CN109039681A - 基于sdn的路径优化方法、存储装置和网络设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于SDN的路径优化方法、存储装置和网络设备，其中所述方法包括：定时监测处于正常运行状态的虚拟专线当前的网络路径是否为默认路径，当监测的结果为否时，判断默认路径是否可用；当判断的结果为是时，统计默认路径的稳定时长；当默认路径的稳定时长达到预设时长，将虚拟专线的网络路径切换至默认路径。通过本发明，避免了虚拟专线长时间的使用路径开销较大且稳定性不确定的备用路径。从而可以有效的降低虚拟专线的路径开销，并提高虚拟专线的稳定性。

Description

基于SDN的路径优化方法、存储装置和网络设备

技术领域

本发明涉及计算机领域，特别是涉及基于SDN的路径优化方法、存储装置和网络设备。

背景技术

软件定义网络（Software Defined Network, SDN），是一种新型网络创新架构，其核心技术OpenFlow可以将网络设备控制面与数据面分离开来，使网络架构摆脱了硬件的控制，从而实现了网络流量的灵活控制，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。

具体来说，基于SDN，企业便可以像升级、安装软件一样对网络架构进行修改，来满足企业对于整个网站架构的调整、扩容或升级，而作为底层硬件的交换机、路由器等实体设备则无需替换，这样，不但节省大量的成本，同时网络架构迭代周期也将大大缩短。

OpenFlow的原理包括，SDN中各网络设备分别维护一个流表（FlowTable），并按照流表中相应的表项的记录来作为数据的转发依据；而流表的生成、维护更新和下发则是由SDN中的控制器（Controller）来实现。

基于SDN的虚拟网络（VLL），又可以称之为虚拟专线，具体是指网络运营商利用现有的互联网，为企业提供高速的网络隧道；通过该虚拟专线，可以使企业实现城际间的互联，或是跨云端的互联，如AWS（亚马逊云端）和阿里云之间的互联。

虚拟专线的网络隧道包括途径的多个网间设备，构成一个网络线路；在虚拟专线的构建之初，该网络线路一般是由人工设置或是系统自动计算得出的最优线路，该最优线路可以称之为默认路径。

目前的SND场景中，网络拓扑结构可以是非常复杂，当发生网络传输故障时，可以通过将受到影响的虚拟专线切换到备用路径中的方式，来保持虚拟专线的数据传输能力；发明人经过研究发现，现有技术中的这种备用路径的使用方式，往往会使该虚拟专线增加过多的路径开销。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何减少虚拟专线的开销，具体的：

本发明实施例提供了一种基于SDN的路径优化方法，包括步骤：

定时监测处于正常运行状态的虚拟专线当前的网络路径是否为默认路径，所述默认路径包括在虚拟专线的构建之初，由人工设定的网络路径，或是，由预设的处理装置计算生成的网络路径；

当所述监测的结果为否时，判断所述默认路径是否可用；

当所述判断的结果为是时，统计所述默认路径的稳定时长；

当所述默认路径的稳定时长达到预设时长，将所述虚拟专线的网络路径切换至所述默认路径。

优选的，在本方实施例中，还包括：

当判断所述默认路径是否为可用的判断结果为否时，检测所述默认路径是否为空；

当所述检测的结果为是时，为所述虚拟专线生成满足所述预设条件的默认路径。

优选的，在本方实施例中，所述将所述虚拟专线的网络路径切换至所述默认路径，包括：

向所述默认路径中的各设备下发用于构建所述默认路径的流表；所述流表的下发顺序包括，先向所述默认路径中的各中间设备下发流表，再向所述默认路径的两个接入端的设备下发流表；

删除所述虚拟专线原有网络路径中各设备关于所述虚拟专线的流表。

优选的，在本方实施例中，所述默认路径可用包括：

所述默认路径的链路可用、所述默认路径的两个接入端的设备状态为可用和所述默认路径的带宽满足预设条件。

在本发明实施例的另一面，还提供了一种存储装置，所述存储装置包括有指令集，所述指令集适于由处理器加载并执行：

定时监测处于正常运行状态的虚拟专线当前的网络路径是否为默认路径，所述默认路径包括在虚拟专线的构建之初，由人工设定的网络路径，或是，由预设的处理装置计算生成的网络路径；

