CN106506353A - 基于sdn的虚拟网络单链路故障恢复方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于SDN的虚拟网络单链路故障恢复方法及系统，属于网络虚拟化技术领域。该方法包含①在虚拟网络上设置冗余链路；②当链路失效时，首先查看冗余链路的可用性，如可用，使用冗余链路代替失效链路；③如冗余链路不可用，去除失效链路，重新计算路径，使用SDN控制器下发流表改变链路。优点在于：实现了基于SDN的虚拟网络单链路故障恢复，能快速处理占虚拟网络故障中最大部分的单链路故障。
Description
技术领域
本发明涉及网络虚拟化技术领域，特别涉及一种基于SDN的虚拟网络单链路故障恢复方法及系统。可应用于数据中心和广域网在产生单链路故障时进行快速恢复。
背景技术
虚拟网络由于链路频繁的建立和撤销，很容易产生链路故障，在故障中占大部分的是单链路故障，大约占全部故障的70%左右，解决单链路故障问题有很大的现实意义。原有的单链路故障恢复单纯依靠冗余链路，只能对关键链路进行保护，而且设置冗余链路造成的资源浪费很大，无法灵活的实现链路故障恢复。
软件定义网络的主要目标是实现路由器/交换机数据平面和控制平面的分离,控制平面提供对新架构协议、新服务应用的支持,数据平面则实现自定义的包转发动作,这样可以实现转发自定义数据包,同时更好地保证数据平面性能，只需利用SDN的基本功能，就可以实现对虚拟网络的全局管理，应用与虚拟网络故障恢复领域，可以快速的根据网络信息对故障部分进行定位并利用现有资源重新计算可用的链路已进行故障回复。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于SDN的虚拟网络单链路故障恢复方法及系统，解决了现有技术存在的上述问题。通过对虚拟网络的关键链路设置冗余，同时利用SDN的技术在非关键单链路失效时重新计算链路，实现了占虚拟网络故障大部分的单链路故障恢复功能，并兼顾了关键链路的重点保护、资源的消耗以及全局的可靠性。能够对占虚拟网络故障中大部分份额的单链路故障进行回复，保证虚拟网络的可靠性。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
基于SDN的虚拟网络单链路故障恢复方法，通过在建立虚拟网络时对一些关键的链路直接设置源地址和目的地址相同的冗余链路，在关键链路产生故障时直接用冗余链路进行故障恢复，减少了重新计算路径的过程，保证了关键业务的可靠执行，具体步骤如下：
步骤1：在虚拟网络上设置冗余链路；
步骤2：当链路失效时，首先查看冗余链路的可用性，如可用，使用冗余链路代替失效链路；
2.1、链路发生故障时，获取故障链路信息，包括源地址和目的地址以及故障链路的带宽；
2.2、根据网络信息数据库中的冗余链路信息，查找是否有满足要求的冗余链路可以用作故障恢复；
2.3、如果有可用冗余链路则用SDN控制器下发流表，将要转发到故障链路上的流量转发到冗余链路上去，如果没有可用链路则转到步骤3；
步骤3：如果没有冗余链路或者链路带宽不满足要求，去除失效链路，根据网络信息重新计算恢复链路，使恢复链路代替故障链路；
3.1、获取故障链路的信息，包括源地址和目的地址以及故障链路的带宽；
3.2 根据网络信息数据库中的信息以及故障链路的信息，使用最短路径算法，计算满足带宽要求的可用的恢复链路；
3.3 如果能够计算得出恢复链路，根据计算出的恢复链路，使用SDN控制器下发流表，将故障链路的流量转发到恢复链路上，如果不能计算出满足要求的恢复链路，则汇报故障恢复失败。
所述的在虚拟网络上设置冗余链路时，根据链路优先级，为关键链路设置冗余链路。
所述的使用冗余链路代替失效链路时，使用SDN将失效链路的流量迁移到冗余链路上。
所述的使用SDN将失效链路的流量迁移的步骤是：
A1、通过控制器检测是否有源地址和目的地址与失效链路相同的链路；
A2、检查带宽是否满足要求；
A3、修改流表，将失效链路的流量迁移到冗余链路上；在满足限制条件如带宽等要求的情况下，将流量迁移到冗余链路上；当流量迁移方法找不到冗余链路时，或冗余链路的带宽不能满足要求时，控制器统计全局拓扑情况和链路剩余带宽，重新计算路径并将流量迁移到计算得出的链路上。
使用最短路径算法计算端点和失效链路相同，并且带宽满足要求的链路，用新链路代替失效链路；如果不能得出符合要求的链路，则故障恢复失败。
