CN105210334A - 通信节点、分组处理方法和程序 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是允许根据从控制装置建立的控制信息操作的通信节点通过使用减少数目的流表执行不同的处理。通信节点包括：存储从控制装置建立的若干条控制信息的一个或多个流表；以及从一个或多个流表中检索具有与接收的分组一致的匹配条件的一条控制信息并且根据检索到的该条控制信息处理分组的分组处理单元。如果给定的循环顺序已经被添加到具有与接收的分组一致的匹配条件的该条控制信息，分组处理单元执行预定次数的在流表中另一条控制信息的检索以及检索到的该条控制信息的执行两者。

Description

通信节点、分组处理方法和程序

技术领域

(相关申请的引用)

本申请要求日本专利申请2012-062221(2012年3月19日提交)的优先权，通过参考本说明书将其全部内容合并于此。

本发明涉及通信节点、分组处理方法和程序，并且尤其涉及基于从控制器设置的控制信息运行操作的通信节点、分组处理方法和程序。

背景技术

近来，提出了称为开放流的技术(参见专利文献(PTL)1和非专利文献(NPL)1和2)。开放流将通信作为端到端的流抓取，并基于逐个流(flow-by-flow)进行路径控制、负载平衡以及负载优化。作为中继设备操作的开放流交换机，包括用于与开放流控制器(被设计为作为控制器操作)通信的安全信道，并根据关于从开放流控制器添加或重写所控制的流表(多个流表)运行操作。在流表中，相对于流统计信息或者计数器(多个计数器)以及陈述应用于与匹配规则(多个规则)或报头字段(多个字段)匹配的分组的处理内容的指令(多个指令)，逐个流限定与分组报头匹配的匹配规则(多个规则)或报头字段(多个字段)(参见非专利文献2的“4.1流表”及其后)。

例如，在接收分组时，开放流交换机从流表搜索具有与接收的分组的报头信息匹配的匹配规则(多个规则)的条目。例如，作为检索的结果，如果找到了与接收的分组匹配的条目，则开放流交换机在结合接收的分组进行考虑的条目的动作字段中陈述的处理内容(诸如来自指定端口的分组传输、洪泛或抛弃)的同时，更新流统计信息(计数器)。相反，如果通过上述搜索没有找到与接收的分组匹配的条目，则开放流交换机通过安全信道将接收的分组转发给开放流控制器，以请求它基于接收的分组的传输的源和目的地，确定用于接收的分组的路径。开放流交换机接收将实现确定分组路径以更新其流表的流条目。通过这种方式，开放流交换机将流表中存储的条目作为处理规则使用，转发分组。

在非专利文献2的“4.1.1管线处理”中，下面称为“管线处理”，提及开放流交换机必须使用多个流表支持多阶段搜索处理。根据非专利文献2，由(1)从与接收的分组匹配的第i个表(i＝0至n)的条目中搜索具有最高优先权的这种条目，(2)将条目的指令(多个指令)更新(改变分组，更新匹配字段或更新动作集合(参见非专利文献2的“4.7动作集合”)以及更新元数据)以及(3)向下一个表发送匹配数据和动作集合组成的处理在管线处理中被重复进行。最后，执行动作集合的内容(参见非专利文献2的图2)。

[引用列表]

[专利文献]

[PTL1]

国际公开No.WO2008/095010

[非专利文献]

[NPL1]

NickMcKeown等其他7人:"OpenFlow:EnablingInnovationinCampusNetworks,"[在线],[2012年2月14日检索],因特网<URL:http://www.openflow.org/documents/openflow-wp-latest.pdf>.

[NPL2]

"OpenFlowSwitchSpecification,"Version1.1.0Implemented(WireProtocol0x02),[在线],[2012年2月14日检索],因特网<URL:http://www.openflow.org/documents/openflow-spec-v1.1.0.pdf>.

