CN106341324B - Sdn和nfv融合网络动态建立sdn控制器的方法 - Google Patents

Sdn和nfv融合网络动态建立sdn控制器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种SDN和NFV融合网络动态建立SDN控制器的方法，其中包括虚拟交换机接收数据包；虚拟交换机判断该数据包是否跨子网络/簇内传输，如果是，则中央SDN控制器进行路由计算并下发流表，否则虚拟交换机判断子网络/簇中是否有SDN控制器，如果是，则子网络/簇SDN控制器进行路由计算并下发流表，否则中央SDN控制器在该子网络/簇内建立SDN控制器；虚拟交换机接收流表，转发数据包。采用该种SDN和NFV融合网络动态建立SDN控制器的方法，显著降低中央SDN控制器的负载，提高业务的QoS；子网络/簇的SDN控制器按照on‑demand的模式创建，节省物理资源，保证VNF的资源占用；有效提高子网络/簇内部数据传输的效率和QoS。

Description

SDN和NFV融合网络动态建立SDN控制器的方法
技术领域
本发明涉及SDN技术领域领域，尤其涉及SDN控制器技术领域，具体是指一种SDN和NFV融合网络动态建立SDN控制器的方法。
背景技术
SDN(软件定义网络)控制器必须能很好的进行网络资源调度和控制，SDN的网络控制技术需要对整个网络中的设备层进行管控与调度，包括链路发现、拓扑管理、策略制定、表项下发等。其中链路发现和拓扑管理主要是对底层交换设备上报信息进行统一监控和统计；而策略制定和表项下发则是对网络设备进行统一控制。
在引入Openflow技术后，其基于流表项匹配进行转发的机制需要将相关信息上传至SDN控制器，SDN控制器进行路由计算之后，将流表下发到vSwitch(虚拟交换机)。在现有SDN网络中，SDN控制器对网络进行链路发现的过程如下。在这种情况下，vSwitch会通过一个packet-in消息将首个数据包发送给SDN控制器，SDN控制器在收到packet-in消息后，会对数据包进行分析并在其保存的“链路发现表”中创建2台vSwitch之间的链接记录。SDN控制器将该配置信息下发到2台vSwitch上，然后再将数据包通过pakcket-out消息发送回该vSwitch。
网络中其他vSwitch也都采用相同的方式向SDN控制器发送packet-in消息，因此SDN控制器就能够创建完整的网络拓扑视图，基于这样的视图，SDN控制器可以根据业务应用的流量需求，为每台vSwitch推送下发不同的流表项。然而该机制会导致SDN控制器压力变大，容易造成QoS方面的瓶颈。尤其是在大型网络中，涉及到大量的vSwitch的情况下，大量的vSwitch和SDN控制器之间的大量的数据包的交互，会导致SDN控制器的性能下降，从而影响数据传输的QoS(Quality of Service，服务质量)。
虽然可以通过创建多个SDN控制器，分布式的进行部署，以降低SDN控制器的性能瓶颈，但无疑会占用更多的物理资源。而一旦网络进行虚拟化后，例如网络单元NFV化后，大量的VNF(虚拟的网络功能)也需要占用大量的虚拟资源。因此，一旦建立多个分布式的SDN控制器，将会降低VNF的性能，需要一个优化的SDN控制器和VNF资源占用的方法。本发明即为了解决这个问题。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现解决SDN/NFV系统中SDN性能瓶颈问题、优化网络架构、优化物理/虚拟资源分配的SDN和NFV融合网络动态建立SDN控制器的方法。
为了实现上述目的，本发明具有如下构成：
该SDN和NFV融合网络动态建立SDN控制器的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)虚拟交换机接收数据包；
(2)虚拟交换机判断该数据包是否跨子网络/簇内传输，如果是，则继续步骤(3)，否则继续步骤(4)；
(3)中央SDN控制器进行路由计算并下发流表，然后继续步骤(7)；
(4)虚拟交换机判断子网络/簇中是否有SDN控制器，如果是，则继续步骤(5)，否则继续步骤(6)；
(5)子网络/簇SDN控制器进行路由计算并下发流表，然后继续步骤(7)；
(6)中央SDN控制器在该子网络/簇内建立SDN控制器，然后继续步骤(5)；
(7)虚拟交换机接收流表，转发数据包。
较佳地，所述的步骤(6)，包括以下步骤：
(6-1)中央SDN控制器评估子网络/簇的资源占用情况；