本发明的另一目的在提供一种基于SDN的虚拟网络单链路故障恢复系统，包括SDN控制器，用于下发流表，控制故障恢复策略；若干个相连的SDN交换设备，分别与SDN控制器相连，接收控制器下发的流表；网络信息采集器，配合SDN控制器收集网络信息，尤其是带宽信息；恢复策略引擎，根据故障链路的情况判断如何恢复链路，在没有冗余链路的情况下，结合网络信息收集器提供的网络信息，计算恢复链路。
本发明的有益效果在于：实现了占虚拟网络故障大部分的单链路故障恢复功能，并兼顾了关键链路的重点保护、资源的消耗以及全局的可靠性。
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。
图1为本发明的基于SDN的虚拟网络单链路故障恢复方法的流程图；
图2为本发明的基于SDN的虚拟网络单链路故障恢复系统的结构图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。
参见图1所示，本发明的基于SDN的虚拟网络单链路故障恢复方法，前提为虚拟网络部署在纯SDN环境下即所有网络的交换设备均为SDN交换设备并和控制器相连，基于以上条件，系统获取全网视图，在发生故障的时候进行故障恢复。解决了虚拟网络中出现频率最大的单链路故障问题，通过在建立虚拟网络时对一些关键的链路直接设置源地址和目的地址相同的冗余链路，在关键链路产生故障时直接用冗余链路进行故障恢复，减少了重新计算路径的过程，保证了关键业务的可靠执行。通过对关键链路设置冗余链路，在失效时直接替换以保证关键业务的可靠性；对非关键业务，使用最短路径算法重新计算可用路径；使用控制器下发流表将故障链路流量迁移到备份链路上去。该方法保证了关键业务的可靠性，同时在保证全局可用性的情况下兼顾了资源的利用率，利用SDN网络可编程的灵活特性减少了冗余链路的设置数量，节约了宝贵的带宽资源。以交换设备为交换机为例，本发明的具体步骤如下：配置SDN交换设备和控制器，对虚拟网络基础环境进行设置；
步骤1：设置虚拟网络，在虚拟网络上设置冗余链路；在关键链路上设置冗余链路以保障关键业务的可靠性，冗余链路由网络工作人员根据需求提前设置，冗余链路的信息保存在网络信息数据库中
步骤2：在链路出现故障时，检查是否有冗余链路，如果有且冗余链路的带宽满足要求，使用冗余链路进行故障恢复；
2.1、链路发生故障时，获取故障链路信息，包括源地址和目的地址以及故障链路的带宽；
2.2、根据网络信息数据库中的冗余链路信息，查找是否有满足要求的冗余链路可以用作故障恢复；
2.3、如果有可用冗余链路则用SDN控制器下发流表，将要转发到故障链路上的流量转发到冗余链路上去，如果没有可用链路则转到步骤3；
步骤3：如果没有冗余链路或者链路带宽不满足要求，去除失效链路，根据网络信息重新计算恢复链路，使恢复链路代替故障链路；
3.1、获取故障链路的信息，包括源地址和目的地址以及故障链路的带宽；
3.2 根据网络信息数据库中的信息以及故障链路的信息，使用最短路径算法，计算满足带宽要求的可用的恢复链路；
3.3 如果能够计算得出恢复链路，根据计算出的恢复链路，使用SDN控制器下发流表，将故障链路的流量转发到恢复链路上，如果不能计算出满足要求的恢复链路，则汇报故障恢复失败。
步骤4：将故障恢复的结果汇报给恢复策略引擎，如果成功则更新全局网络信息，如果恢复失败则视情况采用减少带宽要求或者更换计算恢复链路的策略。
所述的在虚拟网络上设置冗余链路时，根据链路优先级，为关键链路设置冗余链路。
所述的使用冗余链路代替失效链路时，使用SDN将失效链路的流量迁移到冗余链路上。
所述的使用SDN将失效链路的流量迁移的步骤是：
A1、通过控制器检测是否有源地址和目的地址与失效链路相同的链路；
A2、检查带宽是否满足要求；
A3、修改流表，将失效链路的流量迁移到冗余链路上；在满足限制条件如带宽等要求的情况下，将流量迁移到冗余链路上；当流量迁移方法找不到冗余链路时，或冗余链路的带宽不能满足要求时，控制器统计全局拓扑情况和链路剩余带宽，重新计算路径并将流量迁移到计算得出的链路上。
使用最短路径算法计算端点和失效链路相同，并且带宽满足要求的链路，用新链路代替失效链路；如果不能得出符合要求的链路，则故障恢复失败。
对非关键链路，不设置冗余链路，利用SDN可对网络编程的特性，计算可用链路并利用流量迁移方法将故障链路的流量迁移到计算出的流量上去，具体实施方法如下：
