CN107508730B - 一种基于sdn网络的数据中心互联方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于SDN网络的数据中心互联方法，所述SDN网络包括控制器以及与所述控制器连接的多个SDN转发设备，所述方法包括：获取数据中心互联链路的控制策略，所述数据中心互联链路的控制策略中包含每个数据中心的出口SDN转发设备的控制策略；获取所有所述SDN转发设备之间的直连链路；根据所述每个数据中心的出口SDN转发设备获取数据中心互联链路的路径；计算所述直连链路的链路质量指数；根据所述直连链路质量指数计算所述数据中心互联链路的路径的路径质量指数；根据所述控制策略和所述路径质量指数对所述数据中心互联链路进行控制。本发明还公开了一种基于SDN网络的数据中心互联装置。通过实施上述方案，可以方便灵活、高效的对数据中心之间的互联链路进行调节。

Description

一种基于SDN网络的数据中心互联方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于SDN网络的数据中心互联方法及装置。

背景技术

SDN(Software Defined Network,软件定义网络)是一种新型网络创新架构，其中一种核心技术是OpenFlow技术，该技术通过将网络设备控制面与转发面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，为网络应用的创新提供了良好的技术条件。

OpenFlow是一种新型网络技术，该技术通过流表实现用户或程序对网络处理行为的控制。OpenFlow络实现了数据转发层和控制层的分离。其中OpenFlow交换机实现数据层的转发，SDN控制器实现控制层的功能。控制器通过OpenFlow协议对SDN转发设备(OpenFlow交换机)进行控制，从而实现对整个网络进行集中控制。

现代的数据中心早已不是一座孤立的机房，一个数据中心可以包含很多个分支数据中心，可以说是一个数据中心群，这些分支数据中心所处的位置不同，却可以通过网络互联起来，共同为外界提供服务。像阿里、腾讯、百度等这些大型互联网公司，为了提升客户体验，会在很多城市建立自己的数据中心，以便满足不同地区的客户访问、接入的需求，数据中心早已不再局限于一座或几座机房。这些数据中心要协同运转，就需要相互之间交互信息，这就有了互连需求，即DCI(数据中心互联)，即Data Center Interconnection，这里囊括了物理网络层面和逻辑网络层面的互联。要实现不同地域的数据中心互联，有多种方式：可以直接Internet互联，可以使用运营商专线互连，也可以使用光纤直连，还可以增加一些加密手段，防止传输的数据泄露，衍生出了很多新的技术。

而传统的数据中心或者区域网络的互联主要使用的技术包括：专线和物理层直连技术：MPLS、DWDM、裸光纤等；隧道技术：GRE、IPSEC、L2TP等；大二层互联技术：VXLAN等。而此类传统技术存在着如下问题，比如：配置不灵活：上述传统DCI技术都是基于固定配置，改变参数需要人工操作，慢、易出错；实现DC间的大二层困难：云等新业务的出现常常要求多DC间的二层互联，原有技术配置不灵活；基于链路的流量调度不灵活，特别在二层三层混合的情况下；多租户、多业务的流量灵活调度不灵活：具有不同优先级组合、不同业务类型的流量调度也是基于固定的配置，造成用户体验差；增值业务提供能力不足：用户不满足于简单的连接业务，希望增加防火墙、DPI、NAT、IPS、流量清洗、加速、网络代理、上网行为分析、大数据等增值业务，原有技术难以灵活配置和交付增值业务服务，特别是跨DC的协同增值业务能力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于SDN网络的数据中心互联方法及装置，进而可以灵活、高效的管理数据中心的互联链路。

本发明实施方式中提供的一种基于SDN网络的数据中心互联方法，所述SDN网络包括控制器以及与所述控制器连接的多个SDN转发设备，其特征在于，所述方法包括：获取数据中心互联链路的控制策略，所述数据中心互联链路控制策略中包含每个数据中心的出口SDN转发设备；获取所有所述SDN转发设备之间的直连链路；根据所述每个数据中心的出口SDN转发设备获取数据中心互联链路的路径；计算所述直连链路的链路质量指数；根据所述链路质量指数计算所述数据中心互联链路的路径的路径质量指数；根据所述控制策略和所述路径质量指数对所述数据中心互联链路进行控制。