发明内容

技术问题

通过本发明给出以下分析。通过使用上述管线处理，可以逐个接收的分组进行多个不同的处理操作，例如通过直接输出未改变的接收的分组、修改(通过重写)接收的分组的报头、重新搜索流表并进行不同的处理操作(多个操作)。

但是，在非专利文献2的管线处理中，如果要改变待搜索的表，那么现在要搜索的流表必须是其表ID大于当前参考的流表的表ID的流表，如“4.6指令”的段落“跳转到表”中所述(参见图5)。因此，如果对接收的单个分组要应用不同的操作，那么就要不情愿地增加通过每个开放流交换机保留的流表的数量。

因此，本发明的目的是提供一种根据通过上述开放流、通信节点表示的从控制器设置或配置的控制信息操作的通信节点、分组处理方法和分组处理程序，据此可以使用更少数量的流表来应用不同的操作。

问题的解决方案

根据本发明的第一方面，提供一种通信节点，包括：存储通过控制器设置的控制信息项目(多个项目)的一个或多个流表；以及分组处理单元，其从一个或多个流表搜索具有与接收的分组匹配的匹配条件的控制信息项目，并根据控制信息项目处理接收的分组。在具有与接收的分组匹配的匹配条件的控制信息项目中添加预设的循环指令的情况下，分组处理单元进行预设次数的在一个或多个流表中对另一个控制信息项目的搜索以及搜到的控制信息项目的执行。

根据本发明的第二方面，提供一种通信系统，包括：通信节点；以及控制器。通信节点包括：存储控制信息项目(多个项目)的多个流表；以及分组处理单元，其按照预设顺序选择多个流表，搜索具有与接收的分组匹配的匹配条件的控制信息项目，并根据控制信息项目处理接收的分组。在具有与接收的分组匹配的匹配条件的控制信息项目中添加预设的循环指令的情况下，通信节点进行预设次数的在多个流表中对另一个控制信息项目的搜索以及搜到的控制信息项目的执行。控制器在通信节点的多个流表中设置多个控制信息项目，包括向其添加预设循环指令的控制信息项目。

根据本发明的第三方案，提供一种通过通信节点的分组处理方法，该通信节点包括：存储通过控制器设置的控制信息项目(多个项目)的一个或多个流表；以及分组处理单元，其从一个或多个流表搜索具有与接收的分组匹配的匹配条件的控制信息项目，并根据控制信息项目处理接收的分组。分组处理方法包括：检查是否将预设的循环指令添加于具有与接收的分组匹配的匹配条件的控制信息项目；以及在将预设的循环指令添加于具有与接收的分组匹配的匹配条件的控制信息项目的情况下，进行预设次数的在一个或多个流表中对另一个控制信息项目的搜索以及搜到的控制信息项目的执行。本方法与采用通过从控制器配置的控制信息运行操作的通信节点的形式的特定机器密切相关。

根据本发明的第四方案，提供一种程序，使得计算机执行以下操作，该计算机在主板上安装通信节点，该通信节点包括：存储通过控制器设置的控制信息项目(多个项目)的一个或多个流表；以及分组处理单元，其从一个或多个流表搜索具有与接收的分组匹配的匹配条件的控制信息项目，并根据控制信息项目处理接收的分组：检查是否将预设的循环指令添加于具有与接收的分组匹配的匹配条件的控制信息项目；以及在将预设的循环指令添加于具有与接收的分组匹配的匹配条件的控制信息项目的情况下，进行预设次数的在一个或多个流表中对另一个控制信息项目的搜索以及搜到的控制信息项目的执行。可以看出，可将本程序记录在计算机可读(也就是非短暂的)记录介质中。也就是说，可将本发明实施为计算机程序产品。