B1.去除物理网络中的故障链路，根据现有网络的可用资源，生成网络资源图；
B2.根据网络资源图，计算源地址和目的地址和故障链路一致，带宽满足要求的链路，作为恢复链路；
B3.使用上面提到的流量迁移方法将故障链路的流量迁移到恢复链路上去。
参见图2所示，本发明的基于SDN的虚拟网络单链路故障恢复系统，包括SDN控制器，用于下发流表，控制故障恢复策略；若干个相连的SDN交换设备，分别与SDN控制器相连，接收控制器下发的流表；网络信息采集器，配合SDN控制器收集网络信息，尤其是带宽信息；恢复策略引擎，根据故障链路的情况判断如何恢复链路，在没有冗余链路的情况下，结合网络信息收集器提供的网络信息，计算恢复链路。
综上所述，本发明提供了一种基于SDN的虚拟网络单链路故障恢复方法及系统，在虚拟网络的故障恢复中引入了SDN，能够灵活的实现虚拟网络可靠性，在全局可靠的情况下，保证了关键链路的快速恢复，同时，也兼顾了可靠性和网络资源的利用率。
以上所述仅为本发明的优选实例而已，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。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于SDN的虚拟网络单链路故障恢复方法，其特征在于：通过在建立虚拟网络时对一些关键的链路直接设置源地址和目的地址相同的冗余链路，在关键链路产生故障时直接用冗余链路进行故障恢复，减少了重新计算路径的过程，保证了关键业务的可靠执行，具体步骤如下：
步骤1：在虚拟网络上设置冗余链路；
步骤2：当链路失效时，首先查看冗余链路的可用性，如可用，使用冗余链路代替失效链路；
2.1、链路发生故障时，获取故障链路信息，包括源地址和目的地址以及故障链路的带宽；
2.2、根据网络信息数据库中的冗余链路信息，查找是否有满足要求的冗余链路可以用作故障恢复；
2.3、如果有可用冗余链路则用SDN控制器下发流表，将要转发到故障链路上的流量转发到冗余链路上去，如果没有可用链路则转到步骤3；
步骤3：如果没有冗余链路或者链路带宽不满足要求，去除失效链路，根据网络信息重新计算恢复链路，使恢复链路代替故障链路；
3.1、获取故障链路的信息，包括源地址和目的地址以及故障链路的带宽；
3.2 根据网络信息数据库中的信息以及故障链路的信息，使用最短路径算法，计算满足带宽要求的可用的恢复链路；
3.3 如果能够计算得出恢复链路，根据计算出的恢复链路，使用SDN控制器下发流表，将故障链路的流量转发到恢复链路上，如果不能计算出满足要求的恢复链路，则汇报故障恢复失败。
2.根据权利要求1所述的基于SDN的虚拟网络单链路故障恢复方法，其特征在于：所述的在虚拟网络上设置冗余链路时，根据链路优先级设置冗余链路。
3.根据权利要求1所述的基于SDN的虚拟网络单链路故障恢复方法，其特征在于：所述的使用冗余链路代替失效链路时，使用SDN将失效链路的流量迁移到冗余链路上。
4.根据权利要求3所述的基于SDN的虚拟网络单链路故障恢复方法，其特征在于：所述的使用SDN将失效链路的流量迁移的步骤是：
A1、通过控制器检测是否有源地址和目的地址与失效链路相同的链路；
A2、检查带宽是否满足要求；
A3、修改流表，将失效链路的流量迁移到冗余链路上；在满足限制条件要求的情况下，将流量迁移到冗余链路上；当流量迁移方法找不到冗余链路时，或冗余链路的带宽不能满足要求时，控制器统计全局拓扑情况和链路剩余带宽，重新计算路径并将流量迁移到计算得出的链路上。
5.根据权利要求4所述的基于SDN的虚拟网络单链路故障恢复方法，其特征在于：使用最短路径算法计算端点和失效链路相同，并且带宽满足要求的链路，用新链路代替失效链路；如果不能得出符合要求的链路，则故障恢复失败。
6.一种基于SDN的虚拟网络单链路故障恢复系统，其特征在于：包括SDN控制器，用于下发流表，控制故障恢复策略；若干个相连的SDN交换设备，分别与SDN控制器相连，接收控制器下发的流表；网络信息采集器，配合SDN控制器收集网络信息，尤其是带宽信息；恢复策略引擎，根据故障链路的情况判断如何恢复链路，在没有冗余链路的情况下，结合网络信息收集器提供的网络信息，计算恢复链路。
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