完的报文都可以被发往更高级的流表进行处理，依此类推，直至报文完成上一级流表处理后进入最高级流表，即进入流表N进行进一步处理，随后报文还可能被发往组表(Group Table)进行进一步处理，直至报文完成其所需的所有处理流程离开OpenFlow交换机或者被OpenFlow交换机丢弃为止。组表是OpenFlow交换机规范为了实现报文组播等功能所定义的一种专用表，需要组播的报文会被流水线中的某个流表发送至组表进行处理，例如图2所示，需要组播的报文被流表N发送至组表，其中，所述组表中包含n个动作集合，分别为动作集合1、动作集合2至动作集合n。

具体来说，OpenFlow流表与OpenFlow组表在表结构及报文处理机制上都有着显著的不同。图3为OpenFlow流表的结构示意图，如图3所示，所述OpenFlow流表中可以包含多个流表条目(Flow Table Entry)，每个流表条目又包含多个字段，分别为匹配字段(MatchFields)、优先级(Priority)、计数器(Counters)、指令(Instructions)、超时时限(Timeouts)及状态信息(Cookie)。所述OpenFlow流表条目中的匹配字段(Match Fields)可以是报文头中的任意字段，例如MAC地址字段、IP地址字段及多协议标签交换(MPLS)标签字段等。在流表匹配完成之后，对于流表匹配成功的报文会执行相应流表条目中的指令，所述指令中可以包含一个或多个动作(Actions)，也就是说与流表匹配成功的报文需要按顺序执行多个动作，其中动作“group group_id”用于把报文发往组表进行处理；图4为OpenFlow组表的结构示意图，如图4所示，OpenFlow组表中可以包含多个组表条目(Group TableEntry)，每个组表条目又包含多个字段，分别为组标识(Group Identifier)、组类型(GroupType)、计数器(Counters)及动作集合(Action Buckets)；所述组表条目中的动作集合字段包含一组动作集合，每一个动作集合又包含一个或多个动作；所述组类型字段的取值为四种组表类型all,select,indirect和fast failover中的任意一种，其中，类型为“all”的组表用于实现报文组播，即报文进入此类型的组表后会根据该组表所包含动作集合的数量被复制出多份报文，每一份报文进入一个动作集合进行处理，处理的结果被从OpenFlow交换机的某个端口转发出去或者被OpenFlow交换机丢弃。

OpenFlow交换机规范还规定在每个报文进入OpenFlow交换机的报文处理流水线后，利用被称为元数据(metadata)的寄存器值(register value)存储报文相关状态信息，所述状态信息用于跟随报文在流水线的各级流表间传递。具体来说，每一级流表都可以对元数据的值进行修改，而元数据的值又可以作为与报文头中的字段同等的一种匹配字段影响后一级流表的处理。针对OpenFlow交换机中物理端口之外的逻辑端口(Logical Ports)，OpenFlow交换机规范还专门定义了被称为隧道标识(Tunnel-ID)的专用元数据，用于报文在进入逻辑端口后相关隧道信息的存储和传递。