本发明的有益效果

根据本发明，可以使得根据从控制器配置的控制信息运行操作的通信节点进行不同的处理操作，尽管使用更少数量的流表。

附图说明

图1是示出本发明第一示例性实施例的配置的示意性方框图。

图2是示出根据本发明第一示例性实施例的开放流交换机的配置的示意性方框图。

图3是示出根据本发明第一示例性实施例的开放流交换机中配置的流条目及其处理内容的示意图。

图4是示出根据本发明第一示例性实施例的开放流交换机中在分组接收时的处理进程的流程图。

图5是用于示出根据非专利文献1和2的开放流交换机中的流表搜索处理的示意图。

具体实施方式

注意，以下描述中添加的用于参考附图的符号仅仅是为了帮助理解，并非要限制本发明于所示的模式。

在本发明的一个模式中，如图1所示，通信节点10A包括一个或多个流表21以及分组处理单元11，该流表21存储从控制器30A设置的控制信息项目(多个项目)。分组处理单元从一个或多个流表搜索具有匹配接收的分组的匹配条件的控制信息项目，并根据控制信息项目处理分组。

更详细而言，如果在具有匹配接收的分组的匹配条件的控制信息项目中添加预设的循环指令，通信节点10A进行预设次数的在流表(多个流表)21中对另一个控制信息项目的搜索以及搜到的控制信息项目的执行。例如，在接收与图1的流表21的最高字段中的流条目匹配的分组时，通信节点10A执行流条目的内容的处理，搜索另一个控制信息项目，并执行这样搜到的控制信息。通过这种方式，可以搜索图1的流表21的较低字段(多个字段)中的流条目(多个流条目)，并执行对应的处理的内容。

因此，可以在至少一个流表中执行多个不同的处理操作。可以看出，搜索控制信息的其他项目(多个项目)以及执行这样搜到的控制信息项目(多个项目)的次数(循环的次数)可以在一开始预定，或者可替代地，由在预设循环指令中的参数指定。

(第一示例性实施例)

下面参照附图详细说明本发明的第一示例性实施例。图2示出根据本发明第一示例性实施例的开放流交换机(下面也称为OFS)的配置。参照图2，示出由分组处理单元11、控制消息处理单元12、多个(N+1)流表20至2N、输出接口13和回环接口LB组成的布置。

用于指示搜索顺序的从0到N的多个表ID，被提供给流表20至2N。

在接收分组时，分组处理单元11按照它们的表ID的顺序选择流表20至2N，从而搜索具有与接收的分组匹配的匹配条件的流条目。作为搜索流表中特定一个的结果，不包括流表2N，如果找不到具有与接收的分组匹配的匹配条件的流条目，则分组处理单元11选择具有依次更大的表ID(多个ID)的流表(多个流表)，以搜索具有与接收的分组匹配的匹配条件(多个条件)的流条目(多个流条目)。作为在最后一个流表2N中搜索的结果，如果找不到具有与接收的分组匹配的匹配条件的流条目，则分组处理单元11进行预设处理操作(不匹配动作)。预设的不匹配动作可以是丢弃接收的分组(抛弃)的动作、经由控制消息处理单元12向开放流控制器30通知分组接收(Packet-In)的动作等等。

相反，作为在流表21至2N中搜索的结果，如果找到具有与接收的分组匹配的匹配条件的流条目，则分组处理单元11根据流条目的指令字段的内容处理接收的分组。此外，在指令字段的处理内容中应当添加跳转到表动作，分组处理单元11选择跳转到表动作中指定的流表，以继续搜索具有与接收的分组匹配的匹配条件的流条目(多个条目)。

控制消息处理单元12接受来自开放流控制器30的流表21至2N的设置、改变或消除流条目(多个条目)的操作，其中开放流控制器等效于上述控制器30A。此外，控制消息处理单元12响应于来自分组处理单元11的请求，向开放流控制器30发送分组接收通知(Packet-In)。可以使用根据非专利文献2的开放流协议，执行OFS10与开放流控制器30之间的这种通信。

输出接口13例如由连接到其他OFS10或终端的物理端口组成。例如，如果流条目的指令字段的内容是转发分组(输出)，则分组从输出接口13转发。虽然在图2的示例性实施例中示出单个输出接口13，但是也可以提供多个输出接口13。

