CN106027311A - 基于sdn的灾备系统及其数据灾备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于SDN的灾备系统其数据灾备方法，系统包括智能调度模块、集中控制模块以及数据转发模块；智能调度模块部署在智能调度层，用于监听SDN集中控制器中保存的主用数据中心接入SDN交换机的链路状态变化，在主用数据中心发生异常和恢复异常时对SDN集中控制器下发指令，完成SDN集中控制器对SDN交换机流表的操作；集中控制模块部署在集中控制层，保存所辖SDN交换机的链路状态，并根据SDN智能调度器下发的指令完成对所辖SDN交换机流表的管理；数据转发模块部署在用户接入侧SDN数据转发交换机上，其根据控制器下发的流表来进行数据的转发。

Description

基于SDN的灾备系统及其数据灾备方法

技术领域

本发明涉及SDN扩展信息技术领域，具体为基于SDN的灾备系统及其数据灾备方法。

背景技术

SDN的全称是软件定义网络(Software Defined Network)，其核心技术是通过将网络设备控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，为核心网络及应用提供了平台。

目前数据中心灾备的需求急剧增加，其中包括：本地不同区域构建灾备中心，异地构建灾备中心，并在灾备中心间实现低延时的快速稳定的切换等需求。传统的灾备方案需要投入大量昂贵的专业网络设备并经过长期的部署才能够完成，并且传统的灾备方案需要监控设备和容灾切换设备等专业设备的配合完成容灾，而且容灾切换设备等与业务交换机关联，存在需要投入大量的专业人力和时间去更新容灾设备的配置以便完成容灾的倒换和倒回，当容灾切换设备发生异常将导致用户无法正常完成业务切换，造成容灾失败，同时可能出现容灾控制设备异常导致无法短时间内完成对数据交换机的控制，从而带来容灾切换和倒回暂时无法实现的风险。因此传统的灾备方案不能快速满足现在数据中心对灾备的需求，而基于SDN的灾备实现能够很好的解决上述需求。

灾备能够帮助企业应对人为误操作、软件错误、病毒入侵等“软”性灾害以及硬件故障、自然灾害等“硬”性灾害。本发明基于灾备的必要性，解决了传统数据中心灾备模式用户体验欠佳、设备昂贵、部署周期长的问题，开发了基于SDN的灾备。

基于SDN的数据中心灾备实现可以在大二层的基础上更好的实现，跨区域，快速，稳定的主备数据中心间的倒换和倒回，在用户体验上主备数据中心使用同一个IP，当发生主备数据中心切换时，用户感知不到数据中心的迁移，增加了用户体检。并且在SDN的灾备实现中由SDN集中控制器统一控制用户接入侧SDN交换机和主备数据中心侧的接入SDN交换机并完成用户业务数据的切换。

发明内容

为了克服以上述缺点，本发明采用了自研的智能调度模块，并建立了基于SDN的灾备系统能够自动完成容灾的切换和倒回，从而达到容灾快速切换的目的。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

本发明提供的基于SDN的灾备系统，包括智能调度模块、集中控制模块以及数据转发模块；其中，所述智能调度模块部署在智能调度层，分布在SDN集中控制器上，所述智能调度模块用于监听SDN集中控制器中保存的主用数据中心接入SDN交换机的链路状态变化，在主用数据中心发生异常和恢复异常时对SDN集中控制器下发指令，完成SDN集中控制器对SDN交换机流表的操作，从而实现容灾数据的倒换和倒回；

所述集中控制模块部署在集中控制层，分布在SDN集中控制器上，所述集中控制模块保存所辖SDN交换机的链路状态，并根据SDN智能调度器下发的指令完成所辖SDN交换机上流表的管理；通过下发流表的方式来控制用户接入侧SDN数据转发交换机进行数据的转发；