当所述监测的结果为否时，判断所述默认路径是否可用；

当所述判断的结果为是时，统计所述默认路径的稳定时长；

当所述默认路径的稳定时长达到预设时长，将所述虚拟专线的网络路径切换至所述默认路径。

优选的，在本方实施例中，所述指令集还适于由处理器加载并执行：

当判断所述默认路径是否为可用的判断结果为否时，检测所述默认路径是否为空；

当所述检测的结果为是时，为所述虚拟专线生成满足所述预设条件的默认路径。

优选的，在本方实施例中，所述将所述虚拟专线的网络路径切换至所述默认路径，包括：

向所述默认路径中的各设备下发用于构建所述默认路径的流表；所述流表的下发顺序包括，先向所述默认路径中的各中间设备下发流表，再向所述默认路径的两个接入端的设备下发流表；

删除所述虚拟专线原有网络路径中各设备关于所述虚拟专线的流表。

优选的，在本方实施例中，所述默认路径可用包括：

所述默认路径的链路可用、所述默认路径的两个接入端的设备状态为可用和所述默认路径的带宽满足预设条件。

在本发明实施例的另一面，还提供了一种基于SDN的网络设备，包括处理器和存储装置；

所述存储装置包括有指令集，所述指令集适于由处理器加载并执行：

定时监测处于正常运行状态的虚拟专线当前的网络路径是否为默认路径，所述默认路径包括在虚拟专线的构建之初，由人工设定的网络路径，或是，由预设的处理装置计算生成的网络路径；

当所述监测的结果为否时，判断所述默认路径是否可用；

当所述判断的结果为是时，统计所述默认路径的稳定时长；

当所述默认路径的稳定时长达到预设时长，将所述虚拟专线的网络路径切换至所述默认路径。

本发明实施中，对虚拟专线进行了监测，对于没有使用默认路径的虚拟专线，当该虚拟专线的默认路径符合了一定的预设条件以后，将该虚拟专线切换至默认路径；从而避免了虚拟专线长时间的使用路径开销较大且稳定性不确定的备用路径。从而可以有效的降低虚拟专线的路径开销，并提高虚拟专线的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请中所述基于SDN的路径优化方法的步骤示意图；

图2为本申请中所述基于SDN的网络设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅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。

为了降低SDN中虚拟专线的整体开销，本发明实施例提供了一种基于SDN的路径优化方法，如图1所示，包括步骤：

S11、定时监测处于正常运行状态的虚拟专线当前的网络路径是否为默认路径；默认路径包括在虚拟专线的构建之初，由人工设定的网络路径，或是，由预设的处理装置计算生成的网络路径；

在实际应用中，默认路径的生成基本上包括有两种方式，其一为通过人工设定来确定虚拟专线的路径；这种方式中，默认路径既可以是由虚拟专线的提供方根据用户的需求来设定，也可以是由虚拟专线的使用方，即用户自己进行默路径的设定。此外，另一种方式是在系统中由特定服务器的预设处理装置，根据预设的路径算法自动计算生成（本发明实施例中，该处理装置可以以软件程序的形式体现，即，该处理装置可以是服务器中的一个软件程序）；默认路径一般都是路径开销较小，且网络链路比较稳定的网络路径，也就是说，使用默认路径比较符合虚拟专线的用户和虚拟专线的提供者的使用需求或是成本需求。

在一个SDN环境中，往往会包括数量庞大的交换机，采用不同交换机间的链路进行连接和跳转，可以构建出众多网络路径；由于SDN网络结构一般都比较复杂，网络中的设备（如交换机等）或是链路有可能发生故障或是出现突发性的性能降低，此时，现有技术中的处理方式一般都是将虚拟专线切换到一个备用路径上，来确保虚拟专线能够处于运行状态，以避免虚拟专线断线。一般来说，备用路线的路径开销或是稳定性都是不如原来的默认路径的。

