CN109412943A - 一种sdn控制器集群流量处理方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SDN控制器集群流量处理方法、装置、设备及存储介质，涉及SDN和通信技术领域，所述方法包括：路由设备与主用主控制器协商GR能力；在SDN控制器集群倒换期间，所述路由设备根据协商的所述GR能力，保持从所述主用主控制器学习的其他路由设备的路由可达信息；在SDN控制器集群倒换期间，所述路由设备利用所保持的路由可达信息，进行业务流量转发。本发明实施例解决了SDN控制器集群场景中，主用主控制器异常引起的流量丢失问题。

Description

一种SDN控制器集群流量处理方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及软件定义网络(Software Defined Network,SDN)和通信技术领域，特别涉及一种SDN控制器集群流量处理方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

SDN是一种新型网络部署架构，其最主要特点是：集中管理、控制转发分离。集中管理就是要求SDN控制器具有很强的能力；控制转发分离弱化了SDN网络中交换机的能力，交换机只负责匹配规则+执行动作，交换机的任务变得简单、重复、高效。

SDN网络由控制平面掌控全局网络资源，无须依赖底层网络设备，屏蔽了来自底层网络设备的差异。用户可以通过SDN控制面自定义任何想实现的网络路由和传输规则策略，从而更加灵活和智能。

基于SDN架构的新型网络部署，SDN控制器负责整个SDN的网络资源分配、流量调度、路径生成。这就要求SDN控制器具有高可靠性，SDN控制器要有冗余备份，不能因为控制器故障导致整个网络业务中断。一旦主用主控制器出现异常，备用主控制器能够平滑的接替主用主控制器工作，用户业务不受影响。

SDN控制器集群是提高控制器稳定性的有效方案，通过将业务数据做1:1或1:N的方式备份，达到数据冗余备份的目的。当业务的主用主控制器发生故障，备用主控制器就会被唤醒，接替主用主控制器工作。由于备用主控制器也拥有业务的完整数据信息，因此备用主控制器能够平滑的接管倒换后的业务，保证倒换后业务不中断。

SDN控制器集群较好地解决了SDN域内数据的稳定性和可靠性，但对于来自SDN域外的业务数据，特别是动态数据，例如通过动态路由协议学习到的路由信息，仅仅依靠SDN控制器集群机制无法解决转发流量丢失的问题。

发明内容

本发明实施例提供的一种SDN控制器集群流量处理方法、装置、设备及存储介质，解决SDN控制器集群场景中，主用主控制器异常引起的流量丢失问题。

根据本发明实施例提供的一种SDN控制器集群流量处理方法，包括：

路由设备与主用主控制器协商平滑重启(Graceful Restart，GR)能力；

在SDN控制器集群倒换期间，所述路由设备根据协商的所述GR能力，保持从所述主用主控制器学习的其他路由设备的路由可达信息；

在SDN控制器集群倒换期间，所述路由设备利用所保持的路由可达信息，进行业务流量转发。

优选地，在所述路由设备与所述主用主控制器协商GR能力之前，还包括：

所述主用主控制器生成虚拟网卡作为路由协议接口，并利用所述路由协议接口，获取用于建立协议邻居的配置信息。

优选地，所述路由设备与所述主用主控制器协商GR能力包括：

利用所述用于建立协议邻居的配置信息，建立所述路由设备与所述主用主控制器之间的邻居关系；

在建立所述路由设备与所述主用主控制器之间的邻居关系期间，所述路由设备与所述主用主控制器协商GR能力。

优选地，在建立所述路由设备与所述主用主控制器的邻居关系之后，还包括：

所述路由设备从所述主用主控制器学习其他路由设备的路由可达信息，并将自身的路由可达信息发送至所述主用主控制器，以供其它路由设备从所述主用主控制器学习。

优选地，还包括：

在SDN控制器集群倒换期间，在所述路由设备与作为新主用主控制器的备用主控制器建立邻居关系之后，所述路由设备从所述新主用主控制器学习其他路由设备的路由可达信息，并将自身的路由可达信息发送至所述新主用主控制器，以供其它路由设备从所述新主用主控制器学习。

优选地，还包括：

所述路由设备利用从所述新主用主控制器学习的其它路由设备的路由可达信息，更新其保持的路由可达信息。

优选地，还包括：

在SDN控制器集群倒换后，所述路由设备利用更新的路由可达信息，进行业务流量转发。

根据本发明实施例提供的一种SDN控制器集群流量处理装置，包括：

能力协商模块，用于路由设备与主用主控制器协商平滑重启GR能力；

路由保持模块，用于在SDN控制器集群倒换期间，根据协商的所述GR能力，保持所述路由设备从所述主用主控制器学习的其他路由设备的路由可达信息；

流量转发模块，用于在SDN控制器集群倒换期间，利用所述路由设备保持的路由可达信息，进行业务流量转发。

根据本发明实施例提供的一种SDN控制器集群流量处理设备，包括：

处理器，用于协商路由设备与主用主控制器协商的GR能力，在SDN控制器集群倒换期间，根据协商的所述GR能力，保持所述路由设备从所述主用主控制器学习的其他路由设备的路由可达信息，并在SDN控制器集群倒换期间，利用所述路由设备保持的路由可达信息，进行业务流量转发；