所述数据转发模块部署在用户接入侧SDN数据转发交换机上，其根据控制器下发的流表来进行数据的转发。

所述SDN智能调度器与SDN集中控制器之间采用OpenDaylight REST API接口进行通讯。

所述SDN集中控制器和主用数据中心接入SDN交换机、备用数据中心接入SDN交换机以及用户接入侧SDN数据转发交换机之间采用OpenFlow1.3协议进行通讯。

基于SDN的灾备系统的数据灾备方法包括以下步骤：

步骤一，部署SDN灾备，在主、备数据中心接入SDN交换机和用户接入侧SDN数据转发交换机上配置预置流表；

步骤二，当主用数据中心发生容灾或者恢复时，通过智能调度模块监听到SDN集中控制器上保存的主用数据中心接入SDN交换机链路状态发生改变，通过SDN智能调度器的通讯接口下发指令给SDN集中控制器；

步骤三，所述SDN集中控制器接收到指令后更新用户接入侧SDN数据转发交换机的流表，将容灾前或者容灾后发向主用数据中心接入SDN交换机的流表更新为发向备用数据中心接入SDN交换机，并且删除或增加备用数据中心接入SDN交换机上预置的隔离流表。

步骤一具体指：

在用户接入侧SDN数据转发交换机上配置相关流表包括：

建立目的地址为用户主机的流表；建立目的地址为主用数据中心的流表；

在主用数据中心接入SDN交换机配置相关流表包括：

建立目的地址为主用数据中心的流表；建立目的地址为用户的流表；

在备用数据中心接入SDN交换机配置相关流表包括：

建立目的地址为备用数据中西的流表；建立目的地址为用户的流表；建立用户隔离的drop流表。

在所述步骤二中，当主用数据中心发生容灾时，下发指令包括：更新用户接入侧SDN数据转发交换机的流表、删除备用数据中心接入SDN交换机的隔离流表；

当主用数据中心发生恢复时，下发指令包括：增加备用数据中心接入SDN交换机的隔离流表、更新用户接入侧SDN数据转发交换机的流表。

在所述步骤三中，当主用数据中心发生容灾时，将容灾前发向主用数据中心接入SDN交换机的流表更新为发向备用数据中心接入SDN交换机，并且删除备用数据中心接入SDN交换机上预置的隔离流表；

当主用数据中心发生恢复时，将容灾后发向备用数据中心接入SDN交换机的流表更新为发向主用数据中心接入SDN交换机，并且增加备用数据中心接入SDN交换机上的隔离流表。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

传统的容备方案中设备多，关联大，风险高；而采用基于本发明提供的SDN的灾备系统以及数据灾备方法可以由SDN智能调度器通过SDN集中控制器自动完成对SDN交换机的流表的操作来实现对灾备的切换和倒回，设备少，关联小，风险低。

采用基于本发明提供的SDN的灾备系统以及数据灾备方法可以由自研的SDN智能调度器通过SDN集中控制器自动完成对SDN交换机的流表的操作来实现对容灾的倒换和倒回，设备间采用统一的OpenFlow协议通讯，并且由SDN控制器统一对容灾设备上的流表进行管理，减少了大量专业人力和时间的投入。SDN的灾备系统只需SDN交换机和SDN控制器设备，使得容灾环境建设易于实施部署，并大幅减少运营成本，同时减少设备之间关联，从而显著降低了容灾倒换和倒回的风险。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明基于SDN灾备实现系统构成图；

图2是基于SDN的灾备系统资源构成图。

具体实施方式

本发明提供基于SDN的灾备系统及其数据灾备方法，为使本发明的目的，技术方案及效果更加清楚，明确，以及参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供的基于SDN的灾备系统包括智能调度模块、集中控制模块以及数据转发模块。

(1)智能调度模块

本发明中，通过自研的智能调度模块，来实现对SDN网络中的数据进行调度。自研的智能调度模块是对开源的SDN控制器的功能扩展，智能调度模块作为SDN控制器的扩展模块，可以监听到SDN控制器上保存的SDN交换机的链路状态变化，在主用数据中心发生异常和恢复异常的时候对SDN控制器下发指令，完成SDN集中控制器对SDN交换机流表的操作，从而实现容灾数据的倒换和倒回。