随着OpenFlow交换机规范在ONF的进一步修订和扩展，越来越多不同的元数据将被引入OpenFlow交换机报文处理流水线；例如在ONF的Extensibility工作组中提交的提案EXT-407建议引入一种被称为报文颜色(packet color)的元数据，用于服务质量(Qualityof Service，简称为QoS)功能所需报文颜色信息的存储和传递。同时，现有OpenFlow交换机规范中组表位于报文处理流水线末端的限制也被去除，经过组表处理的报文仍然可以被发往流表进一步处理。在ONF的Extensibility工作组中提交的提案EXT-306建议引入一种被称为出口流表(egress table)的新型流表，这种新型流表与前述现有流表有着相同的表结构及报文处理机制，唯一的区别就在于出口流表固定在流水线的末端，它的作用是使得报文在确定出端口之后及被从出端口转发出去之前，仍然可以被发往出口流表进一步处理，如此，能大大增加OpenFlow控制器定制报文处理流水线的灵活性，目前提案EXT-306已经被ONF的Extensibility工作组采纳，即将纳入新版的OpenFlow交换机规范中。不同种类的元数据及出口流表的引入，要求OpenFlow交换机的流水线在把报文从流表发往组表处理过程中，把与报文相关联的元数据也传递至组表中，由于组表与流表在表结构及报文处理机制上存在显著差异，报文在进入组表时可能被复制出多份相互独立的报文分别处理，所以元数据在各级流表之间直接自然传递的方法无法适用于元数据从流表到组表的传递。进一步来说，由于组表处理过程中可能会复制出大量的新报文，为每一份复制出的新报文均自动复制一组元数据会消耗大量的寄存器资源。因此，OpenFlow交换机规范以及公开的ONF提案中缺少一种把元数据从流表按需传递到组表的方法；也就是说，对于OpenFlow交换机中的报文处理流水线无法把与报文相关联的元数据从流表按需传递到组表的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了元数据处理方法、OpenFlow交换机及控制器，结合下述实施例对本发明做进一步解释。

实施例一

图5为本发明实施例元数据的处理方法的实现流程示意图一；所述方法应用于交换机中；如图5所示，所述方法包括：

步骤501：根据组表中的动作集合复制第一报文，得到第二报文；

步骤502：根据所述动作集合的预设复制规则或所述动作集合中的复制动作复制第一元数据，得到所述第二报文所需的第二元数据；

所述第一元数据为记录所述第一报文状态信息的数据。

上述方案中，所述方法还包括：

发送经所述组表处理后的所述第二报文、以及所述第二报文所需的第二元数据。

上述方案中，所述方法还包括：

接收第三报文，并生成与所述第三报文对应的第一报文；

生成记录所述第一报文状态信息的第一元数据；

将所述第一报文及所述第一元数据发送至组表。

具体地，从入端口进入交换机的报文经过流水线上各级流表的处理，产生了一组记录所述报文各种状态信息的元数据，在所述报文被发往组表处理后，每当组表针对组表条目中包含的某个动作集合复制所述报文，得到一份新报文时，就会按照预先针对所述动作集合的预设复制规则或写入所述动作集合的复制动作复制所述元数据，得到所述新报文所需的一个或多个元数据；进一步，组表复制出的新报文以及复制出的与新报文相关联的元数据在组表所包含的动作集合中被处理，然后被发往出口流表进行处理。

这里，之所以在复制出新报文的同时复制出新的元数据，是因为一方面复制出的新报文继承了进入组表前的原报文相关各种状态信息，另一方面由于每个复制出的新报文的后续流水线处理都是相互独立的，为保障相互独立，必须保障与每个复制出新报文相关联的各种状态信息也是相互独立的，因此，在复制出新报文的同时需要复制出新报文所需的元数据。

对于类型为“all”的组表条目来说，如果组播输出端口非常多，比如大型交换机可能会配备几百上千个端口，组播时同时向几百上千个端口输出，此时，所述组表条目就需要包含与输出端口数量同样多的动作集合；如果针对每个动作集合复制出一份新报文的同时复制出一组与新报文对应的全部的元数据，那么会消耗大量的寄存器资源来存储这些复制出的元数据；为解决上述问题，本发明实施例元数据处理方法，允许由控制器针对每个动作集合按需定制需要复制的元数据，定制的范围从不复制元数据到复制所有的元数据，如此，能大大降低寄存器资源的消耗。定制的方法既可以是针对每个动作集合预设复制规则，也可以是把复制元数据的复制动作写入需要复制元数据的动作集合中。如果采用针对每个动作集合预设复制规则的方法，则需要在复制规则中列明是否有元数据需要被复制，以及哪些元数据需要被复制等；如果采用把复制元数据的复制动作写入需要复制元数据的动作集合的方法，则需要在复制元数据的复制动作中列明哪些元数据需要被复制；而不需要复制元数据的动作集合则无需写入复制元数据的复制动作。

