CN107645394A - 一种sdn网络中的交换机配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种软件定义网络(SDN)网络中的交换机配置方法及其装置，其中：SDN控制器请求交换机上次配置时间信息；交换机响应根据所述请求，向SDN控制器提供其上次配置时间信息；SDN控制器根据所获得的交换机上次配置时间信息确定是否对交换机进行重新配置。SDN控制器和交换机之间可基于Openflow协议消息请求和响应上次配置时间信息，通过在Openflow协议消息中交换机配置属性中设置一个时间戳域来标记交换机上次配置时间。根据本发明技术方案，可避免不必要的交换机重新配置，进而快速的同步和恢复交换机，缩短业务中断时间。

Description

一种SDN网络中的交换机配置方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域的，尤其涉及一种软件定义网络(Software DefinedNetwork，SDN)技术领域，尤其涉及一种SDN网络中的交换机配置方法。

背景技术

SDN网络是一种新型网络创新架构，是网络虚拟化的一种实现方式，其核心技术OpenFlow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，使网络作为管道变得更加智能。数据面只负责单纯的数据转发，而控制面采用集中控制器，负责对不同业务逻辑、转发方式进行控制，控制平面与数据面之间提供开放可编程的接口，目前主流的协议为Openflow协议。

Openflow的核心思想是将原本完全由交换机或路由器控制的数据包转发过程，转化为由Openflow交换机和Openflow控制器分别完成的独立过程，从而实现控制面与数据面的分离。Openflow控制器根据用户的配置或者动态运行的协议生成流表(Flow Table)，并将流表发送到Openflow交换机，Openflow交换机根据流表来匹配和处理报文。

然而，由于Openflow交换机重新启动、SDN控制器重新启动、或SDN控制器和Openflow交换机之间由于不稳定的网络原因而造成的链接通道中断或重新建立。根据现有的Openflow协议规范，SDN控制器在前述短暂时间段不知道流交换机发生了什么变化，它可能将清除所有的配置并对Openf low流交换机进行重新配置，由此造成服务中断。

以下列举了SDN控制器对交换机进行配置的典型应用场景例：

1，对交换机进行缺省配置，当SDN控制器和Openflow交换机首次进行连接，SDN控制器将针对交换机应用一系列缺省的配置，例如：流表，组表，计量表等。

2，交换机重启后的重新配置，如果交换机经历重启，由于SDN控制器不知道交换机在重启或连接中断期间发生了什么，例如：一些配置信息丢失，SDN控制器将清除和重新配置交换机。

3，SDN控制器重启后的交换机重新配置，如果SDN控制器经历重启，由于SDN控制器不知道交换机在控制器重启或连接中断期间发生了什么，例如：其他SDN控制器接管了交换机控制任务，SDN控制器将清除和重新配置交换机。

4，由于不稳定的网络所带来的连接反弹，即SDN控制器和交换机之间的连接断开又随即在短时间内恢复，由于SDN控制器不知道交换机连接中断期间发生了什么，控制器可能会采用特殊的行动去重新配置交换机，然而，由于交换机仍旧保存先前的配置并在连接反弹期间正常工作，而来自SDN控制器的重新配置和数据清除将导致交换机的服务中断。

然而，在前述这些典型的场景下，在SDN控制器和交换机之间短暂的中断时间段，如果在Openflow交换机配置没有发生变化，SDN控制器可不需要重新对Openflow流交换机进行重新配置，以避免不必要的服务中断。

发明内容

本专利提出了一种通过SDN控制器和交换机之间的协议消息交互，获得交换机上次配置时间，进而评估决定是否对交换机进行重新配置。

根据本发明所提供的一个方面，这里提供一种SDN网络中的交换机配置方法，其包括：SDN控制器请求交换机上次配置时间信息；交换机响应根据所述请求，向SDN控制器提供其上次配置时间信息；SDN控制器根据所获得的交换机上次配置时间信息确定是否对交换机进行重新配置。