基于以上认知，本发明实施例中，还对处于正常运行状态的虚拟专线也进行了监测，其目的是，判断虚拟专线当前使用的网络路径是否为默认路径。一般情况下，本发明实施例的监测方式可以是，每隔一个设定时间就获取一次监测结果来判断当前网络路径是否为默认路径。

之所以要对处于正常运行状态的虚拟专线进行监测，是为了判断当前虚拟专线的网络路径是否是经济和稳定。

S12、当监测的结果为否时，判断默认路径是否可用；

本发明实施例的核心思想是，发明人发现，SDN网络中，很多情况下，网间的设备和链路性能的突然降低或是故障都是暂时性的，过一段时间后，这些问题往往能够得到修复；为此，本发明实施例在默认路径的性能已经恢复到适于虚拟专线的前提下，将虚拟专线再切换回来。

当监测结果为否时，说明此时虚拟专线当前并没有使用最经济和稳定的网络路径，即，此时的虚拟专线并没有使用默认路径。

当判断出了虚拟专线当前的网络路径不是默认路径后，如果此时默认路径正在处于故障状态或是存在其他不适合虚拟专线的状况时，那么是不适合进行线路的切换的，为此，首先需要对默认路径的可用性进行判断。

在实际应用中，判断默认路径是否可用的方式具体可以是：

默认路径的链路可用、默认路径的两个接入端的设备状态为可用和默认路径的带宽满足预设条件。

其中，判断链路是否可用，以及，判断两个接入端的设备状态为可用是为了确认默认路径的物理链路是否还有断点。此外，再通过判断默认路径的带宽是否符合需求，从而判断默认路径的当前状态是否适合虚拟专线。

S13、当判断的结果为是时，统计默认路径的稳定时长；

为了保证虚拟专线的数据传输效能，还需要对虚拟专线的稳定性进行评估，为此，在本步骤，还要进一步的判断此时的默认路径是否处于稳定状态。

S14、当默认路径的稳定时长达到预设时长，将虚拟专线的网络路径切换至默认路径。

具体来说，可以设一个预设时长（如，五分钟）,当默认路径在这个预设时长中能够持续的保持其稳定性，说明默认路径不但连通性和带宽没有问题，其稳定性也是有保证的，此时的默认路径是适于虚拟专线的，因此，可以将虚拟专线的网络路径切换至默认路径。

虚拟专线的网络路径的切换的方式具体可以如下：

S21、向所述默认路径中的各设备下发用于构建所述默认路径的流表；所述流表的下发顺序包括，先向所述默认路径中的各中间设备下发流表，再向所述默认路径的两个接入端的设备下发流表；

具体的，如果先向两个接入端下发流表，那么经由虚拟专线的数据就会马上回切到与默认路径对应的新的流表上，此时，由于默认路径中后续的各中间设备还没有下发新的流表，没有获得新流表的中间设备无法正确的转发数据，那么就会造成数据丢包。

举例说明：比如虚拟专线1的默认路径包括A、B、C和D这四个节点，A、D分别是两个接入端设备，在进行默认路径的回切时，如果先向A、D这两个接入端下发了流表，此时数据流量会立刻切换到新的路径中，虽然A知道自己的下一个转发目的地是B，但是，由于此时B设备还没有获得流表， 获得了数据的B设备是不知道自己的下一个转发目的地的，此时数据流量就会中断，造成丢包。

为此，在本发明实施例中，先向默认路径的中间设备下发新的流表，最后向两个接入端的下发新的流表，从而可以避免由于中间设备缺少新的流表造成的丢包。

S22、删除虚拟专线备用路径的网络路径中各设备关于虚拟专线的流表；

在虚拟专线切换至默认路径中后，原有的备用路径中设备中存储的该虚拟专线的流表就失效了，此时将这些流表进行删除，将不会影响虚拟专线的业务数据的传输。

由上可以看出，本发明实施中，对虚拟专线进行了监测，对于没有使用默认路径的虚拟专线，当该虚拟专线的默认路径符合了一定的预设条件以后，将该虚拟专线切换至默认路径；从而避免了虚拟专线长时间的使用路径开销较大且稳定性不确定的备用路径。从而可以有效的降低虚拟专线的路径开销，并提高虚拟专线的稳定性。