在指令字段的处理内容中添加跳转到表动作，并且通过跳转到表动作指定的流表是表ID＝0的流表的情况下，回环接口LB是用作转发目的地的接口。在从回环接口LB的输出端输出分组时，分组处理单元11按照与接收分组时相同的方式开始搜索流表20。

注意，可通过计算机程序来实现图2所示的OFS10的各种部件(处理器件)，该计算机程序使得构成OFS10的计算机能够使用计算机的硬件执行上述处理操作。

图3描绘了示出流表中配置的多个流条目和对应的处理内容的表格。在图3的示例性实施例中，如果收到属于流A，并且其元数据字段的值为0的分组，则在“流A&Meta＝0”的流条目处出现流条目命中。可以看出，关于流A，抓取特定主机之间的通信作为流，并在分组报头中指定传输源的地址与传输目的地的主机的地址的组合。关于元数据字段，可以对非专利文献2进行参考，“4.3匹配字段”和表3“元数据”。在上述情况下，执行这样的处理：在输出接口13处将接收的分组输出(输出端口#A)。因为在此流条目中添加指定具有表ID＝0(跳转到表#0)的流表的跳转到表动作，所以为了重新搜索与接收的分组匹配的流条目，对具有表ID＝0的流表进行反转。此时，分组处理单元11将接收的分组的元数据字段的值增加一。

在下一个或第二个流表搜索中，搜索与属于流A并且其元数据字段具有为1的值的分组相匹配的流条目。结果，在“流A&Meta＝0”的流条目处出现流条目命中。在这种情况下，通过重写，改变接收的分组的VLANID(虚拟局域网ID)，并且从输出接口13输出分组(输出端口#B)。因为添加跳转到表#0作为跳转到表动作，所以为了重新搜索与接收的分组匹配的流条目，对具有表ID＝0的流表进行反转。在这种情况下，同样地，分组处理单元11将接收的分组的元数据字段的值增加一。

作为第二表搜索的结果，如果出现了流表命中，则根据有这种命中的流条目中指令字段的内容执行处理。通过分组转发、报头改变(通过重写)，以及如果需要的话，通过在指定的流表中的搜索，可以列举该处理。

下面参照附图详细说明主题示例性实施例的操作。图4描绘了示出本发明的第一示例性实施例的开放流交换机中的处理进程的流程图。

参照图4，在接收分组时，OFS10选择具有最小表ID值的流表，并搜索具有与接收的分组匹配的匹配条件的流条目(步骤S01_[s1]至S003)。

作为上述搜索的结果，如果没有找到与接收的分组匹配的流条目(步骤S003的“否”)，则OFS10将变量i增加一，并前进到下一个表ID的流表中搜索(步骤S004以及步骤S005的“是”)。在全部流表中搜索之后，如果没有找到与接收的分组匹配的流条目(步骤S005的“否”)，则OFS10执行预设的不匹配动作(步骤S006)。

另一方面，如果在步骤S003中找到与接收的分组匹配的流条目(步骤S003的“是”)，则OFS10前进到以下处理操作。

首先，OFS10根据在步骤S003的搜索操作中满足命中的流条目的指令字段的动作，进行处理操作(步骤S007；参见非专利文献2的“4.6指令”)。

在指令字段的动作中没有跳转到表动作的情况下(步骤S008的“否”)，通过OFS10对接收的分组的处理结束。

相反，如果在指令字段的动作中有跳转到表动作(步骤S008的“有”)，则OFS10检查以查看在跳转到表动作中指定的表ID是否为零(步骤S009和S010)。在通过跳转到表动作指定的表ID为零的情况下，也就是说，如果添加循环指令，则OFS10将接收的分组的元数据字段的值(操作轮数的数目)增加一(步骤S011)，并将结果传输给回环接口(步骤S012至终端LB)。