(6-2)中央SND控制器判断是否在该子网络/簇内建立SDN控制器，如果是，则继续步骤(6-3)，否则继续步骤(3)；
(6-3)在该子网络/簇内建立SDN控制器，然后继续步骤(7)。
更佳地，所述的步骤(1)之前，包括以下步骤：
(0)所述的中央SDN控制器通过与管理与MANO的交互，周期性地了解各个子网络/簇的资源占用情况。
较佳地，所述的步骤(2)具体为：
虚拟交换机接收到需转发的数据包后，依据其存储的路由表，判断该数据包的目的地是在子网络/簇内还是需要跨子网络/簇，如果是需要跨子网络/簇，则继续步骤(3)，如果是在子网络/簇内，则继续步骤(4)。
较佳地，所述的步骤(7)之后，还包括以下步骤：
(8-1)在子网络/簇中的SDN控制器存在的情况下，数据包下发完毕后，该SDN控制器开启一计时器；
(8-2)SDN控制器判断是否接收到新的数据包，如果是，则继续步骤(5)，否则继续步骤(8-3)；
(8-3)SDN控制器判断是否计时器是否到期，如果是，则继续步骤(8-5)，否则继续步骤(8-4)；
(8-4)SDN控制器将活跃状态信息发送至虚拟交换机，然后继续步骤(8-2)；
(8-5)SDN控制器自动关闭并释放出占用的物理资源。
更佳地，所述的步骤(8-5)，包括以下步骤：
(8-5-1)SDN控制器发送失活状态信息至虚拟交换机；
(8-5-2)SDN控制器自动关闭并释放出占用的物理资源；
(8-5-3)虚拟交换机中在存储的路由表中删除该子网络/簇中SDN控制器的信息。
采用了该发明中的SDN和NFV融合网络动态建立SDN控制器的方法，具有如下有益效果：
(1)显著降低中央SDN控制器的负载，提高业务的QoS；
(2)子网络/簇的SDN控制器按照on-demand的模式创建，节省物理资源，保证VNF的资源占用；
(3)有效提高子网络/簇内部数据传输的效率和QoS。
附图说明
图1为本发明的SDN和NFV融合网络动态建立SDN控制器的方法
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的技术方案对整个复杂网络进行重新划分，形成多个子网络/簇，该划分原则可以基于地理位置，所用虚拟化技术等等。
采用分层方式部署SDN控制器，部署一个中央控制的SDN控制器，以及每个子网络/簇中on-demand的SDN控制器。
中央的SDN控制器通过与MANO(Management and Orchestration，管理与编排)的交互，周期性的了解每个子网络/簇的资源占用情况。
子网络/簇中的vSwitch接收到需转发的数据包后，依据其存储的路由表，判断该数据包的目的地是该子网络/簇内还是需要跨子网络/簇。
如果需要跨子网络/簇进行数据传输，那么vSwitch将该packet-in数据包直接上传至中央控制的SDN控制器，由中央控制的SDN控制器进行路由计算及流表下发。子网络/簇中不建立SDN控制器，从而可以在子网络/簇中释放更多的物理资源用于VNF的建立。
如果只需要在子网络/簇中进行数据传输，则可以在该子网络/簇内，某空闲的物理资源上建立该子网络/簇的SDN控制器，主要负责在子网络/簇内的控制功能，包括子网络/簇内的路由计算和流表下发。
在建立子网络/簇的SDN控制器的时候，可以依据该子网络/簇内的物理资源空闲情况，以及虚拟资源占用情况，可以使用空闲的物理资源，也可以关闭业务优先级低或功能优先级低的VNF以释放其占用的虚拟资源及物理资源，从而用于建立该子网络/簇的SDN控制器。
子网络/簇的SDN控制器的建立和关闭可以通过设立Timer，以及与该子网络/簇的vSwitch之间的信令交互来决定。
子网络/簇中的SDN控制器如果已经存在的情况下，在最后一个数据包下发完毕后，该SDN控制器将开启一个Timer，并在该Timer有效期内，周期性的将其ActiveIndication广播到该子网络/簇内部所有vSwitch。
子网络/簇中的SDN控制器如果在该Timer到期的时候，还没有收到任何一个vSwitch发送的packet-in数据包，则判断为该子网络/簇内部之间没有数据进行转发，将发送InactiveIndication广播信息提示其将关闭，然后自动关闭并释放出占用的物理资源，以用于建立其他的VNF。
子网络/簇中的vSwitch接收到子网络/簇的SDN控制器的Active Indication广播信息后，将其存储在路由表中，并将其状态设置为Active。
子网络/簇中的vSwitch接收到子网络/簇的SDN控制器的Inactive Indication广播信息后，将在其存储的路由表中，删除该子网络/簇的SDN控制器的信息。