当主用数据中心发生容灾，SDN集中控制器检测到主用数据中心接入SDN交换机链路中断，智能调度模块监听到链路状态改变，智能调度模块下发指令给SDN集中控制器，SDN集中控制器根据指令更新用户接入侧SDN数据转发交换机的流表，同时删除备用数据中心接入SDN交换机的隔离流表，完成容灾的切换。

当主用数据中心恢复时，智能调度模块监听到主用数据中心接入SDN交换机链路状态恢复正常，根据容灾倒回策略，下发指令到SDN集中控制器，SDN控制器根据指令更新用户接入侧SDN数据转发交换机的流表，同时下发隔离流表到备用数据中心SDN交换机，完成容灾的倒回。

(2)集中控制模块

集中控制模块主要负责保存所辖SDN交换机的链路状态，并根据指令完成流表的增加，删除，更新操作。通过下发流表的方式来控制用户接入侧SDN数据转发交换机进行数据的转发。

当集中控制模块监测到主用数据中心接入SDN交换机离线后更新集中控制器中SDN交换机链路的状态，并等待智能调度模块下发指令，完成对用户接入侧SDN数据转发交换机流表的更新和对备用数据中心接入SDN交换机隔离流表的删除，以便完成容灾的倒换。

当集中控制模块监测到主用数据中心接入SDN交换机链路恢复正常后更新集中控制中主用数据中心接入SDN交换机链路的状态，并等待智能调度模块下发指令，完成对用户接入侧SDN数据转发交换机流表的更新和对备用数据中心接入SDN交换机隔离流表的增加，以便完成容灾的倒回。

(3)数据转发模块

数据转发模块为用户接入侧SDN数据转发交换机。该模块根据控制器下发的流表来进行数据的转发。

当主用数据中心接入SDN交换机的链路中断，数据转发模块在接收集中控制器下发的更新流表后，将容灾前发向主用数据中心的数据，更换端口发向备用数据中心所在的SDN交换机，完成将数据转发到备用数据中心接入SDN交换机。

当主用数据中心接入SDN交换机链路恢复，数据转发模块在接收集中控制器下发的更新流表后，将容灾后发向备用数据中心的数据，更换端口发向主用数据中心所在的SDN交换机，完成将数据转发到主用数据中心接入SDN交换机。

SDN智能调度器与SDN集中控制器之间采用OpenDaylight REST API接口进行通讯。

SDN集中控制器和主用数据中心接入SDN交换机和备用数据中心接入SDN交换机以及用户接入侧SDN数据转发交换机之间采用OpenFlow1.3协议完成通讯。

在部署SDN灾备实现时，需要在主备数据中心接入SDN交换机和用户接入侧SDN数据转发交换机上配置预置流表。包括：

在用户接入侧SDN数据转发交换机上配置相关流表包括：

建立目的地址为用户主机的流表。

建立目的地址为主用数据中心的流表。

在主用数据中心接入SDN交换机配置相关流表包括：

建立目的地址为主用数据中心的流表。

建立目的地址为用户的流表。

在备用数据中心接入SDN交换机配置相关流表包括：

建立目的地址为备用数据中西的流表。

建立目的地址为用户的流表。

建立用户隔离的drop流表。

根据该灾备系统，可以实现容灾的切换和倒回功能，具体的，如图2所示，SDN灾备实现中发生倒换的流程如下：

当主用数据中心发生容灾时，智能调度模块监听到SDN集中控制器上保存的主用数据中心接入SDN交换机链路状态发生改变。通过REST API下发指令给SDN集中控制器。下发指令包括：更新用户接入侧SDN数据转发交换机的流表、删除备用数据中心接入SDN交换机的隔离流表。

SDN集中控制器接收到指令后更新用户接入侧SDN数据转发交换机的流表，将容灾前发向主用数据中心接入SDN交换机的流表更新为发向备用数据中心接入SDN交换机，并且删除备用数据中心接入SDN交换机上预置的隔离流表。