这里，元数据实际是一个存储在寄存器中的报文状态值，复制元数据的具体实现方式通常是把原寄存器中的报文状态值复制一份到一个新的寄存器中，但是对于包含多块板卡的大型交换机来说，报文从流表处理转到组表处理的过程可能是跨越不同板卡的，而不同板卡可能包含各自独立管理的不同寄存器资源，此时复制元数据的具体实现方式就可以是把原寄存器的报文状态值附加封装到报文尾部以携带到新的板卡，然后在新的板卡上再把报文尾部携带的元数据复制到新的寄存器中。

这里，复制出的新报文可以在组表的动作集合中被修改，与新报文相关联的元数据也可以在动作集合中被修改；同样地，复制出的新报文可以在组表的动作集合中不被修改，与新报文相关联的元数据也可以在动作集合中不被修改。然后，经过组表处理后的元数据会跟随经过组表处理后的报文一起被发往位于报文处理流水线末端的出口流表进行流匹配及进一步处理。元数据在各级流表之间直接自然传递的方法可以适用于元数据从组表到出口流表的传递，这个过程中无需对元数据进行处理。

为实现上述方法，本发明实施例还提供了一种交换机，图6为本发明实施例交换机的结构示意图一，如图6所示，所述交换机包括：

第一复制单元61，用于根据组表中的动作集合复制第一报文，得到第二报文；

第二复制单元62，用于根据所述动作集合的预设复制规则或所述动作集合中的复制动作复制第一元数据，得到所述第二报文所需的第二元数据；

其中，所述第一元数据为记录所述第一报文状态信息的数据。

上述方案中，所述交换机还包括：

发送单元63，用于发送经所述组表处理后的所述第二报文、以及所述第二报文所需的第二元数据。

上述方案中，所述交换机还包括：

接收单元64，用于接收第三报文，并生成与所述第三报文对应的第一报文；

生成单元65，用于生成记录所述第一报文状态信息的第一元数据；

对应地，所述发送单元，还用于将所述第一报文及所述第一元数据发送至组表。

实施例二

图7为本发明实施例元数据的处理方法的实现流程示意图二；所述方法应用于交换机中；如图7所示，所述方法包括：

步骤701：接收组表配置消息；所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息。

上述方案中，所述方法还包括：

根据所述组表配置消息配置动作集合；所述动作集合为设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合，或为具有复制元数据的复制动作的动作集合；

发送错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

图8为本发明实施例元数据的处理方法的实现流程示意图三；所述方法应用于控制器中；如图8所示，所述方法包括：

步骤801：发送组表配置消息；所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息。

上述方案中，所述方法还包括：

接收错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

具体地，扩展现有OpenFlow协议的协议消息，在OpenFlow控制器发往OpenFlow交换机的组表配置消息中增加针对于动作集合中使用复制元数据的复制动作的支持，即所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息；或者在OpenFlow控制器发往OpenFlow交换机的组表配置消息中增加针对于动作集合设置元数据复制规则的支持，即所述组表配置消息包括：设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息；如此，实现动作集合中的“复制元数据”的复制动作或动作集合的复制元数据的预设复制规则的增加、修改和删除，以为有针对性地复制元数据奠定基础。

具体地，扩展现有OpenFlow协议的协议消息，在OpenFlow交换机发往OpenFlow控制器的错误上报消息中增加对于设置有复制元数据的预设复制规则或“复制元数据”的复制动作的配置错误上报消息和读取错误上报消息，即所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息；其中，所述配置错误上报消息实现复制元数据的预设复制规则或“复制元数据”的复制动作在OpenFlow交换机上配置失败时的错误上报；所述读取错误上报消息实现复制元数据的预设复制规则或“复制元数据”的复制动作在OpenFlow交换机上读取失败时的错误上报。