相反，如果在步骤S010检查的跳转到表动作中表ID的值并非为零，则OFS10检查以查看接收的分组的元数据字段的值(轮数的数目)是否为预设的阈值m(步骤S013)。如果元数据字段的值(轮数的数目)为预设的阈值m(步骤S013的“是”)，则用于接收的分组的处理结束。注意，预设的阈值m可以是在一开始确定的值，也可以通过上述跳转到表动作的补充参数指定。

在步骤S013中，如果元数据字段的值(轮数的数目)小于预设的阈值m(步骤S013的“否”)，则OFS10选择通过跳转到表动作指定的表ID的流表，并继续搜索具有与接收的分组匹配的匹配条件的流条目。

在主题示例性实施例中，可以对相同的流表进行反复的搜索操作，如上所述。因此，可以使用更少数量的流表进行不同的操作。此外，在将轮数的数目写入接收的分组的元数据字段的主题示例性实施例中，可以管理再搜索操作的数量。此外，也可将这样写入的轮数的数目用作匹配条件。因此，不仅可以避免重复相同的流条目，而且可以取决于搜索操作的次数，交换应用于分组的处理内容。

本发明的上述示例性实施例并非要解释为限制本发明，因此在不脱离本发明的基本技术理念的范围内，可以进行进一步的改变、替代和调整。例如，虽然在上述示例性实施例中预先假设要使用基于非专利文献1和2的开放流的布置，但是本发明也可以应用于具有可比较结构的集中控制配置通信系统。

此外，在上述示例性实施例中，预先假设在跳转到表动作中指定的表ID的值为零的情况下，可以进行循环操作。但是，即使在跳转到表动作中指定的表ID的值不同于零这样的情况下，也可以进行类似的处理。

在上述示例性实施例中，还预先假设在接收的分组的元数据字段中陈述轮数的数目，从而管理流表中搜索操作的次数。但是，也可以管理分组处理单元11中搜索操作的次数(循环操作的次数)。在这种情况下，在核对可选的流条目(多个条目)时可增加搜索操作的次数。在这种情况下，按照与上述第一示例性实施例相同的方式，可以取决于搜索操作的次数改变应用于分组的处理内容。

在上述示例性实施例中，不仅将流信息，而且将接收的分组的元数据字段都用作匹配条件。但是，也可以将对应于上述回环接口(In-port)的端口信息添加进匹配条件(多个条件)。

此外，在上述示例性实施例中，预先假设将非专利文献2的OFS用作典型的通信节点。但是，也可以使用除了OFS之外的设备作为通信节点，只要使用的这些其他设备具有在一个或多个流表中搜索与接收的分组或者来自存储的应用(多个应用)的分组匹配的流条目(多个条目)，并处理这样搜到的流条目(多个条目)的功能。这些其他设备的示例包括移动电话终端、智能电话、平板终端、个人计算机、游戏设备或移动路由器，只要它们具有向存储的应用(多个应用)发送分组或者从存储的应用(多个应用)接收分组的交换功能。

通过引用将上述专利或非专利文献的公开合并于此。基于本发明的基本技术理念，在本发明的全部公开的全部范围内，包括权利要求书，可以修改或调整特定的示例性实施例或示例。此外，在本发明权利要求书的理念内，可以进行这里公开的元件(权利要求书、示例性实施例、示例和附图的元件)的各种组合或选择。即，应当理解，本发明可包括本领域技术人员根据包括权利要求书和附图的全部公开以及本发明的技术理念可以想到的各种改变或校正。

[附图标记列表]

10开放流交换机(OFS)

10A通信节点

11分组处理单元

12控制消息处理单元

13输出接口

20至2N流表

30开放流控制器

30A控制器

LB回环接口

Claims (10)