优选地，前述SDN控制器和交换机之间基于Openflow协议消息请求和响应上次配置时间信息。

优选地，前述Openflow协议消息中，在交换机配置属性中设置一个时间戳(TimeStamp)域用于标记交换机上次配置时间。

优选地，前述SDN控制器根据所获得的交换机上次配置时间信息与其内部保存的该交换机上次配置时间一致，SDN控制器放弃对交换机配置进行更新。

优选地，前述SDN控制器在对交换机进行配置时，进一步更新交换机配置时间信息。

根据本发明所提供的一个方面，这里提供一种SDN控制器中对交换机进行配置的方法，其包括：请求交换机上次配置时间信息；根据所获得的交换机上次配置时间信息确定是否对交换机进行重新配置。

优选地，前述SDN控制器基于Openflow协议消息请求交换机上次配置时间信息：

优选地，前述SDN控制器在所述Openflow协议消息中，于交换机配置属性中设置一个时间戳(TimeStamp)域用于标记交换机上次配置时间。

优选地，前述SDN控制器根据所获得的交换机上次配置时间信息与其内部保存的该交换机上次配置时间一致，SDN控制器放弃对交换机配置进行更新。

优选地，前述SDN控制器在对交换机进行配置时，进一步更新交换机配置时间信息。

根据本发明所提供的一个方面，这里提供一种交换机中配置更新方法，其包括：接收来自SDN控制器的请求消息，所述请求消息用于获取交换机上次配置时间信息；响应根据所述请求消息，向SDN控制器提供其上次配置时间信息。

优选地，前述SDN控制器和交换机之间基于Openflow协议消息请求和响应交换机上次配置时间信息。

优选地，前述Openflow协议消息中，在交换机配置属性中设置一个时间戳(TimeStamp)域用于标记交换机上次配置时间。

优选地，前述交换机在配置更新时，进一步更新交换机配置时间信息。

根据本发明实施例所提供的方法，在SDN控制器和交换机恢复或者建立连接的时候，首先查询交换机上的上次配置时间信息，如果与SDN控制器上保存的一致，则说明交换机上的配置信息与SDN控制器上的一致，SDN控制器即可避免了不必要的交换机配置，进而快速的同步和恢复交换机，缩短业务中断时间。

附图说明

通过下面提出的结合附图的详细描述，本发明的特征、性质和优点将变得更加明显，附图中相同的元件具有相同的标识，其中：

图1是本发明所提供的SDN接入网络系统实施例；

图2是本发明所提供的Openflow协议消息中的交换机配置数据结构实施例；

图3是本发明所提供的交换机配置流程实施例。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。需要说明的是，尽管本文中以特定顺序描述了本发明中有关方法的步骤，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果，相反，本文中所描述的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

图1所示为根据本申请一个实施例的本发明所提供的SDN接入网络系统实施例。用户设备(未示意出)可以直接或者通过各种不同方式，例如光配线网络(ODN)、xDSL(各种类型数字用户线路)、PON(无源光纤网络)网络、点到点光纤链路、或WiFi无线链路等接入到接入网络系统100中的接入节点101或102。接入网络系统100还可以包括一个或多个交换机103-104以及宽带网络网关105，以及虚拟云节点106，用于实现网络功能虚拟化(NFV)功能，前述接入节点101或102、交换机103-104、网络网关105等分别可在SDN控制器101、102的控制下工作。SDN控制器111、112共同构成一个控制器集群110。接入节点101，102和交换机103-104等网络设备都只具备数据面功能，而不具备控制面功能，例如：接入点101、102不能对来自于用户设备的接入控制相关消息进行处理。控制器集群110汇聚了所述接入网络系统100的控制面功能，控制器集群中的SDN控制器111、112通过Openflow协议将生成的流表、组表，计量表等配置发送到接入网络系统100中的接入节点、交换机、宽带网络网关等网络设备，这些网络设备根据来自SDN控制器的配置来匹配和处理报文。