这样在主用数据中心发生容灾时，用户访问的数据到达用户接入侧SDN数据转发交换机后，数据根据流表规则发向了备用数据中心接入SDN交换机，此时备用数据中心SDN交换机上用于隔离的流表规则被删除，数据根据预置的流表可以将数据转发到备用数据中心，从而实现SDN灾备实现中容灾的倒换过程。

SDN灾备实现中发生倒回的流程如下：

当主用数据中心发生恢复时，智能调度模块监听到SDN集中控制器上保存的主用数据中心接入SDN交换机链路状态发生改变。通过REST API下发指令给SDN集中控制器。下发指令包括：增加备用数据中心接入SDN交换机的隔离流表、更新用户接入侧SDN数据转发交换机的流表。

SDN集中控制器接收到指令后更新用户接入侧SDN数据转发交换机的流表，将容灾后发向备用数据中心接入SDN交换机的流表更新为发向主用数据中心接入SDN交换机，并且增加备用数据中心接入SDN交换机上的隔离流表。

这样在主用数据中心恢复时，用户访问的数据到达用户接入侧SDN数据转发交换机后，数据根据流表规则发向了主用数据中心接入SDN交换机，此时增加备用数据中心SDN交换机上用于隔离的流表，数据根据预置的流表可以将数据转发到主用数据中心，从而实现SDN灾备实现中容灾的倒回过程。

实施例1

在部署SDN灾备实现时，如图2所示，需要在主备数据中心接入SDN交换机B、C和用户接入侧SDN数据转发交换机上A配置预置流表。包括：

在用户接入侧SDN数据转发交换机A上配置相关流表包括：

建立目的地址为用户主机的流表。

建立目的地址为主用数据中心的流表。

在主用数据中心接入SDN交换机B配置相关流表包括：

建立目的地址为主用数据中心的流表。

建立目的地址为用户的流表。

在备用数据中心接入SDN交换机C配置相关流表包括：

建立目的地址为备用数据中心的流表。

建立目的地址为用户的流表。

建立用户隔离的drop流表。

根据该灾备系统，可以实现灾备的切换和倒回功能。

其中SDN灾备系统中发生倒换的流程如下：

当主用数据中心发生容灾时，自研的智能调度模块E监听到SDN集中控制器D上保存的主用数据中心接入SDN交换机B上链路状态发生改变。通过REST API下发指令给SDN集中控制器D。下发指令包括：

更新用户接入侧SDN数据转发交换机的流表。

删除备用数据中心接入SDN交换机B的隔离DROP流表。

SDN集中控制器D接收到指令后更新用户接入侧SDN数据转发交换机A的流表，将容灾前发向主用数据中心接入SDN交换机B的流表更新为发向备用数据中心接入SDN交换机C。

同时删除备用数据中心接入SDN交换机C上预置的隔离DROP流表。

这样在主用数据中心发生容灾时，用户访问的数据到达用户接入侧SDN数据转发交换机A后，数据根据流表规则发向了备用数据中心接入SDN交换机C，此时备用数据中心SDN交换机C上用于隔离的流表规则被删除，数据根据预置的流表可以将数据转发到备用数据中心H，从而实现SDN灾备实现中容灾的倒换过程。

SDN灾备实现中发生倒回的流程如下：

当主用数据中心发生恢复时，自研的智能调度模块E监听到SDN集中控制器D上保存的主用数据中心接入SDN交换机B链路状态发生改变。通过REST API下发指令给SDN集中控制器D。下发指令包括：

增加备用数据中心接入SDN交换机C的隔离流表。

更新用户接入侧SDN数据转发交换机A的流表。

SDN集中控制器D接收到指令后更新用户接入侧SDN数据转发交换机A的流表，将容灾后发向备用数据中心接入SDN交换机C的流表更新为发向主用数据中心接入SDN交换机B。

并且增加备用数据中心接入SDN交换机C上的隔离流表。

这样在主用数据中心恢复时，用户访问的数据到达用户接入侧SDN数据转发交换机A后，数据根据流表规则发向了主用数据中心接入SDN交换机B，此时增加备用数据中心SDN交换机C上用于隔离的流表，数据根据预置的流表可以将数据转发到主用数据中心，从而实现SDN灾备系统中容灾的倒回过程。