可选的，所述获取数据中心互联链路的控制策略的步骤包括：接收用户的策略输入和/或预设触发条件的触发。

可选的，所述获取所述SDN转发设备之间的直连链路的步骤包括：通过所述控制器分别向相互直连的两个所述SDN转发设备发送链路发现报文；记录相互直连的两个所述SDN转发设备接收所述链路发现报文的物理端口；根据所述物理端口获取相互直连的两个所述SDN转发设备的直连链路。

可选的，所述计算所述直连链路的链路质量指数的步骤包括：获取所述直连链路上的最大带宽、丢包率、包延迟、包长统计数据及吞吐量；根据所述最大带宽、丢包率、包延迟、包长统计数据及吞吐量计算所述直连链路的链路质量指数。

可选的，所述根据所述链路质量指数计算所述数据中心互联链路的路径的路径质量指数的步骤包括：将所述所有路径中的每条路径上的直连链路的链路质量指数进行相加以获取所述所有路径中的每条路径的路径质量指数。

本发明实施方式中提供的一种基于SDN网络的数据中心互联装置，所述SDN网络包括控制器以及与所述控制器连接的多个SDN转发设备，其特征在于，所述基于SDN网络的数据中心互联装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于SDN网络的数据中心互联程序，所述基于SDN网络的数据中心互联程序被所述处理器执行时实现如下步骤：获取数据中心互联链路的控制策略，所述数据中心互联链路控制策略中包含每个数据中心的出口SDN转发设备；获取所有所述SDN转发设备之间的直连链路根据所述每个数据中心的出口SDN转发设备获取数据中心互联链路的路径；计算所述直连链路的链路质量指数；根据所述链路质量指数计算所述数据中心互联链路的路径的路径质量指数；根据所述控制策略和所述路径质量指数对所述数据中心互联链路进行控制。

可选的，所述处理器还用于执行所述通信程序，以实现如下步骤：

接收用户的策略输入和/或预设触发条件的触发。

可选的，所述处理器还用于执行所述通信程序，以实现如下步骤：通过所述控制器分别向相互直连的两个所述SDN转发设备发送链路发现报文；记录相互直连的两个所述SDN转发设备接收所述链路发现报文的物理端口；根据所述物理端口获取相互直连的两个所述SDN转发设备的直连链路。

可选的，所述处理器还用于执行所述通信程序，以实现如下步骤：获取所述直连链路上的最大带宽、丢包率、包延迟、包长统计数据及吞吐量；根据所述最大带宽、丢包率、包延迟、包长统计数据及吞吐量计算所述直连链路的链路质量指数。

可选的，所述处理器还用于执行所述通信程序，以实现如下步骤：将所述数据中心互联链路的路径中的每条路径上的直连链路的链路质量指数进行相加以获取所述数据中心互联链路的路径中的每条路径的路径质量指数。

上述基于SDN网络的数据中心互联方法及装置，可以根据用户预先输入的数据中心互联链路的控制策略或者根据预设条件的触发实现了数据中心链路的便捷性和灵活性的调控。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明一种基于SDN网络的数据中心互联装置10一实施方式的应用环境图。

图2为本发明一种基于SDN网络的数据中心互联方法一实施方式的流程图。

图3为基于图2的进一步流程说明图。

图4为基于图2的进一步流程说明图。

图5为本发明一种基于SDN网络的数据中心互联装置10一实施方式的模块图。

主要元件符号说明

基于SDN网络的数据中心互联装置 10

数据中心 1

SDN转发设备 2

SDN控制器 3

主机 4

存储器 100

处理器 102

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一种基于SDN网络的数据中心互联装置10一实施方式的应用环境图。在图1中，多个数据中心1(包括多个主机4)通过网络实现相互的连接，数据中心的SDN转发设备2连接至控制器(SDN控制器3)。其中多个数据中心1一般是租用运营商的网络连接，连接方式有MPLS或SDH等，这些连接视为隧道。所以，数据中心1之间可以看成是点对点或点对多点的隧道。另外，上述SDN转发设备2放置于数据中心1出口的位置(逻辑上位于出口，因为物理连接上可能会有适配上述隧道的设备)，这些位于出口位置的SDN转发设备2连接SDN控制器3，进而其中基于SDN网络的数据中心互联装置10实现对数据中心1之间链路的统一、智能管理功能。