1.一种通信节点，包括：

一个或多个流表，所述一个或多个流表存储由控制器设置的控制信息项目；以及

分组处理单元，所述分组处理单元从所述一个或多个流表中搜索具有与接收到的分组匹配的匹配条件的控制信息项目，并且根据所述控制信息项目来处理所述接收到的分组，其中，

在具有与所述接收到的分组匹配的匹配条件的控制信息项目中添加预设的循环指令的情况下，所述分组处理单元执行预设次数的在所述一个或多个流表中对另一控制信息项目的搜索以及所搜索到的控制信息项目的执行。

2.根据权利要求1所述的通信节点，其中，

所述通信节点包括具有预设搜索顺序的多个流表；

在具有与所述接收到的分组匹配的匹配条件的控制信息项目中添加预设的循环指令的情况下，所述分组处理单元以所述循环指令中指示的流表作为起始点，根据所述预设搜索顺序来针对另一控制信息项目执行预设数目的搜索轮数。

3.根据权利要求1或2所述的通信节点，其中，

通过所述预设循环指令中的参数来指定针对另一控制信息项目的搜索以及所搜索到的控制信息项目的执行的次数或者所述搜索轮数的数目。

4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的通信节点，其中，

所述分组处理单元将对所述一个或多个流表的搜索的执行次数插入在所述接收到的分组的元信息字段中，以管理对另一控制信息项目的搜索次数或者所述搜索轮数的数目。

5.根据权利要求4所述的通信节点，其中，

插入有对所述一个或多个流表的搜索的执行次数的接收到的分组的元信息字段被用作所述匹配条件。

6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的通信节点，其中，

所述分组处理单元向预设的回环接口转发接收到的分组，并且从所述回环接口接收所转发的分组以重复执行对另一控制信息项目的搜索。

7.根据权利要求6所述的通信节点，其中，

考虑中的分组是否是从分配作为所述回环接口的端口接收到的分组被设置为所述匹配条件。

8.一种通信系统，包括：

通信节点；以及

控制器，其中

所述通信节点包括：

多个流表，所述多个流表存储控制信息项目；以及

分组处理单元，所述分组处理单元以预设的顺序选择所述多个流表，搜索具有与接收到的分组匹配的匹配条件的控制信息项目，并且根据所述控制信息项目来处理所述接收到的分组；以及

在具有与所述接收到的分组匹配的匹配条件的控制信息项目中添加预设的循环指令的情况下，所述通信节点执行预设次数的在所述多个流表中对另一控制信息项目的搜索以及所搜索到的控制信息项目的执行，并且

所述控制器在所述通信节点的多个流表中设置多个控制信息项目，所述控制信息项目包括所述预设循环指令被添加到的控制信息项目。

9.一种分组处理方法，包括：

通过通信节点，所述通信节点包括：一个或多个流表，所述一个或多个流表存储由控制器设置的控制信息项目；以及分组处理单元，所述分组处理单元从所述一个或多个流表中搜索具有与接收到的分组匹配的匹配条件的控制信息项目，并且根据所述控制信息项目来处理所述接收到的分组，

检查在具有与所述接收到的分组匹配的匹配条件的控制信息项目中是否添加了预设的循环指令；以及

在具有与所述接收到的分组匹配的匹配条件的控制信息项目中添加了所述预设的循环指令的情况下，执行预设次数的在所述一个或多个流表中对另一控制信息项目的搜索以及所搜索到的控制信息项目的执行。

10.一种程序，所述程序使得在主板上安装通信节点的计算机执行下述操作，所述通信节点包括：一个或多个流表，所述一个或多个流表存储由控制器设置的控制信息项目；以及分组处理单元，所述分组处理单元从所述一个或多个流表中搜索具有与接收到的分组匹配的匹配条件的控制信息项目，并且根据所述控制信息项目来处理所述接收到的分组：

检查在具有与所述接收到的分组匹配的匹配条件的控制信息项目中是否添加了预设的循环指令；以及

在具有与所述接收到的分组匹配的匹配条件的控制信息项目中添加了所述预设的循环指令的情况下，执行预设次数的在所述一个或多个流表中对另一控制信息项目的搜索以及所搜索到的控制信息项目的执行。