存储器，用于存储供所述处理器执行的程序。

根据本发明实施例提供的一种存储介质，其上存储有处理器可执行的程序，该程序使处理器执行以下步骤：

协商路由设备与主用主控制器协商的GR能力；

在SDN控制器集群倒换期间，根据协商的所述GR能力，保持所述路由设备从所述主用主控制器学习的其他路由设备的路由可达信息；

在SDN控制器集群倒换期间，利用所述路由设备保持的路由可达信息，进行业务流量转发。

本发明实施例提供的技术方案具有如下有益效果：

本发明实施例将协议的GR机制引入到SDN控制器集群中，实现SDN控制器集群倒换流量不中断，能够很好地解决SDN控制器集群倒换过程中，业务流量中断的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的SDN控制器集群流量处理的流程图；

图2是本发明实施例提供的SDN控制器集群流量处理的装置框图；

图3是本发明实施例提供的SDN控制器集群示意图；

图4是本发明实施例提供的SDN控制器集群倒换示意图；

图5是本发明实施例提供的SDN控制器中路由子系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明实施例提供的SDN控制器集群流量处理的流程图，如图1所示，步骤包括：

步骤S101：路由设备与主用主控制器协商GR能力。

在步骤S101之前，主用主控制器生成虚拟网卡作为路由协议接口，并利用所述路由协议接口，获取用于建立协议邻居的配置信息，然后将所述配置信息保存至SDN控制器集群的数据库(Database，DB)中。

所述步骤S101包括：利用所述用于建立协议邻居的配置信息，建立所述路由设备与所述主用主控制器之间的邻居关系，并在建立所述路由设备与所述主用主控制器之间的邻居关系期间，协商所述路由设备与所述主用主控制器的GR能力。

在步骤S101之后，所述路由设备从所述主用主控制器学习其他路由设备的路由可达信息，并将自身的路由可达信息发送至所述主用主控制器，以供其它路由设备从所述主用主控制器学习。

步骤S102：在SDN控制器集群倒换期间，所述路由设备根据协商的所述GR能力，保持从所述主用主控制器学习的其他路由设备的路由可达信息。

步骤S103：在SDN控制器集群倒换期间，所述路由设备利用所保持的路由可达信息，进行业务流量转发。

在SDN控制器集群倒换期间，备用主控制器作为新主用主控制器，从DB获取用于建立协议邻居的配置信息，并利用所述配置信息，建立所述路由设备与所述新主用主控制器之间的邻居关系，并在建立所述路由设备与所述新主用主控制器之间的邻居关系期间，协商所述路由设备与所述新主用主控制器的GR能力。在所述路由设备与所述新主用主控制器建立邻居关系之后，所述路由设备首先从所述新主用主控制器学习其他路由设备的路由可达信息，并将自身的路由可达信息发送至所述新主用主控制器，以供其它路由设备从所述新主用主控制器学习；然后利用从所述新主用主控制器学习的其它路由设备的路由可达信息，更新其保持的路由可达信息。在SDN控制器集群倒换后，所述路由设备利用更新的路由可达信息，进行业务流量转发。

需要说明的是，本发明实施例的SDN控制器集群对外呈现一个统一的IP地址，主用主控制器用该IP地址同外部路由器建立协议邻居，当主用主控制器发生故障时，备用主控制器用该IP地址和外部路由器建立协议邻居，在建立邻居的过程中保持原有的转发表不变。SDN控制器集群场景中，主用主控制器发生故障时，备用主控制器能够替代主控主控制器，完成业务的运转，保证业务流量不丢失，提升了SDN控制器集群的稳定性。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括步骤S101至步骤S103。进一步说，本发明还可以提供一种存储介质，其上存储有处理器可执行的程序，该程序使处理器执行以下步骤：协商路由设备与主用主控制器协商的GR能力；在SDN控制器集群倒换期间，根据协商的所述GR能力，保持所述路由设备从所述主用主控制器学习的其他路由设备的路由可达信息；在SDN控制器集群倒换期间，利用所述路由设备保持的路由可达信息，进行业务流量转发。其中，所述的存储介质可以包括ROM/RAM、磁碟、光盘、U盘。

图2是本发明实施例提供的SDN控制器集群流量处理的装置框图，如图2所示，包括：

能力协商模块，用于路由设备与主用主控制器协商平滑重启GR能力；

路由保持模块，用于在SDN控制器集群倒换期间，根据协商的所述GR能力，保持所述路由设备从所述主用主控制器学习的其他路由设备的路由可达信息；

流量转发模块，用于在SDN控制器集群倒换期间，利用所述路由设备保持的路由可达信息，进行业务流量转发。

所述装置的工作流程包括：

1.能力协商模块建立路由设备与主用主控制器之间的邻居关系，并在建立所述路由设备与所述主用主控制器之间的邻居关系期间，协商所述路由设备与所述主用主控制器的GR能力。

