CN108989134B - 基于sdn的虚拟化网络数据平面配置恢复系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明特别涉及一种基于SDN的虚拟化网络数据平面配置恢复系统及方法。该基于SDN的虚拟化网络数据平面配置恢复系统，包括OpenStack云计算管理平台，networking odl组件，opendaylight控制器，Disaster Recovery组件和计算节点；所述networking odl组件作为OpenStack云计算管理平台与opendaylight控制器的连接纽带，OpenStack云计算管理平台通过networking odl组件与opendaylight控制器关联，通过networking odl组件向opendaylight控制器下发配置信令，opendaylight控制器将配置信令下发到各个计算节点即可；所述Disaster Recovery组件直接连接到networking odl组件。该基于SDN的虚拟化网络数据平面配置恢复系统及方法，不仅能够在发生组件缺陷或集群故障时使系统恢复正常，而且在重新部署opendaylight控制器时，无需重置整个云平台的虚拟化环境，保障了系统的安全、稳定运行。

Description

基于SDN的虚拟化网络数据平面配置恢复系统及方法
技术领域
本发明涉及云计算技术领域，特别涉及一种基于SDN的虚拟化网络数据平面配置恢复系统及方法。
背景技术
网络虚拟化作为云计算的三大核心要素功能之一，与传统物理网络相比，在灵活性、动态适应性、可管可控性等方面具有天然的优势。虚拟化网络在云计算系统中承载着连接各类资源的纽带功能，同时又是隔离用户资源的重要屏障，因此其健壮性对于云计算系统来说极其重要，直接影响到云计算系统的健壮性和用户应用的健壮性。
虚拟化网络一般包括两个平面，即控制平面与数据平面。控制平面负责虚拟网络的整体管理与控制，而数据平面负责执行具体的网络数据转发行为，因此数据平面的健壮性关系到数据中心内用户业务的可靠性和持续提供能力。在虚拟化网络发生故障时，能够快速而正确地恢复数据平面行为，保证用户业务中断时间的最小化是云服务提供商的一个重要目标之一。
Openstack作为当前开源Iaas云计算的一款主流产品，获得了业界的广泛关注和普遍欢迎。特别是近年来openstack开源社区及openstack相关产品的商业化落地等方面都取得了突飞猛进的发展，基于Openstack的公有云和私有云应用案例不断涌现。Opendaylight是当前业内公认的企业级开源SDN（software defined network）控制器，能够提供如openflow、netconf、snmp等多种类型的南向接口协议，基于MD-SAL框架的模型驱动和树形的datastore存储结构，可实现对underlay和overlay网络的统一管理。
在OpenStack平台中引入opendaylight来实现对underlay和overlay的统一管理是目前很多云服务提供商的解决方案，用opendaylight的netvirt组件来替代neutron的L2和L3各个agent的功能，实现虚拟网络管理。这种方案的优点是能够实现overlay与underlay的统一管理，用流表实现L3的功能，效率比OpenStack的neutron组件基于namespace的L3实现机制高。但由于引入opendaylight后，云计算平台的控制平面实际上分为两个部分，即OpenStack控制平面和opendaylight控制器，数据平面仍然由基于ovs（openvswitch）的虚拟bridge（如br-int）承担。Opendaylight控制器承担连接OpenStack控制平面与ovs数据平面的纽带。由于opendaylight的各组件是有状态的，而且这些组件自身的健壮性也存在不确定性，即使引入集群机制，也无法100%保证不出故障。当由于组件缺陷或集群故障而导致的不可恢复时，往往缺乏有效的手段进行灾难恢复。
针对opendaylight控制器发生故障或集群自动恢复不可用时的情况，本发明提出了一种基于SDN的虚拟化网络数据平面配置恢复系统及方法。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种简单高效的基于SDN的虚拟化网络数据平面配置恢复系统及方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种基于SDN的虚拟化网络数据平面配置恢复系统，其特征在于：包括OpenStack云计算管理平台，networking odl组件，opendaylight控制器，Disaster Recovery组件和计算节点；所述networking odl组件作为OpenStack云计算管理平台与opendaylight控制器的连接纽带，OpenStack云计算管理平台通过networking odl组件与opendaylight控制器关联，通过networking odl组件向opendaylight控制器下发配置信令，opendaylight控制器将配置信令下发到各个计算节点即可；所述Disaster Recovery组件直接连接到networking odl组件。