图2为本发明一种基于SDN网络的数据中心互联方法一实施方式的流程图。通过实施所述基于SDN网络的数据中心互联方法，实现对数据中心1之间链路的统一、智能管理。

在步骤S200，获取数据中心互联链路的控制策略，所述数据中心互联链路控制策略中包含每个数据中心1的出口的SDN转发设备2的控制策略。其中所述控制策略包括租户业务类型策略配置(例如语音、数据、视频等)、链路管理需求(例如VXLAN、VLAN、QinQ等)、用户级别配置(例如金牌用户、银牌用户、铜牌用户等)。而具体获取数据中心互联链路的控制策略的具体方式可以是通过接收用户的策略输入和/或预设触发条件的触发，而所谓预设触发条件的触发指的是链路质量的变化，比如某些链路的中断等等。

在步骤S202，获取所有所述SDN转发设备2之间的直连链路。在本实施方式中，各个数据中心1之间互联的路径中存在很多SDN转发设备2，而这些SDN转发设备2之间直接连接的链路称之为直连链路。

在步骤S204，根据所述每个数据中心的出口的SDN转发设备2获取数据中心互联链路的路径。在本实施方式中，由于每台SDN转发设备2均连接SDN控制器3，一旦控制器3定义了哪台SDN转发设备是哪个数据中心的出口设备之后，结合步骤S202获取的信息即可得到任意两个数据中心之间的所有路径。

在步骤S206，计算所述直连链路的链路质量指数。在本实施方式中，所述直连链路的链路质量指数可以通过链路检测的手段进行计算。具体计算流程参见后文。

在步骤S208，根据所述链路质量指数计算所述数据中心互联链路的路径的路径质量指数。在本实施方式中，将所述数据中心1互联链路的路径中的每条路径上的直连链路的链路质量指数进行相加以获取所述数据中心互联链路的路径中的每条路径的路径质量指数。

在步骤S210，根据所述控制策略和所述路径质量指数对所述数据中心互联链路进行控制。在本实施方式中，满足所述控制策略的数据中心互联链路的路径可能很多，故仅仅基于上述控制策略并不能很好的智能的控制数据中心的互联链路，而此时再结合实时获取的数据中心互联链路的路径的路径质量指数，选择最佳的数据中心互联链路进行切换或开启。

图3为基于图2的进一步流程说明图。具体而言，图3是针对图2中步骤S202的进一步说明。即通过所述SDN控制器3分别向相互直连的两个所述SDN转发设备2发送链路发现报文；记录相互直连的两个所述SDN转发设备2接收所述链路发现报文的物理端口；根据所述物理端口获取相互直连的两个所述SDN转发设备2的直连链路。下面图3就以两个SDN转发设备2(下文称之为SDN转发设备21和SDN转发设备22)和一个SDN控制器3为例解释说明如何获取SDN转发设备2之间的直连链路。

在步骤S300，SDN控制器3针对SDN转发设备21发出带有该设备唯一标识信息的链路发现报文并要求其广播到所有端口。

在步骤S302，SDN转发设备21收到上述链路发现报文后，广播该链路发现报文。

在步骤S304，与SDN转发设备21相邻并连接的收到该报文的SDN设备22将收到的报文后，发送该报文到SDN控制器3。

在步骤S306，SDN控制器3收到该链路发现报文并识别报文中的设备唯一编号和上传该报文的设备编号及SDN转发设备22收到该报文的端口。记录连接关系：SDN转发设备22的x口连接SDN转发设备1。

在步骤S308，针对SDN转发设备22发出带有该设备唯一标识信息的链路发现报文并要求其广播到所有端口，SDN转发设备22收到链路发现报文后广播到所有端口。

在步骤S310，SDN转发设备21收到了该报文后，将带有收到该报文端口的信息连同该报文上传到SDN控制器3，SDN控制器3获得连接关系：SDN转发设备21的y口连接了SDN转发设备22。

在步骤S320，获得SDN转发设备21和SDN转发设备22的连接关系，即SDN转发设备21的y口连接了SDN转发设备22的x口。

图4为针对图2所述流程的进一步说明，具体而言，图4详细描述了图2中S206，即获取所述直连链路上的最大带宽、丢包率、包延迟、包长统计数据及吞吐量；根据所述最大带宽、丢包率、包延迟、包长统计数据及吞吐量计算所述直连链路的链路质量指数。下文将仍然以两个SDN转发设备(21、22)为例进行说明。

