CN109150620A - 基于交换机和控制器的链路恢复方法、控制器及交换机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于交换机和控制器的链路恢复方法、控制器及交换机，所述链路恢复方法包括：S1、建立交换机和控制器的第一链路，交换机的端口和控制器建立TCP会话，以进行Openflow消息交互；S2、交换机向控制器发送端口状态信息；S3、若交换机和控制器的第一链路中断，端口状态信息发送超时，按照时间间隔逐渐增大的方式进行TCP会话重传；S4、根据重传超时间隔与预设阈值之间的关系确定链路恢复策略，所述策略包括超时等待策略及快速重连策略。本发明根据重传超时间隔确定对应的链路恢复策略，采用“超时等待”和“快速重连”相结合的策略进行链路恢复，减少了交换机链路故障之后链路收敛完成和控制器交换机链路恢复的时间间隔。

Description

基于交换机和控制器的链路恢复方法、控制器及交换机

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，特别是涉及一种基于交换机和控制器的链路恢复方法、控制器及交换机。

背景技术

现有技术中控制器和交换机是通过TCP方式进行连接的，TCP(Transm issionControl Protocol)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，现有技术采用TCP超时重传机制进行重连，重连间隔的时间采用的是一种“指数退避”的算法。

TCP重传超时间隔时间采用的是一种“指数退避”算法，指在遇到重复的冲突时，站点将重复传输，但在每一次冲突之后，随着时延的平均值将加倍，直至到达一个最大间隔时间；如第一次间隔0.2秒、下一次间隔0.4秒、下一次间隔0.8秒、下一次间隔1.6秒、下一次间隔3.2秒…，以此类推。在某些应用场景中，链路发生中断路由重新收敛，在较短时间内恢复之后，TCP必须等下一个间隔时间到达才能触发重传，最坏情况下，链路恢复一个重传间隔之后才能恢复TCP连接；而控制器和交换机是通过TCP方式进行连接的，最差情况下，链路恢复正常之后，需要等待一个重传间隔才能恢复连接。

如交换机和控制器的一个具体连接例子中，交互信息如下：

1.交换机和控制器正常建立TCP会话，并建立openflow连接；

2.时间戳18.21秒交换机向控制器发送了一个Port_status消息(seq：185，Ack：25，)；

3.时间戳18.22秒网络链路发生故障，报文无法正常传输；

4.时间戳18.42秒由于没有得到控制器回应交换机重传了这个Port_status消息(seq：185，Ack：25，)；

5.时间戳18.84秒由于没有得到控制器回应交换机重传了这个Port_status消息(seq：185，Ack：25，)；

6.时间戳19.69秒由于没有得到控制器回应交换机重传了这个Port_status消息(seq：185，Ack：25，)；

7.时间戳21.39秒由于没有得到控制器回应交换机重传了这个Port_status消息(seq：185，Ack：25，)；

8.时间戳24.78秒由于没有得到控制器回应交换机重传了这个Port_status消息(seq：185，Ack：25，)；

9.时间戳24.79秒链路重新收敛完成，恢复正常；

10.时间戳31.59秒由于没有得到控制器回应交换机重传了这个Port_status消息(seq：185，Ack：25，)；

11.时间戳31.61秒得到控制器响应，控制器交换机连接状态恢复正常。

上述例子中网络恢复和控制器连接恢复时间(即步骤9和10)相差了6.8秒。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于交换机和控制器的链路恢复方法、控制器及交换机。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于交换机和控制器的链路恢复方法、控制器及交换机。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种基于交换机和控制器的链路恢复方法，所述链路恢复方法包括：

S1、建立交换机和控制器的第一链路，交换机的端口和控制器建立TCP会话，以进行Openflow消息交互；

S2、交换机向控制器发送端口状态信息；

S3、若交换机和控制器的第一链路中断，端口状态信息发送超时，按照时间间隔逐渐增大的方式进行TCP会话重传；

S4、根据重传超时间隔与预设阈值之间的关系确定链路恢复策略，所述策略包括超时等待策略及快速重连策略。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4的链路恢复策略中，