为实现图7所述方法，本发明实施例还提供了一种交换机，图9为本发明实施例交换机的结构示意图二，如图9所示，所述交换机包括：消息接收单元和配置单元；其中，

所述消息接收单元91，用于接收组表配置消息，并将所述组表配置消息发送至配置单元；所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息。

上述方案中，所述配置单元92，用于根据所述组表配置消息配置动作集合；所述动作集合为设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合，或为具有复制元数据的复制动作的动作集合。

所述交换机还包括：发送单元93；其中，所述发送单元93，用于发送错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

为实现图8所述方法，本发明实施例还提供了一种交换机，图10为本发明实施例控制器的结构示意图，如图10所示，所述控制器包括：

设置单元11，用于设置组表配置消息；

发送单元12，用于发送组表配置消息；

其中，所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息。

上述方案中，所述控制器还包括：

消息接收单元，用于接收错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

这里，本发明实施例的交换机和控制器可以运行于OpenFlow网络中，充当所述OpenFlow网络中的OpenFlow交换机和OpenFlow控制器；也可以运行于其他网络中，执行交换机和控制器对应的功能。

实施例三

本应用实例中，报文颜色元数据跟随报文被从流表发送到类型为“all”的组表进一步处理，所述组表包含的三个动作集合，且所述三个动作集合都需要使用报文颜色元数据，其中一个动作集合还包含会修改报文颜色元数据的“Meter”动作，三个动作集合执行完之后会分别把报文颜色元数据随同报文一同发往出口流表做流匹配及进一步处理。

图11为本发明实施例三的OpenFlow交换机的报文处理流水线的流程示意图；图12为本发明实施例三的OpenFlow网络组件架构示意图；结合图11与图12所示，本应用实例中，OpenFlow网络中的OpenFlow控制器和OpenFlow交换机要执行如下步骤：

步骤1：OpenFlow控制器与OpenFlow交换机之间运行OpenFlow协议，由OpenFlow控制器向OpenFlow交换机下发组表，组表包含：针对动作集合的复制元数据的预设复制规则或组表中的动作集合中包含有“复制元数据”的复制动作；

图13为实施例三OpenFlow交换机中的组表内容的结构示意图，如图13所示，所述组表包含组标识(Group Identifier)为100、组类型(Group Type)为“all”、以及包含有三个动作集合(Action Buckets)分别为动作集合1、动作集合2和动作集合3的组表条目，动作集合1、动作集合2和动作集合3分别把报文发往交换机端口10即输出端口10、交换机端口20即输出端口20和交换机端口30即输出端口30；其中动作集合2包含会修改报文颜色元数据的“Meter”动作。针对动作集合1设置预设复制报文颜色的规则或包含复制报文颜色动作，即设置复制元数据的预设复制规则为复制报文颜色元数据，或者在动作集合1中包含“复制报文颜色元数据”的复制动作；针对动作集合2设置预设复制报文颜色的规则或包含复制报文颜色动作，即设置复制元数据的预设复制规则为复制报文颜色元数据，或者在动作集合2中包含“复制报文颜色元数据”的复制动作；针对动作集合3设置预设复制报文颜色的规则或包含复制报文颜色动作，即设置复制元数据的预设复制规则为复制报文颜色元数据，或者在动作集合3中包含“复制报文颜色元数据”的复制动作。图14为实施例三OpenFlow交换机中的出口流表内容的结构示意图，如图14所示，出口流表1、出口流表2和出口流表3分别与交换机端口10、交换机端口20和交换机端口30相关联，即分别与输出端口10、输出端口20和输出端口30相关联；且所述出口流表1、出口流表2和出口流表3的匹配字段均包含报文头字段和/或报文颜色元数据。