在步骤S400，SDN控制器3向SDN转发设备21下发带有时间戳(Time_Stamp)的链路质量探测报文，并令其发到y口。

在步骤S402，SDN转发设备21收到该报文后，匹配流表1，通过y口向SDN转发设备22发送该报文。

在步骤S404，SDN转发设备22的x口收到该报文后，上传该报文到SDN控制器3。

在步骤S406，SDN控制器3收到该链路质量探测报文，比较报文中的时间戳(Time_Stamp)同自身的时间基准，计算端口y到端口x链路的延迟delay。

在步骤S408，通过上述延迟计算的方法发送和接收报文统计SDN转发设备21和SDN转发设备22直连链路的丢包率。通过监控SDN转发设备21和SDN转发设备22之间链路上的流量统计包长和吞吐量。根据上述丢包率、吞吐量、包延迟、包长统计和链路本身的最大带宽数据计算上述直连链路的链路质量指数，具体参见如下公式进行计算：每两个节点之间质量链路的链路质量指数会归一化为一个weight参数，weight＝(1-k)*(x+(n/N)**(10/(1-n)))+k*t+m*(1/los)+z；其中x标识该链路属性，例如主链路x＝1，备链路x＝3；k表征该链路延迟的加权k≥0，例如k＝0则不计算延迟；t为测量得到的链路延迟；m表征该链路丢包率的加权m≥0，例如m＝0则不计算链路丢包率；los为测量得到的丢包率，1/los为丢包率倒数；n为当前链路的使用率(n＝吞吐量/链路最大带宽)，N为设定的链路使用率阀值；z为其他扩展加权参数，例如包长统计数据。

上述计算直连链路的链路质量指数的过程中，如果两个SDN转发设备2之间的直连链路不通，该链路仍然存在一个链路质量指数去表征此种情形下的链路指数。

图5为本发明一种基于SDN网络的数据中心互联装置10一实施方式的模块图。其中基于SDN网络的数据中心互联装置10包括存储器100、处理器102及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于SDN网络的数据中心互联程序，所述基于SDN网络的数据中心互联程序被所述处理器102执行时实现如下步骤：

获取数据中心互联链路的控制策略，所述数据中心互联链路控制策略中包含每个数据中心的出口SDN转发设备的控制策略；

获取所有所述SDN转发设备之间的直连链路；

依据位于所述每个数据中心的出口SDN转发设备获取数据中心互联链路的路径；

计算所述直连链路的链路质量指数；

根据所述链路质量指数计算所述数据中心互联链路的路径所有路径的路径质量指数；

根据所述控制策略和所述路径质量指数对所述数据中心互联链路进行控制。

优选的，所述处理器还用于执行所述通信程序，以实现如下步骤：

接收用户的策略输入和/或预设触发条件的触发。其中所述控制策略包括租户业务类型策略配置(例如语音、数据、视频等)、链路管理需求(VXLAN、VLAN、QinQ等)、用户级别配置(例如金牌用户、银牌用户、铜牌用户等)。而所谓的预设条件的触发，指的是某条链路断路的情况或者其他链路异常情况。

优选的，所述处理器还用于执行所述通信程序，以实现如下步骤：通过所述控制器分别向相互直连的两个所述SDN转发设备发送链路发现报文；记录相互直连的两个所述SDN转发设备接收所述链路发现报文的物理端口；根据所述物理端口获取相互直连的两个所述SDN转发设备的直连链路。即获取SDN转发设备之间的直连链路，其具体的举例说明参见上述图3的说明，此处便不再多做赘述。

优选的，所述处理器还用于执行所述通信程序，以实现如下步骤：获取所述直连链路上的最大带宽、丢包率、包延迟、包长统计数据及瞬时吞吐量；根据所述最大带宽、丢包率、包延迟、包长统计数据及瞬时吞吐量计算所述直连链路的链路质量指数。其举例说明参见上述图4说明，此处便不再多做赘述。

优选的，所述处理器还用于执行所述通信程序，以实现如下步骤：将所述数据中心互联链路的路径中的每条路径上的直连链路的链路质量指数进行相加以获取所述数据中心互联链路的路径中的每条路径的路径质量指数。

基于上述实施例的另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或多个处理器执行，以实现上述基于SDN网络的数据中心的互联方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于SDN网络的数据中心互联方法，所述SDN网络包括控制器以及与所述控制器连接的多个SDN转发设备，其特征在于，所述方法包括：