进一步的，在本发明实施例中，还可以包括步骤：

S31、当判断默认路径是否为可用的判断结果为否时，检测默认路径是否为空；

S32、当检测的结果为是时，为虚拟专线生成满足预设条件的默认路径。

在某些情况下，会出现原默认路径中的某些设备下线，链路物理故障等故障，使得原默认路径无法恢复正常工作，此时，即使通过进一步的等待，也是无法等到默认路径恢复正常的，为此，在本发明实施例中，还对不可用的默认路径进行了进一步的诊断，当发现默认路径为空时，认为默认路径已经无法自动恢复。

为了避免虚拟专线长时间的运行在备用路径中，在本发明实施例中，当确认默认路径为空时，将会为虚拟专线生成一条新的默认路径，以使虚拟专线可以运行在经济且稳定的网络路径中，此时，新的默认路径要满足虚拟专线对于链路开销和稳定性的需求，即，新的默认路径要满足预设条件。

在实际应用中，定期监测处于正常运行状态的虚拟专线当前的网络路径是否为默认路径是周期性的，每过一个预设的时长就会实施一次；因此，在为虚拟专线生成新的默认路径后，在下一个监测周期，会监测到虚拟专线的当前网络路径还不是默认路径，接着，会进一步的判断默认路径是否可用，由于此时已经为虚拟专线生成了一条新的默认路径，所以，默认路径应当是可用的，且默认路径的其他属性（如带宽和稳定性等）也是满足虚拟专线的要求的，所以可以将虚拟专线切换到默认路径上来。

由上可知，通过增加上述步骤，可以在默认路径中的设备或链路发生无法修复的故障时，也可以将虚拟专线切换至经济且稳定的网络路径中。

在本发明实施例的另一面，还提供了一种存储装置，所述存储装置包括有指令集，所述指令集适于由处理器加载并执行：

定时监测处于正常运行状态的虚拟专线当前的网络路径是否为默认路径，所述默认路径包括在虚拟专线的构建之初，由人工设定的网络路径，或是，由预设的处理装置计算生成的网络路径；

当所述监测的结果为否时，判断所述默认路径是否可用；

当所述判断的结果为是时，统计所述默认路径的稳定时长；

当所述默认路径的稳定时长达到预设时长，将所述虚拟专线的网络路径切换至所述默认路径。

由上可以看出，本发明实施对虚拟专线进行了监测，对于没有使用默认路径的虚拟专线，当该虚拟专线的默认路径符合了一定的预设条件以后，将该虚拟专线切换至默认路径；从而避免了虚拟专线长时间的使用路径开销较大且稳定性不确定的备用路径。从而可以有效的降低虚拟专线的路径开销，并提高虚拟专线的稳定性。

优选的，所述指令集还适于由处理器加载并执行：

当判断所述默认路径是否为可用的判断结果为否时，检测所述默认路径是否为空；

当所述检测的结果为是时，为所述虚拟专线生成满足所述预设条件的默认路径。

本发明实施例中，还可以在默认路径中的设备或链路发生无法修复的故障时，也可以将虚拟专线切换至经济且稳定的网络路径中。

本发明实施例中切换网络路径的具体方式可以包括：

将所述虚拟专线当前使用中的备用路径的两个接入端的带宽限制为预设带宽；

向所述默认路径中的各设备下发用于构建所述默认路径的流表；所述流表的下发顺序包括，先向所述默认路径的两个接入端的设备下发流表，再向所述默认路径中的各中间设备下发流表；

删除所述虚拟专线原有网络路径中各设备关于所述虚拟专线的流表；

取消两个所述接入端的带宽限制。

需要说明的是，在本发明实施例中，图1所对应的基于SDN的路径优化方法，可以以软件的形式来进行实施，即，通过存储于存储装置内的指令集，构成一个可以由处理器执行的软件程序。存储于存储装置的指令集可以实施图1所对应的基于SDN的路径优化方法，由于本发明实施例中存储于存储装置的指令集的工作原理和有益效果，已经在图1所对应的基于SDN的路径优化方法作了相应的记载和说明，在此就不再赘述。