根据本发明提供的实施例，在接入节点101、102和交换机103-104、网络网关105等网络设备重新启动，SDN控制器111、112重新启动，或SDN控制器111、112和接入网络系统100中的网络设备之间由于不稳定的网络原因等，由此造成的链接通道中断或重新建立时，SDN控制器将首先获取网络设备的上次配置时间信息，它通过特定的交换机配置数据结构以及Openflow协议中的相关配置信息请求消息查询链接中断的网络设备的上次配置时间信息，网络设备在其相应的响应消息中提供其上次配置时间信息。如此，SDN控制器111、112可评估该配置时间信息，决定是否对网络设备的重新配置。具体地，SDN控制器在获得网络设备响应消息中的上次配置时间信息，它将该时间信息与其内部保存的该网络设备的上次配置时间信息进行对比，如果所获得的交换机上次配置时间信息与其内部保存的该交换机的上次配置时间信息一致，SDN控制器放弃对交换机配置进行更新。

通常，Openf1ow协议消息分为三大类，Controller-to-Switch(控制器到交换机)，Asynchronous(异步)和Symmetric(对称)，每一类消息又有多个子消息类型。Controller-to-Switch消息由控制器发起，用来管理或获取交换机状态；Asynchronous消息由交换机主动发起，用来将网络事件或交换机状态变化更新到控制器；Symmetric消息，可由交换机或控制器主动发起。

图2是本发明所提供的Openflow协议消息中的交换机配置数据结构实施例，该交换机配置(Switch Configuration)数据结构通常用在Openflow协议的OFPT_GET_CONFIG_REQUEST、OFPT_GET_CONFIG_REPLY、OFPT_SET_CONFIG等消息中，分别用于SDN控制器请求获取交换机配置信息、交换机响应SDN控制器请求提供交换机配置信息、以及SDN控制器向交换机设置配置信息。结合图例所示意，通常，Openflow交换机有两个属性需要控制器配置，第一个属性为flags，用来指示交换机如何处理IP分片数据包；第二个属性为miss_send_len，用来指示当一个交换机无法处理的数据包到达时，将数据包的发给控制器的最大字节数；根据这里所提供的数据结构实施例，它进一步包括第三个属性ts_of_last_change，它是一个Timestamp(时间戳)域，用于标记交换机上次配置时间信息。如此，SDN控制器可通过Openflow协议中的OFPT_GET_CONFIG_REQUEST请求消息获取交换机配置中的上次配置时间信息；以及交换机通过Openflow协议消息中的OFPT_GET_CONFIG_REPLY响应消息中Timestamp域提供上次配置时间信息，以及通过Openflow协议消息中的OFPT_SET_CONFIG设置消息中Timestamp域向交换机设置其上次配置时间信息。

图3是本发明所提供的交换机配置流程实施例。

如图所示，步骤S201，结合本案背景技术描述部分，SDN控制器在需要对交换机进行缺省配置时，或由于交换机重新启动、与SDN控制连接中断一定时间时，或SDN控制器重新启动时，由于不稳定的网络所带来的连接反弹时，在SDN控制器按照现有的Openflow协议规范，SDN控制器将清除Openflow流所有的配置并对其进行重新配置之前，SDN控制器需要首先确认交换机是否需要配置更新。

此外，SDN控制器由于某种原因，比如RMT(可重配置的多个流表)来重新配置交换机的流表使其切换成不同的工作模式，需要重新配置交换机，SDN控制器需要首先查询交换机特征信息可以作为决策的一个参考。

接下来，步骤S202，建立链接和链接保持，控制器与交换机互相发送Hello消息；Hello消息中只包含Openflow Header，Openflow Header中的Version(版本)字段为发送方所支持的最高版本Openflow协议；双方选取Hello消息中最低版本的协议作为通信协议；如果有一方不支持Openflow协议版本，应发送Error消息后断开连接；如果双方Openflow版本可以兼容，则Openflow连接建立成功。

之后，SDN控制器与交换机之间可通过Echo消息机制用来确认交换机与控制器之间的连接状态，交换机和控制器均可以向对方发出Echo消息，接收者则需要回复Echoreply。该消息用来测量延迟、是否连接保持等。