所述Disaster Recovery组件包括信令截获子模块，信令过滤子模块，信令维护处理子模块，配置数据库子模块和配置恢复子模块。
所述信令截获子模块负责从networking odl组件中截获由OpenStack云计算管理平台发往opendaylight控制器的信令消息；所述信令过滤子模块负责从截获的信令消息中将非配置类信令消息过滤掉，仅保留配置类信令消息；所述信令维护处理子模块负责维护配置信令的有效性，当配置信令为资源删除型信令时，则信令维护子模块将删除配置数据库中与该资源相关的数据记录条目；所述配置数据库子模块用于持久化配置信令；所述配置恢复子模块则用于读取配置数据库中的信令消息，按时序进行配置恢复，配置恢复过程可以自动触发或用户手动触发。
所述非配置类信令包括查询信令，日志信令和握手信令。
所述基于SDN的虚拟化网络数据平面配置恢复系统的恢复方法，其特征在于：Disaster Recovery组件在networking odl组件上截获各种配置信令并记录下来；当系统发生不可恢复的故障或错误时，可以清楚opendaylight控制器中的所有状态数据，重置opendaylight控制器并重启数据平面各节点的ovs服务，将系统运行状态暂时归0；然后启动配置恢复过程，从配置数据库子模块中读出配置信令序列，按时序依次进行配置恢复，最终实现整个数据平面的配置恢复。
具体包括以下步骤：
（1）截获OpenStack云计算管理平台与opendaylight控制器之间的配置下发信令，按发生时间顺序计入配置数据库子模块中；
（2）当OpenStack云计算管理平台下发delete资源的配置请求时，删除之前配置数据库子模块中计入的该资源的post和put记录，保证当前配置数据库子模块中的配置状态与实际控制平面的配置状态一致；
（3）当发生不可恢复的故障时，清除opendaylight控制器控制平面的所有数据，重启计算节点上ovs服务，并触发数据平面自动配置恢复功能；
（4）启动自动恢复功能，轮训按时序读取数据库中记录的配置信令，并通过rest接口以次下发到opendaylight控制器上，由SDN控制器根据配置信令来依次完成数据平面各计算节点的配置恢复。
本发明的有益效果是：该基于SDN的虚拟化网络数据平面配置恢复系统及方法，不仅能够在发生组件缺陷或集群故障时使系统恢复正常，而且在重新部署opendaylight控制器时，无需重置整个云平台的虚拟化环境，保障了系统的安全、稳定运行。
附图说明
附图1为本发明基于SDN的虚拟化网络数据平面配置恢复系统示意图。
附图2为本发明Disaster Recovery组件内部子模块结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
该基于SDN的虚拟化网络数据平面配置恢复系统，包括OpenStack云计算管理平台，networking odl组件，opendaylight控制器，Disaster Recovery组件和计算节点；所述networking odl组件作为OpenStack云计算管理平台与opendaylight控制器的连接纽带，OpenStack云计算管理平台通过networking odl组件与opendaylight控制器关联，通过networking odl组件向opendaylight控制器下发配置信令，opendaylight控制器将配置信令下发到各个计算节点即可；所述Disaster Recovery组件直接连接到networking odl组件。
所述Disaster Recovery组件包括信令截获子模块，信令过滤子模块，信令维护处理子模块，配置数据库子模块和配置恢复子模块。
所述信令截获子模块负责从networking odl组件中截获由OpenStack云计算管理平台发往opendaylight控制器的信令消息；所述信令过滤子模块负责从截获的信令消息中将非配置类信令消息过滤掉，仅保留配置类信令消息；所述信令维护处理子模块负责维护配置信令的有效性，当配置信令为资源删除型信令时，则信令维护子模块将删除配置数据库中与该资源相关的数据记录条目；所述配置数据库子模块用于持久化配置信令；所述配置恢复子模块则用于读取配置数据库中的信令消息，按时序进行配置恢复，配置恢复过程可以自动触发或用户手动触发。
所述非配置类信令包括查询信令，日志信令和握手信令。