子网络/簇中的vSwitch收到数据包，且该数据包只是在该子网络/簇内部传输，即该数据传输的两个端点都在该子网络/簇中，该vSwitch将检查其存储的路由表，是否存在状态信息为Active的子网络/簇的SDN控制器：
如果存在，该vSwitch将packet-in数据包发送至该子网络/簇的SDN控制器进行处理，而不用经过中央的SDN控制器；
如果不存在，该vSwitch将packet-in数据包发送至中央的SDN控制器，中央的SDN控制器将评估该子网络/簇的资源占用情况，并判定是否建立该子网络/簇的SDN控制器
如果判定建立该子网络/簇的SDN控制器，中央的SDN控制器将根据该子网络/簇的资源占用情况，利用空闲物理资源或者通知MANO关闭某些VNF占用的资源，用以建立该子网络/簇的SDN控制器；
如果判定不必建立该子网络/簇的SDN控制器，中央的SDN控制器将承担该数据传输的控制功能，进行路由计算，并通过packet-out消息将流表发送给该vSwitch。
采用了该发明中的SDN和NFV融合网络动态建立SDN控制器的方法，具有如下有益效果：
(1)显著降低中央SDN控制器的负载，提高业务的QoS；
(2)子网络/簇的SDN控制器按照on-demand的模式创建，节省物理资源，保证VNF的资源占用；
(3)有效提高子网络/簇内部数据传输的效率和QoS。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (5)

1.一种SDN和NFV融合网络动态建立SDN控制器的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
(1)虚拟交换机接收数据包；
(2)虚拟交换机判断该数据包是否跨子网络/簇内传输，如果是，则继续步骤(3)，否则继续步骤(4)；
(3)中央SDN控制器进行路由计算并下发流表，然后继续步骤(7)；
(4)虚拟交换机判断子网络/簇中是否有SDN控制器，如果是，则继续步骤(5)，否则继续步骤(6)；
(5)子网络/簇SDN控制器进行路由计算并下发流表，然后继续步骤(7)；
(6)中央SDN控制器在该子网络/簇内建立SDN控制器，然后继续步骤(5)；
(7)虚拟交换机接收流表，转发数据包；
所述的步骤(6)，包括以下步骤：
(6-1)中央SDN控制器评估子网络/簇的资源占用情况；
(6-2)中央SND控制器判断是否在该子网络/簇内建立SDN控制器，如果是，则继续步骤(6-3)，否则继续步骤(3)；
(6-3)在该子网络/簇内建立SDN控制器，然后继续步骤(7)。
2.根据权利要求1所述的SDN和NFV融合网络动态建立SDN控制器的方法，其特征在于，所述的步骤(1)之前，包括以下步骤：
(0)所述的中央SDN控制器通过与管理与MANO的交互，周期性地了解各个子网络/簇的资源占用情况。
3.根据权利要求1所述的SDN和NFV融合网络动态建立SDN控制器的方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体为：
虚拟交换机接收到需转发的数据包后，依据其存储的路由表，判断该数据包的目的地是在子网络/簇内还是需要跨子网络/簇，如果是需要跨子网络/簇，则继续步骤(3)，如果是在子网络/簇内，则继续步骤(4)。
4.根据权利要求1所述的SDN和NFV融合网络动态建立SDN控制器的方法，其特征在于，所述的步骤(7)之后，还包括以下步骤：
(8-1)在子网络/簇中的SDN控制器存在的情况下，数据包下发完毕后，该SDN控制器开启一计时器；
(8-2)SDN控制器判断是否接收到新的数据包，如果是，则继续步骤(5)，否则继续步骤(8-3)；
(8-3)SDN控制器判断是否计时器是否到期，如果是，则继续步骤(8-5)，否则继续步骤(8-4)；
(8-4)SDN控制器将活跃状态信息发送至虚拟交换机，然后继续步骤(8-2)；
(8-5)SDN控制器自动关闭并释放出占用的物理资源。
5.根据权利要求4所述的SDN和NFV融合网络动态建立SDN控制器的方法，其特征在于，所述的步骤(8-5)，包括以下步骤：
(8-5-1)SDN控制器发送失活状态信息至虚拟交换机；
(8-5-2)SDN控制器自动关闭并释放出占用的物理资源；
(8-5-3)虚拟交换机中在存储的路由表中删除该子网络/簇中SDN控制器的信息。
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