之后，步骤S203，SDN控制器发出OFPT_GET_CONFIG请求消息，在特定情况下，SDN控制器可通过发送该消息请求获取交换机的配置中的上次配置数据变化的时间信息，根据前述Openflow协议消息中的交换机配置数据结构实施例，OFPT_GET_CONFIG请求消息中包含第三个属性ts_of_last_change，该属性作为Timestamp(时间戳)域用于标记请求交换机上次配置时间信息。

接下来，步骤S204，交换机接收到前述OFPT_GET_CONFIG请求消息，如果其支持第三属性识别，它在回应的OFPT_GET_CONFIG_REPLY消息中通过交换机配置数据结构第三个属性Timestamp域将携带上次配置时间信息。

之后，步骤S205，SDN控制器根据Timestamp域中的时间信息，决定是否重新配置交换机。具体地，SDN控制器在获得交换机响应消息OFPT_GET_CONFIG_REPLY中的Timestamp域中的上次配置时间信息，它将该Timestamp域中的上次配置时间与其内部保存的该交换机的上次配置时间进行对比，如果上次配置时间信息与其内部保存的该交换机的上次配置时间一致，SDN控制器放弃对交换机配置进行更新。

步骤S206，交换机与控制器同步以后，就开始正常的工作模式了，SDN控制器可以通过OFPT_TABLE_MOD等消息对交换机的配置进行修改。

步骤S207，为了监控交换机的配置修改，在每次正常的配置修改以后，SDN控制器可发送更新请求，交换机根据请求修改其本地上次配置时间信息。即：如果SDN控制器在对交换机的配置修改过程中，交换机没有回应错误消息，控制器可以发出OFPT_SET_CONFIG消息，其Timestamp域中携带更新后的上次配置时间信息，交换机保存该时间戳Timestamp域中信息为其上次配置时间信息。

在一个实施例中，在前述步骤S206及S207中，我们可以通过捆绑(Bundle)消息来实现单次操作，即正常的配置修改和上次配置时间信息更新要么都完成，要么都不完成，不会有中间状态。

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本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种软件定义网络(SDN)中的交换机配置方法，其特征在于包括：

SDN控制器请求交换机上次配置时间信息；

交换机响应根据所述请求，向SDN控制器提供其上次配置时间信息；

SDN控制器根据所获得的交换机上次配置时间信息确定是否对交换机进行重新配置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述SDN控制器和交换机之间基于Openflow协议消息请求和响应上次配置时间信息。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在所述Openflow协议消息中，在交换机配置属性中设置一个时间戳(TimeStamp)域用于标记交换机上次配置时间。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述SDN控制器根据所获得的交换机上次配置时间信息与其内部保存的该交换机上次配置时间一致，SDN控制器放弃对交换机配置进行更新。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述SDN控制器在对交换机进行配置时，进一步更新交换机配置时间信息。

6.一种软件定义网络(SDN)控制器中对交换机进行配置的方法，其特征在于包括：

请求交换机上次配置时间信息；

根据所获得的交换机上次配置时间信息确定是否对交换机进行重新配置。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述SDN控制器基于Openflow协议消息请求交换机上次配置时间信息：

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述SDN控制器在所述Openflow协议消息中，于交换机配置属性中设置一个时间戳(TimeStamp)域用于标记交换机上次配置时间。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述SDN控制器根据所获得的交换机上次配置时间信息与其内部保存的该交换机上次配置时间一致，SDN控制器放弃对交换机配置进行更新。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述SDN控制器在对交换机进行配置时，进一步更新交换机配置时间信息。

11.一种交换机中配置更新方法，其特征在于包括：

接收来自软件定义网络(SDN)控制器的请求消息，所述请求消息用于获取交换机上次配置时间信息；

响应根据所述请求消息，向SDN控制器提供其上次配置时间信息。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于所述SDN控制器和交换机之间基于Openflow协议消息请求和响应交换机上次配置时间信息。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于在所述Openflow协议消息中，在交换机配置属性中设置一个时间戳(TimeStamp)域用于标记交换机上次配置时间。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于在所述交换机在配置更新时，进一步更新交换机配置时间信息。