获取数据中心互联链路的控制策略，所述数据中心互联链路的控制策略中包含每个数据中心的出口的SDN转发设备；

获取所有所述SDN转发设备之间的直连链路；

根据所述每个数据中心的出口的SDN转发设备获取数据中心互联链路的路径；

计算所述直连链路的链路质量指数；

根据所述链路质量指数计算所述数据中心互联链路的路径的路径质量指数；

根据所述控制策略和所述路径质量指数对所述数据中心互联链路进行控制；

所述计算所述直连链路的链路质量指数的步骤包括：获取所述直连链路上的最大带宽、丢包率、包延迟、包长统计数据及吞吐量；根据所述最大带宽、丢包率、包延迟、包长统计数据及吞吐量计算所述直连链路的链路质量指数，所述直连链路的链路质量指数会归一化为一个weight参数，weight＝(1-k)*(x+(n/N)**(10/(1-n)))+k*t+m*(1/los)+z，x标识该链路属性，k表征该链路延迟的加权，t为测量得到的链路延迟，m表征该链路丢包率的加权，los为测量得到的丢包率，n为当前链路的使用率，N为设定的链路使用率阀值，z为其他扩展加权参数；

所述根据所述链路质量指数计算所述数据中心互联链路的路径的路径质量指数的步骤包括：将所有路径中的每条路径上的直连链路的链路质量指数进行相加以获取所述所有路径中的每条路径的路径质量指数。

2.如权利要求1所述的基于SDN网络的数据中心互联方法，其特征在于，所述获取数据中心互联链路的控制策略的步骤包括：

接收用户的策略输入和/或预设触发条件的触发。

3.如权利要求1所述的基于SDN网络的数据中心互联方法，其特征在于，所述获取所述SDN转发设备之间的直连链路的步骤包括：

通过所述控制器分别向相互直连的两个所述SDN转发设备发送链路发现报文；

记录相互直连的两个所述SDN转发设备接收所述链路发现报文的物理端口；

根据所述物理端口获取相互直连的两个所述SDN转发设备的直连链路。

4.一种基于SDN网络的数据中心互联装置，所述SDN网络包括控制器以及与所述控制器连接的多个SDN转发设备，其特征在于，所述基于SDN网络的数据中心互联装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于SDN网络的数据中心互联程序，所述基于SDN网络的数据中心互联程序被所述处理器执行时实现如下步骤：

获取数据中心互联链路的控制策略，所述数据中心互联链路的控制策略中包含每个数据中心的出口的SDN转发设备；

获取所有所述SDN转发设备之间的直连链路

根据所述每个数据中心的出口的SDN转发设备获取数据中心互联链路的路径；

计算所述直连链路的链路质量指数；

根据所述链路质量指数计算所述数据中心互联链路的路径的路径质量指数；

根据所述控制策略和所述路径质量指数对所述数据中心互联链路进行控制；

所述计算所述直连链路的链路质量指数的步骤包括：获取所述直连链路上的最大带宽、丢包率、包延迟、包长统计数据及吞吐量；根据所述最大带宽、丢包率、包延迟、包长统计数据及吞吐量计算所述直连链路的链路质量指数，所述直连链路的链路质量指数会归一化为一个weight参数，weight＝(1-k)*(x+(n/N)**(10/(1-n)))+k*t+m*(1/los)+z，x标识该链路属性，k表征该链路延迟的加权，t为测量得到的链路延迟，m表征该链路丢包率的加权，los为测量得到的丢包率，n为当前链路的使用率，N为设定的链路使用率阀值，z为其他扩展加权参数；

所述根据所述链路质量指数计算所述数据中心互联链路的路径的路径质量指数的步骤包括：将所有路径中的每条路径上的直连链路的链路质量指数进行相加以获取所述所有路径中的每条路径的路径质量指数。

5.如权利要求4所述的基于SDN网络的数据中心互联装置，其特征在于，所述处理器还用于执行通信程序，以实现如下步骤：

接收用户的策略输入和/或预设触发条件的触发。

6.如权利要求4所述的基于SDN网络的数据中心互联装置，其特征在于，所述处理器还用于执行通信程序，以实现如下步骤：

通过所述控制器分别向相互直连的两个所述SDN转发设备发送链路发现报文；

记录相互直连的两个所述SDN转发设备接收所述链路发现报文的物理端口；

根据所述物理端口获取相互直连的两个所述SDN转发设备的直连链路。

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