如果出现OpenFlow控制器向OpenFlow交换机下发的组表所包含的针对动作集合的预设复制规则或组表中的动作集合所包含的“复制元数据”的复制动作在OpenFlow交换机上配置失败的情况，OpenFlow交换机会向OpenFlow控制器发送相应的配置失败的错误上报消息。

步骤2，从入端口进入OpenFlow交换机的报文经过流水线的各级流表的处理，产生了报文颜色这个与报文相关联的元数据。在所述报文被发往组表(具体来说即组标识为100的组表条目)处理后，组表针对其包含的三个动作集合分别复制出一份新报文，并在复制出新报文的同时根据针对动作集合的预设复制规则或所述动作集合中的“复制元数据”的复制动作复制相应的元数据。

具体地，组标识为100的组表条目类型为“all”且包含三个动作集合即动作集合1、动作集合2和动作集合3，所以会复制出三份新报文即新报文1、新报文2和新报文3。由于新报文1是针对动作集合1复制的，根据针对动作集合1设置的复制报文颜色元数据的预设复制规则或写入动作集合1的“复制报文颜色元数据”的复制动作，报文颜色元数据也会被复制一份并跟随新报文1在流水线上被进一步处理；由于新报文2是针对动作集合2复制的，根据针对动作集合2设置的复制报文颜色元数据的预设复制规则或写入动作集合2的“复制报文颜色元数据”的复制动作，报文颜色元数据也会被复制一份并跟随新报文2在流水线上被进一步处理；由于新报文3是针对动作集合3复制的，根据针对动作集合3设置的复制报文颜色元数据的预设复制规则或写入动作集合3的“复制报文颜色元数据”的复制动作，报文颜色元数据也会被复制一份并跟随新报文3在流水线上被进一步处理。

步骤3，组表中的三个动作集合执行完毕之后会分别把报文颜色元数据随同报文一同发往与交换机端口相关联的出口流表做流匹配及进一步处理。

动作集合1和动作集合3不包含会修改报文颜色元数据的动作，所以动作集合1和动作集合3执行完毕之后报文颜色元数据取值仍是报文从流表转到组表处理时复制出的报文颜色元数据值；动作集合2包含会修改报文颜色元数据的“Meter”动作，所以动作集合2执行完毕之后报文颜色元数据取值是“Meter”动作修改后的报文颜色元数据值。

具体地，动作集合1所处理报文的输出端口是交换机端口10，而与交换机端口10相关联的是出口流表1，所以经过动作集合1处理后的报文和与所述报文相关联的报文颜色元数据都会被发往出口流表1，并在出口流表1进行报文头和报文颜色的流匹配及相应的流处理；动作集合2所处理报文的输出端口是交换机端口20，而与交换机端口20相关联的是出口流表2，所以经过动作集合2处理后的报文和与所述报文相关联的报文颜色元数据都会被发往出口流表2，并在出口流表2进行报文头和报文颜色的流匹配及相应的流处理；动作集合3所处理报文的输出端口是交换机端口30，而与交换机端口30相关联的是出口流表3，所以经过动作集合3处理后的报文和与所述报文相关联的报文颜色元数据都会被发往出口流表3，并在出口流表3进行报文头和报文颜色的流匹配及相应的流处理。

实施例四

本应用实例中，隧道标识元数据和报文颜色元数据跟随报文被从流表发送到类型为“all”的组表进一步处理，所述组表包含的三个动作集合中一个需要使用隧道标识元数据，一个需要同时使用隧道标识元数据和报文颜色元数据，另一个需要使用报文颜色元数据，三个动作集合执行完之后会分别把所需元数据随同报文一同发往出口流表做流匹配及进一步处理。

本应用实例中，OpenFlow网络中的OpenFlow控制器和OpenFlow交换机要执行如下步骤：

步骤1，OpenFlow控制器与OpenFlow交换机之间运行OpenFlow协议，由OpenFlow控制器向OpenFlow交换机下发组表，组表包含：针对动作集合的复制元数据的预设复制规则或组表中的动作集合中包含有“复制元数据”的复制动作。