超时等待策略具体为：

若重传超时间隔小于或等于预设阈值，则在交换机得到控制器响应后恢复交换机和控制器的第一链路；

快速重连策略具体为：

若重传超时间隔大于预设阈值，则当链路收敛完成后采用第二链路建立TCP会话，以进行Openflow消息交互。

作为本发明的进一步改进，所述第一链路为交换机第一端口和控制器之间的链路，第二链路为交换机第二端口和控制器之间的链路。

作为本发明的进一步改进，所述第一链路为交换机和第一控制器之间的链路，第二链路为交换机和第二控制器之间的链路。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4还包括：

交换机第二端口和控制器建立TCP会话后，控制器中断交换机第一端口和控制器的第一链路。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4还包括：

将第一链路建立的TCP会话同步至第二链路建立的TCP会话中。

作为本发明的进一步改进，所述链路恢复方法中，建立TCP会话具体为：

交换机向控制器发起TCP会话，经过三次握手后，TCP会话建立成功。

作为本发明的进一步改进，所述交换机为OVS交换机。

本发明另一实施例提供的技术方案如下：

一种控制器，所述控制器包括：

第一链路建立模块，用于和交换机建立第一链路，和交换机的端口建立TCP会话，以进行Openflow消息交互；

信息接收模块，用于接收交换机发送的端口状态信息；

中断确定模块，用于无法接收端口状态信息时，确定交换机和控制器的第一链路中断；

链路恢复确定模块，用于根据重传超时间隔与预设阈值之间的关系确定链路恢复策略，所述策略包括超时等待策略及快速重连策略。

本发明再一实施例提供的技术方案如下：

一种交换机，所述交换机包括：

第二链路建立模块，用于和控制器建立第一链路，和控制器建立TCP会话，以进行Openflow消息交互；

信息发送模块，用于发送交换机的端口状态信息；

信息重传模块，用于交换机和控制器的第一链路中断时，按照时间间隔逐渐增大的方式进行TCP会话重传；

链路恢复执行模块，用于根据重传超时间隔与预设阈值之间的关系执行链路恢复策略，所述策略包括超时等待策略及快速重连策略。

本发明具有以下有益效果：

本发明根据重传超时间隔确定对应的链路恢复策略，采用“超时等待”和“快速重连”相结合的策略进行链路恢复，减少了交换机链路故障之后链路收敛完成和控制器交换机链路恢复的时间间隔。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明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为本发明中基于交换机和控制器的链路恢复方法的流程示意图。

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中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。

参图1所示，本发明公开了一种基于交换机和控制器的链路恢复方法，包括以下步骤：

S1、建立交换机和控制器的第一链路，交换机的端口和控制器建立TCP会话，以进行Openflow消息交互；

S2、交换机向控制器发送端口状态信息；

S3、若交换机和控制器的第一链路中断，端口状态信息发送超时，按照时间间隔逐渐增大的方式进行TCP会话重传；

S4、根据重传超时间隔与预设阈值之间的关系确定链路恢复策略，策略包括超时等待策略及快速重连策略。

链路恢复策略中，

超时等待策略具体为：

若重传超时间隔小于或等于预设阈值，则在交换机得到控制器响应后恢复交换机和控制器的第一链路；

快速重连策略具体为：

若重传超时间隔大于预设阈值，则当链路收敛完成后采用第二链路建立TCP会话，以进行Openflow消息交互。

优选地，本实施例中的第一链路为交换机第一端口和控制器之间的链路，第二链路为交换机第二端口和控制器之间的链路。

其中，步骤S4还包括：

交换机第二端口和控制器建立TCP会话后，控制器中断交换机第一端口和控制器的第一链路。

优选地，步骤S4还包括：

将第一链路建立的TCP会话同步至第二链路建立的TCP会话中。

在本发明的一具体实施例中，基于交换机和控制器的链路恢复方法具体步骤如下：

1、控制器X(192.168.1.1)上启动相关控制器应用程序，并开始监听某个特定TCP端口号(如端口号为6653)，此时控制器X开始监听TCP 6653端口号。