以上所述，仅为了解释本发明所设计的简易实施方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.基于SDN的灾备系统，其特征在于，包括智能调度模块、集中控制模块以及数据转发模块；其中，所述智能调度模块部署在智能调度层，分布在SDN集中控制器上，所述智能调度模块用于监听SDN集中控制器中保存的主用数据中心接入SDN交换机的链路状态变化，在主用数据中心发生异常和恢复异常时对SDN集中控制器下发指令，完成SDN集中控制器对SDN交换机流表的操作，从而实现容灾数据的倒换和倒回；

所述集中控制模块部署在集中控制层，分布在SDN集中控制器上，所述集中控制模块保存所辖SDN交换机的链路状态，并根据SDN智能调度器下发的指令完成所辖SDN交换机上流表的管理；通过下发流表的方式来控制用户接入侧SDN数据转发交换机进行数据的转发；

所述数据转发模块部署在用户接入侧SDN数据转发交换机上，其根据控制器下发的流表来进行数据的转发。

2.根据权利要求1所述的基于SDN的灾备系统，其特征在于，所述SDN智能调度器与SDN集中控制器之间采用OpenDaylight REST API接口进行通讯。

3.根据权利要求1所述的基于SDN的灾备系统，其特征在于，所述SDN集中控制器和主用数据中心接入SDN交换机、备用数据中心接入SDN交换机以及用户接入侧SDN数据转发交换机之间采用OpenFlow1.3协议进行通讯。

4.基于SDN的灾备系统的数据灾备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一，部署SDN灾备，在主、备数据中心接入SDN交换机和用户接入侧SDN数据转发交换机上配置预置流表；

步骤二，当主用数据中心发生容灾或者恢复时，通过智能调度模块监听到SDN集中控制器上保存的主用数据中心接入SDN交换机链路状态发生改变，通过SDN智能调度器的通讯接口下发指令给SDN集中控制器；

步骤三，所述SDN集中控制器接收到指令后更新用户接入侧SDN数据转发交换机的流表，将容灾前或者容灾后发向主用数据中心接入SDN交换机的流表更新为发向备用数据中心接入SDN交换机，并且删除或增加备用数据中心接入SDN交换机上预置的隔离流表。

5.根据权利要求4所述的基于SDN的灾备系统的数据灾备方法，其特征在于，步骤一具体指：

在用户接入侧SDN数据转发交换机上配置相关流表包括：

建立目的地址为用户主机的流表；

建立目的地址为主用数据中心的流表；

在主用数据中心接入SDN交换机配置相关流表包括：

建立目的地址为主用数据中心的流表；

建立目的地址为用户的流表；

在备用数据中心接入SDN交换机配置相关流表包括：

建立目的地址为备用数据中西的流表；

建立目的地址为用户的流表；

建立用户隔离的drop流表。

6.根据权利要求4所述的基于SDN的灾备系统的数据灾备方法，其特征在于，在所述步骤二中，当主用数据中心发生容灾时，下发指令包括：更新用户接入侧SDN数据转发交换机的流表、删除备用数据中心接入SDN交换机的隔离流表；

当主用数据中心发生恢复时，下发指令包括：增加备用数据中心接入SDN交换机的隔离流表、更新用户接入侧SDN数据转发交换机的流表。

7.根据权利要求4所述的基于SDN的灾备系统的数据灾备方法，其特征在于，在所述步骤三中，当主用数据中心发生容灾时，将容灾前发向主用数据中心接入SDN交换机的流表更新为发向备用数据中心接入SDN交换机，并且删除备用数据中心接入SDN交换机上预置的隔离流表；

当主用数据中心发生恢复时，将容灾后发向备用数据中心接入SDN交换机的流表更新为发向主用数据中心接入SDN交换机，并且增加备用数据中心接入SDN交换机上的隔离流表。