图15为实施例四OpenFlow交换机中的组表内容的结构示意图，如图15所示，所述组表包含一个组标识为100、组类型为“all”、包含有三个动作集合分别动作集合1、动作集合2和动作集合3的组表条目，动作集合1、动作集合2和动作集合3分别把报文发往交换机端口10即输出端口10、交换机端口20即输出端口20和交换机端口30即输出端口30；其中，针对动作集合1设置预设复制隧道标识的规则或包含复制隧道标识动作，即设置复制元数据的预设复制规则为复制隧道标识元数据，或者在动作集合1中包含“复制隧道标识元数据”的复制动作；针对动作集合2设置预设同时复制隧道标识和报文颜色的规则或包含复制隧道标识和报文颜色动作，即设置复制元数据的预设复制规则为同时复制隧道标识和报文颜色元数据，或者在动作集合2中包含“复制隧道标识和报文颜色元数据”的复制动作；针对动作集合3设置预设复制报文颜色的规则或包含复制报文颜色动作，即设置复制元数据的预设复制规则为复制报文颜色元数据，或者在动作集合3中包含“复制报文颜色元数据”的复制动作。图16为实施例四OpenFlow交换机中的出口流表内容的结构示意图，如图16所示，与交换机端口10即输出端口10相关联的出口流表1的匹配字段包含报文头字段和/或隧道标识元数据，与交换机端口20即输出端口20相关联的出口流表2的匹配字段包含报文头字段和/或隧道标识元数据和报文颜色元数据，与交换机端口30即输出端口30相关联的出口流表3的匹配字段包含报文头字段和/或报文颜色元数据。

如果出现OpenFlow控制器向OpenFlow交换机下发的组表所包含的针对动作集合的预设复制规则或组表中的动作集合所包含的“复制元数据”的复制动作在OpenFlow交换机上配置失败的情况，OpenFlow交换机会向OpenFlow控制器发送相应的配置失败的错误上报消息。

步骤2，从入端口进入OpenFlow交换机的报文经过流水线的各级流表的处理，产生了隧道标识和报文颜色这两个与报文相关联的元数据。在所述报文被发往组表(具体来说即组标识为100的组表条目)处理后，组表针对其包含的三个动作集合分别复制出一份新报文，并在复制出新报文的同时根据针对动作集合的预设复制规则或所述动作集合中的“复制元数据”的复制动作复制相应的元数据。

具体地，组标识为100的组表条目类型为“all”且包含三个动作集合即动作集合1、动作集合2和动作集合3，所以会复制出三份新报文即新报文1、新报文2和新报文3。由于新报文1是针对动作集合1复制的，根据针对动作集合1设置的复制隧道标识元数据的预设复制规则或写入动作集合1的“复制隧道标识元数据”的复制动作，隧道标识元数据也会被复制一份并跟随新报文1在流水线上被进一步处理；由于新报文2是针对动作集合2复制的，根据针对动作集合2设置的同时复制隧道标识元数据和报文颜色元数据的预设复制规则或写入动作集合2的“复制隧道标识和报文颜色元数据”的复制动作，隧道标识和报文颜色元数据都会被复制一份并跟随新报文2在流水线上被进一步处理；由于新报文3是针对动作集合3复制的，根据针对动作集合3设置的复制报文颜色元数据的预设复制规则或写入动作集合3的“复制报文颜色元数据”的复制动作，报文颜色元数据也会被复制一份并跟随新报文3在流水线上被进一步处理。