2、交换机A(192.168.1.100)上由网络管理员指定控制器地址为192.168.1.1，采用TCP连接，端口号指向6653。

3、交换机A向控制器X发起TCP会话，经过三次握手后，TCP会话建立成功，Openflow消息交互完成，自此控制器和交换机完成连接。

TCP是一个面向连链接的协议，所以交互数据之前先要建立双向连接，建立双向连接的过程就是TCP三次握手完成的。

Openflow一种以创新的网络互联理念解决当前网络面对新业务遇到的问题，它的核心思想就是将原本由交换机/路由器控制的数据包转发过程，转化为Openflow和控制服务器(controller)分别完成的独立过程。Flow为Openf low定义的转发项，报文如果匹配flow定义的match field，就会按照它定义的action对报文做处理。

4、交换机A某一端口发生故障，链路发生中断，并向控制器X发送port-status消息，此时消息发送超时，并开始TCP重传过程。

5、为了防止背景技术中恢复时间过长的缺陷发生，本发明中引入了下述两种策略：超时等待策略及快速重连策略。

6、超时等待策略：当重传超时间隔未超过预设阈值时，则按照原有算法，进行会话恢复，比如预设阈值设置为0.5s，如最背景技术示例中进行到步骤5(第二次重传)之前链路就完成恢复，则按照原有技术，正常恢复会话，恢复交换机与控制器的连接，这种情况下能保证网络链路恢复时间和交换机控制器连接恢复的时间间隔在0.5s以内。

7、快速重连策略：当重传超时间隔超过预设阈值时，则采用快速重连技术，比如最背景技术示例中，步骤9(网络恢复时间)和步骤10(第六次重传)之间相差6.8秒，网络恢复6.8秒之后，交换机与控制器才恢复连接。此时采用快速重连策略，当重传超时间隔超过预设阈值0.5s时，通过交换机第二端口和控制器之间的第二链路代替交换机第一端口和控制器之间的第一链路进行消息交互。

具体为，当网络恢复之后，交换机立即使用一个新的端口向控制器X发起新的TCP会话，控制器X响应TCP会话请求，并完成三次握手建立连接，交换机A确认新的TCP会话已经建立完毕发送TCP Flag[FIN，PSH，ACK]给控制器X，要求中断旧的第一链路的连接，并使用新建立的TCP会话继续和控制器X进行Openflow消息交换，控制器确认旧连接关闭发送确认关闭[FIN，ACK]给交换机A，交换机A答复[ACK]，自此旧的TCP会话完全关闭，新TCP会话完全替代旧TCP会话。

8、同步数据继承：新的TCP会话虽然已经接手了旧的TCP会话，并进行Openflow消息交互，但是这个过程中还需要保证新的TCP会话能够把旧的TCP会话的数据完全同步过来的能力，比如旧的TCP会话已经获取了交换机的端口状态信息等，这些数据都要做同步，所以控制器上必须要有一个db记录交换机数据。

本实施例中的交换机为OVS交换机，即OpenVswitch开放虚拟交换机，SDN基于flow工作，控制器(Controller)建立和管理维护交换机上的flow table。

上述实施例中通过交换机的多个端口和控制器之间的链路进行链路重连，在其他实施例中，也可以通过交换机和不同的控制器之间的链路进行链路重连。

如采用控制器集群及检测机制，部署控制器集群，当主控制器检测到TCP会话中断或重传过多次数之后，备用控制器通过role消息请求成为主控制器，并开始跟交换机进行交互。