该基于SDN的虚拟化网络数据平面配置恢复系统的恢复方法，Disaster Recovery组件在networking odl组件上截获各种配置信令并记录下来；当系统发生不可恢复的故障或错误时，可以清楚opendaylight控制器中的所有状态数据，重置opendaylight控制器并重启数据平面各节点的ovs服务，将系统运行状态暂时归0；然后启动配置恢复过程，从配置数据库子模块中读出配置信令序列，按时序依次进行配置恢复，最终实现整个数据平面的配置恢复。
具体包括以下步骤：
（1）截获OpenStack云计算管理平台与opendaylight控制器之间的配置下发信令，按发生时间顺序计入配置数据库子模块中；
（2）当OpenStack云计算管理平台下发delete资源的配置请求时，删除之前配置数据库子模块中计入的该资源的post和put记录，保证当前配置数据库子模块中的配置状态与实际控制平面的配置状态一致；
（3）当发生不可恢复的故障时，清除opendaylight控制器控制平面的所有数据，重启计算节点上ovs服务，并触发数据平面自动配置恢复功能；
启动自动恢复功能，轮训按时序读取数据库中记录的配置信令，并通过rest接口以次下发到opendaylight控制器上，由SDN控制器根据配置信令来依次完成数据平面各计算节点的配置恢复。

Claims (4)

1.一种基于SDN的虚拟化网络数据平面配置恢复系统，其特征在于：包括OpenStack云计算管理平台，networking odl组件，opendaylight控制器，Disaster Recovery组件和计算节点；所述networking odl组件作为OpenStack云计算管理平台与opendaylight控制器的连接纽带，OpenStack云计算管理平台通过networking odl组件与opendaylight控制器关联，通过networking odl组件向opendaylight控制器下发配置信令，opendaylight控制器将配置信令下发到各个计算节点即可；所述Disaster Recovery组件直接连接到networking odl组件；
所述Disaster Recovery组件包括信令截获子模块，信令过滤子模块，信令维护处理子模块，配置数据库子模块和配置恢复子模块；
所述信令截获子模块负责从networking odl组件中截获由OpenStack云计算管理平台发往opendaylight控制器的信令消息；所述信令过滤子模块负责从截获的信令消息中将非配置类信令消息过滤掉，仅保留配置类信令消息；所述信令维护处理子模块负责维护配置信令的有效性，当配置信令为资源删除型信令时，则信令维护子模块将删除配置数据库中与该资源相关的数据记录条目；所述配置数据库子模块用于持久化配置信令；所述配置恢复子模块则用于读取配置数据库中的信令消息，按时序进行配置恢复，配置恢复过程可以自动触发或用户手动触发。
2.根据权利要求1所述的基于SDN的虚拟化网络数据平面配置恢复系统，其特征在于：所述非配置类信令包括查询信令，日志信令和握手信令。
3.根据权利要求1或2所述的基于SDN的虚拟化网络数据平面配置恢复系统的恢复方法，其特征在于：Disaster Recovery组件在networking odl组件上截获各种配置信令并记录下来；当系统发生不可恢复的故障或错误时，可以清楚opendaylight控制器中的所有状态数据，重置opendaylight控制器并重启数据平面各节点的ovs服务，将系统运行状态暂时归0；然后启动配置恢复过程，从配置数据库子模块中读出配置信令序列，按时序依次进行配置恢复，最终实现整个数据平面的配置恢复。
4.根据权利要求3所述的基于SDN的虚拟化网络数据平面配置恢复系统的恢复方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)截获OpenStack云计算管理平台与opendaylight控制器之间的配置下发信令，按发生时间顺序计入配置数据库子模块中；
(2)当OpenStack云计算管理平台下发delete资源的配置请求时，删除之前配置数据库子模块中计入的该资源的post和put记录，保证当前配置数据库子模块中的配置状态与实际控制平面的配置状态一致；
(3)当发生不可恢复的故障时，清除opendaylight控制器控制平面的所有数据，重启计算节点上ovs服务，并触发数据平面自动配置恢复功能；
(4)启动自动恢复功能，轮训按时序读取数据库中记录的配置信令，并通过rest接口以次下发到opendaylight控制器上，由SDN控制器根据配置信令来依次完成数据平面各计算节点的配置恢复。
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