步骤3，组表中的三个动作集合执行完毕之后会分别把各自所需元数据随同报文一同发往与交换机端口相关联的出口流表做流匹配及进一步处理。

具体地，动作集合1所处理报文的输出端口是交换机端口10，而与交换机端口10相关联的是出口流表1，所以经过动作集合1处理后的报文和与所述报文相关联的隧道标识元数据都会被发往出口流表1，并在出口流表1进行报文头和隧道标识的流匹配及相应的流处理；动作集合2所处理报文的输出端口是交换机端口20，而与交换机端口20相关联的是出口流表2，所以经过动作集合2处理后的报文和与所述报文相关联的隧道标识元数据及报文颜色元数据都会被发往出口流表2，并在出口流表2进行报文头和隧道标识及报文颜色的流匹配及相应的流处理；动作集合3所处理报文的输出端口是交换机端口30，而与交换机端口30相关联的是出口流表3，所以经过动作集合3处理后的报文和与所述报文相关联的报文颜色元数据都会被发往出口流表3，并在出口流表3进行报文头和报文颜色的流匹配及相应的流处理。

本发明实施例还提供了一种交换机，所述交换机包括：

第一处理器，用于根据组表中的动作集合复制第一报文，得到第二报文；

第二处理器，用于根据所述动作集合的预设复制规则或所述动作集合中的复制动作复制第一元数据，得到所述第二报文所需的第二元数据；

其中，所述第一元数据为记录所述第一报文状态信息的数据。

上述方案中，所述交换机还包括：

第三处理器，用于发送经所述组表处理后的所述第二报文、以及所述第二报文所需的第二元数据。

上述方案中，所述交换机还包括：

第四处理器，用于接收第三报文，并生成与所述第三报文对应的第一报文；

第五处理器，用于生成记录所述第一报文状态信息的第一元数据；

对应地，所述第三处理器，还用于将所述第一报文及所述第一元数据发送至组表。

本发明实施例还提供了一种交换机，所述交换机包括：第一处理器和第二处理器；其中，

所述第一处理器，用于接收组表配置消息，并将所述组表配置消息发送至所述第二处理器；所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息。

上述方案中，所述第二处理器，用于根据所述组表配置消息配置动作集合；所述动作集合为设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合，或为具有复制元数据的复制动作的动作集合；

所述交换机还包括：第三处理器；其中，所述第三处理器，用于发送错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

本发明实施例还提供了一种控制器，所述控制器包括：

第一处理器，用于设置组表配置消息；

第二处理器，用于发送组表配置消息；

其中，所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息。

上述方案中，所述控制器还包括：

第三处理器，用于接收错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (21)

1.一种元数据的处理方法，其特征在于，所述方法包括：

根据组表中的动作集合复制第一报文，得到第二报文；

根据所述动作集合的预设复制规则或所述动作集合中的复制动作复制第一元数据，得到所述第二报文所需的第二元数据，其中，所述预设复制规则或所述复制动作由OpenFlow控制器相对组表中各所述动作集合的元数据复制按需定制；

所述第一元数据为记录所述第一报文状态信息的数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

发送经所述组表处理后的所述第二报文、以及所述第二报文所需的第二元数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收第三报文，并生成与所述第三报文对应的第一报文；

生成记录所述第一报文状态信息的第一元数据；

将所述第一报文及所述第一元数据发送至组表。

4.一种元数据的处理方法，其特征在于，所述方法包括：

接收组表配置消息；所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息，所述组表配置信息由OpenFlow控制器相对组表中各所述动作集合的元数据复制按需定制。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述组表配置消息配置动作集合；所述动作集合为设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合，或为具有复制元数据的复制动作的动作集合；

发送错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

6.一种元数据的处理方法，其特征在于，所述方法包括：

发送组表配置消息；所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息；

所述组表配置信息相对OpenFlow交换机组表中各所述动作集合的元数据复制按需定制。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