本发明另一实施方式中还公开了一种控制器，包括：

第一链路建立模块，用于和交换机建立第一链路，和交换机的端口建立TCP会话，以进行Openflow消息交互；

信息接收模块，用于接收交换机发送的端口状态信息；

中断确定模块，用于无法接收端口状态信息时，确定交换机和控制器的第一链路中断；

链路恢复确定模块，用于根据重传超时间隔与预设阈值之间的关系确定链路恢复策略，策略包括超时等待策略及快速重连策略。

本发明再一实施方式中还公开了一种交换机，包括：

第二链路建立模块，用于和控制器建立第一链路，和控制器建立TCP会话，以进行Openflow消息交互；

信息发送模块，用于发送交换机的端口状态信息；

信息重传模块，用于交换机和控制器的第一链路中断时，按照时间间隔逐渐增大的方式进行TCP会话重传；

链路恢复执行模块，用于根据重传超时间隔与预设阈值之间的关系执行链路恢复策略，策略包括超时等待策略及快速重连策略。

交换机和控制器的具体工作原理与上述实施例相同，此处不再进行赘述。

由以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明根据重传超时间隔确定对应的链路恢复策略，采用“超时等待”和“快速重连”相结合的策略进行链路恢复，减少了交换机链路故障之后链路收敛完成和控制器交换机链路恢复的时间间隔。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

还需要说明的是，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、商品或者设备不仅包括那些要素，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、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书一个或多个实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于交换机和控制器的链路恢复方法，其特征在于，所述链路恢复方法包括：

S1、建立交换机和控制器的第一链路，交换机的端口和控制器建立TCP会话，以进行Openflow消息交互；

S2、交换机向控制器发送端口状态信息；

S3、若交换机和控制器的第一链路中断，端口状态信息发送超时，按照时间间隔逐渐增大的方式进行TCP会话重传；

S4、根据重传超时间隔与预设阈值之间的关系确定链路恢复策略，所述策略包括超时等待策略及快速重连策略。

2.根据权利要求1所述的链路恢复方法，其特征在于，所述步骤S4的链路恢复策略中，

超时等待策略具体为：

若重传超时间隔小于或等于预设阈值，则在交换机得到控制器响应后恢复交换机和控制器的第一链路；

快速重连策略具体为：

若重传超时间隔大于预设阈值，则当链路收敛完成后采用第二链路建立TCP会话，以进行Openflow消息交互。

3.根据权利要求2所述的链路恢复方法，其特征在于，所述第一链路为交换机第一端口和控制器之间的链路，第二链路为交换机第二端口和控制器之间的链路。

4.根据权利要求2所述的链路恢复方法，其特征在于，所述第一链路为交换机和第一控制器之间的链路，第二链路为交换机和第二控制器之间的链路。

5.根据权利要求3所述的链路恢复方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：

交换机第二端口和控制器建立TCP会话后，控制器中断交换机第一端口和控制器的第一链路。

6.根据权利要求5所述的链路恢复方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：

将第一链路建立的TCP会话同步至第二链路建立的TCP会话中。

7.根据权利要求2所述的链路恢复方法，其特征在于，所述链路恢复方法中，建立TCP会话具体为：

交换机向控制器发起TCP会话，经过三次握手后，TCP会话建立成功。

8.根据权利要求1所述的链路恢复方法，其特征在于，所述交换机为OVS交换机。

9.一种控制器，其特征在于，所述控制器包括：

第一链路建立模块，用于和交换机建立第一链路，和交换机的端口建立TCP会话，以进行Openflow消息交互；

信息接收模块，用于接收交换机发送的端口状态信息；

中断确定模块，用于无法接收端口状态信息时，确定交换机和控制器的第一链路中断；

链路恢复确定模块，用于根据重传超时间隔与预设阈值之间的关系确定链路恢复策略，所述策略包括超时等待策略及快速重连策略。

10.一种交换机，其特征在于，所述交换机包括：

第二链路建立模块，用于和控制器建立第一链路，和控制器建立TCP会话，以进行Openflow消息交互；

信息发送模块，用于发送交换机的端口状态信息；

信息重传模块，用于交换机和控制器的第一链路中断时，按照时间间隔逐渐增大的方式进行TCP会话重传；

链路恢复执行模块，用于根据重传超时间隔与预设阈值之间的关系执行链路恢复策略，所述策略包括超时等待策略及快速重连策略。