在本发明实施例的另一面，还提供了一种基于SDN的网络设备，如图2所示，包括处理器01，和，存储装置02；其中所述存储装置包括有指令集03，所述指令集03适于由处理器01加载并执行：

定时监测处于正常运行状态的虚拟专线当前的网络路径是否为默认路径，所述默认路径包括在虚拟专线的构建之初，由人工设定的网络路径，或是，由预设的处理装置计算生成的网络路径；

当所述监测的结果为否时，判断所述默认路径是否可用；

当所述判断的结果为是时，统计所述默认路径的稳定时长；

当所述默认路径的稳定时长达到预设时长，将所述虚拟专线的网络路径切换至所述默认路径。

在实际应用中，处理器01和存储装置02之间的数据通讯可以通过总线04来实现，由于本发明实施例中的基于SDN的网络设备，其工作原理和有益效果已经在图1所对应的基于SDN的路径优化方法，以及，上述存储装置的实施例中作了相应的记载和说明，因此，在此就不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案的全部或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中，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所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、ReRAM、MRAM、PCM、NAND Flash，NOR Flash， Memristor、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种基于SDN的路径优化方法，其特征在于，包括步骤：

定时监测处于正常运行状态的虚拟专线当前的网络路径是否为默认路径，所述默认路径包括在虚拟专线的构建之初，由人工设定的网络路径，或是，由预设的处理装置计算生成的网络路径；

当所述监测的结果为否时，判断所述默认路径是否可用；

当所述判断的结果为是时，统计所述默认路径的稳定时长；

当所述默认路径的稳定时长达到预设时长，将所述虚拟专线的网络路径切换至所述默认路径。

2.根据权利要求1所述的路径优化方法，其特征在于，还包括：

当判断所述默认路径是否为可用的判断结果为否时，检测所述默认路径是否为空；

当所述检测的结果为是时，为所述虚拟专线生成满足所述预设条件的默认路径。

3.根据权利要求1或2所述的路径优化方法，其特征在于，所述将所述虚拟专线的网络路径切换至所述默认路径，包括：

向所述默认路径中的各设备下发用于构建所述默认路径的流表；所述流表的下发顺序包括，先向所述默认路径中的各中间设备下发流表，再向所述默认路径的两个接入端的设备下发流表；

删除所述虚拟专线原有网络路径中各设备关于所述虚拟专线的流表。

4.根据权利要求3中所述的路径优化方法，其特征在于，所述默认路径可用包括：

所述默认路径的链路可用、所述默认路径的两个接入端的设备状态为可用和所述默认路径的带宽满足预设条件。

5.一种存储装置，其特征在于，所述存储装置包括有指令集，所述指令集适于由处理器加载并执行：

定时监测处于正常运行状态的虚拟专线当前的网络路径是否为默认路径，所述默认路径包括在虚拟专线的构建之初，由人工设定的网络路径，或是，由预设的处理装置计算生成的网络路径；

当所述监测的结果为否时，判断所述默认路径是否可用；

当所述判断的结果为是时，统计所述默认路径的稳定时长；

当所述默认路径的稳定时长达到预设时长，将所述虚拟专线的网络路径切换至所述默认路径。

6.根据权利要求5所述的存储装置，其特征在于，所述指令集还适于由处理器加载并执行：

当判断所述默认路径是否为可用的判断结果为否时，检测所述默认路径是否为空；

当所述检测的结果为是时，为所述虚拟专线生成满足所述预设条件的默认路径。

7.根据权利要求5或6所述的存储装置，其特征在于，所述将所述虚拟专线的网络路径切换至所述默认路径，包括：

向所述默认路径中的各设备下发用于构建所述默认路径的流表；所述流表的下发顺序包括，先向所述默认路径中的各中间设备下发流表，再向所述默认路径的两个接入端的设备下发流表；

删除所述虚拟专线原有网络路径中各设备关于所述虚拟专线的流表。

8.根据权利要求7中所述的存储装置，其特征在于，所述默认路径可用包括：

所述默认路径的链路可用、所述默认路径的两个接入端的设备状态为可用和所述默认路径的带宽满足预设条件。

9.一种基于SDN的网络设备，其特征在于，包括处理器，和，如权利要求5至8中任一所述存储装置。