8.一种交换机，其特征在于，所述交换机包括：

第一复制单元，用于根据组表中的动作集合复制第一报文，得到第二报文；

第二复制单元，用于根据所述动作集合的预设复制规则或所述动作集合中的复制动作复制第一元数据，得到所述第二报文所需的第二元数据；

其中，所述预设复制规则或所述复制动作由OpenFlow控制器相对组表中各所述动作集合的元数据复制按需定制；所述第一元数据为记录所述第一报文状态信息的数据。

9.根据权利要求8所述的交换机，其特征在于，所述交换机还包括：

发送单元，用于发送经所述组表处理后的所述第二报文、以及所述第二报文所需的第二元数据。

10.根据权利要求9所述的交换机，其特征在于，所述交换机还包括：

接收单元，用于接收第三报文，并生成与所述第三报文对应的第一报文；

生成单元，用于生成记录所述第一报文状态信息的第一元数据；

对应地，所述发送单元，还用于将所述第一报文及所述第一元数据发送至组表。

11.一种交换机，其特征在于，所述交换机包括：消息接收单元和配置单元；其中，

所述消息接收单元，用于接收组表配置消息，并将所述组表配置消息发送至配置单元；所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息；

所述组表配置信息由OpenFlow控制器相对组表中各所述动作集合的元数据复制按需定制。

12.根据权利要求11所述的交换机，其特征在于，所述配置单元，用于根据所述组表配置消息配置动作集合；所述动作集合为设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合，或为具有复制元数据的复制动作的动作集合；

所述交换机还包括：发送单元；其中，所述发送单元，用于发送错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

13.一种控制器，其特征在于，所述控制器包括：

设置单元，用于设置组表配置消息；

发送单元，用于发送组表配置消息；

其中，所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息；所述组表配置信息相对OpenFlow交换机组表中各所述动作集合的元数据复制按需定制。

14.根据权利要求13所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括：

消息接收单元，用于接收错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

15.一种交换机，其特征在于，所述交换机包括：

第一处理器，用于根据组表中的动作集合复制第一报文，得到第二报文；

第二处理器，用于根据所述动作集合的预设复制规则或所述动作集合中的复制动作复制第一元数据，得到所述第二报文所需的第二元数据；

其中，所述预设复制规则或所述复制动作由OpenFlow控制器相对组表中各所述动作集合的元数据复制按需定制；所述第一元数据为记录所述第一报文状态信息的数据。

16.根据权利要求15所述的交换机，其特征在于，所述交换机还包括：

第三处理器，用于发送经所述组表处理后的所述第二报文、以及所述第二报文所需的第二元数据。

17.根据权利要求16所述的交换机，其特征在于，所述交换机还包括：

第四处理器，用于接收第三报文，并生成与所述第三报文对应的第一报文；

第五处理器，用于生成记录所述第一报文状态信息的第一元数据；

对应地，所述第三处理器，还用于将所述第一报文及所述第一元数据发送至组表。

18.一种交换机，其特征在于，所述交换机包括：第一处理器和第二处理器；其中，

所述第一处理器，用于接收组表配置消息，并将所述组表配置消息发送至所述第二处理器；所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息；

所述组表配置信息由OpenFlow控制器相对组表中各所述动作集合的元数据复制按需定制。

19.根据权利要求18所述的交换机，其特征在于，所述第二处理器，用于根据所述组表配置消息配置动作集合；所述动作集合为设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合，或为具有复制元数据的复制动作的动作集合；

所述交换机还包括：第三处理器；其中，所述第三处理器，用于发送错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

20.一种控制器，其特征在于，所述控制器包括：

第一处理器，用于设置组表配置消息；

第二处理器，用于发送组表配置消息；

其中，所述组表配置消息包括：具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息；所述组表配置信息相对OpenFlow交换机组表中各所述动作集合的元数据复制按需定制。

21.根据权利要求20所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括：

第三处理器，用于接收错误上报消息；所述错误上报消息包括：针对于具有复制元数据的复制动作的动作集合信息，或者设置有复制元数据的预设复制规则的动作集合信息的配置错误上报消息和读取错误上报消息。

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