2.路由保持模块从所述主用主控制器学习其他路由设备的路由可达信息，以便流量转发模块利用所述其他路由设备的路由可达信息，转发业务流量，同时将自身的路由可达信息发送至所述主用主控制器，以供其它路由设备从所述主用主控制器学习。

3.在SDN控制器集群倒换期间，路由保持模块根据协商的所述GR能力，保持从所述主用主控制器学习的其他路由设备的路由可达信息，流量转发模块利用所保持的路由可达信息，进行业务流量转发。

4.在SDN控制器集群倒换期间，能力协商模块建立路由设备与新主用主控制器(备用主控制器)之间的邻居关系，并在建立所述路由设备与所述新主用主控制器之间的邻居关系期间，协商所述路由设备与所述新主用主控制器的GR能力。路由保持模块在所述路由设备与所述新主用主控制器建立邻居关系之后，从所述新主用主控制器学习其他路由设备的路由可达信息，并将自身的路由可达信息发送至所述新主用主控制器，以供其它路由设备从所述新主用主控制器学习，然后利用从所述新主用主控制器学习的其它路由设备的路由可达信息，更新其保持的路由可达信息。

5.在SDN控制器集群倒换后，流量转发模块利用更新的路由可达信息，进行业务流量转发。

本实施例提供一种软件定义网络SDN控制器集群流量处理设备，包括：

处理器，用于协商路由设备与主用主控制器协商的平滑重启GR能力，在SDN控制器集群倒换期间，根据协商的所述GR能力，保持所述路由设备从所述主用主控制器学习的其他路由设备的路由可达信息，并在SDN控制器集群倒换期间，利用所述路由设备保持的路由可达信息，进行业务流量转发；

存储器，用于存储供所述处理器执行的程序。

进一步地，所述处理器还用于在建立所述路由设备与所述主用主控制器的邻居关系之后，从所述主用主控制器学习其他路由设备的路由可达信息，并将自身的路由可达信息发送至所述主用主控制器，以供其它路由设备从所述主用主控制器学习。

进一步地，所述处理器还用于在SDN控制器集群倒换期间，在所述路由设备与作为新主用主控制器的备用主控制器建立邻居关系之后，所述路由设备从所述新主用主控制器学习其他路由设备的路由可达信息，并将自身的路由可达信息发送至所述新主用主控制器，以供其它路由设备从所述新主用主控制器学习。

进一步地，所述处理器还用于利用从所述新主用主控制器学习的其它路由设备的路由可达信息，更新其保持的路由可达信息，并利用从所述新主用主控制器学习的其它路由设备的路由可达信息，更新其保持的路由可达信息。

图3是本发明实施例提供的SDN控制器集群示意图，如图3所示，控制器1和控制器2组成SDN控制器集群，⑤为控制器1和控制器2之间的连接。

SDN交换机switch1和控制器1、控制器2建立双连接①和②，其中，与控制器1的连接①是SDN交换机swtich1的主连接。

SDN交换机GW1和控制器1、控制器2建立双连接③和④，其中，与控制器2的连接④是SDN交换机GW1的主连接。

控制器1是主用主控制器，控制器2是备用主控制器。

SDN控制器集群上配置协议相关的信息，主用主控制器(控制器1)通过VIP1和路由设备R1建立邻居关系，主用主控制器(控制器1)通过VIP1和域内路由型设备VM1建立邻居关系。备用主控制器(控制器2)不与VM1和R1建立邻居关系。

VM1、R1与SDN控制器(控制器1)互相通告路由可达信息：路由设备R1通过路由协议将路由可达信息Prefix1发布给VM1，控制器1和VM1学习到路由设备R1的路由可达信息Prefix1；VM1通过路由协议将路由可达信息Prefix2发布给路由设备R1，控制器1和路由设备R1学习到VM1的路由可达信息Prefix2。VM1和R1实现三层互通(IP层互通)。

图4是本发明实施例提供的SDN控制器集群倒换示意图，如图4所示，当主用主控制器(控制器1)发生故障，备用主控制器(控制器2)感知到主用主控制器异常，控制器2变为主用主控制器，采用和主用主控制器(控制器1)相同的IP地址VIP1，重新与R1和VM1建立邻居关系。也就是说，当控制器1发生故障时，协议邻居断链，控制器2变为主用主控制器，并重新建立协议邻居，发布路由信息。

在控制器集群倒换期间，路由设备R1保持路由Prefix2不变，VM1保持路由Prefix1不变，确保三层流量转发不受影响。进一步说，主用主控制器(控制器1)发生故障，VM1和R1感知邻居VIP1异常，分别保持住路由可达信息Prefix1和Prefix2不变。SDN交换机switch1与控制器2的连接变为主连接。备用主控制器(控制器2)感知主用主控制器异常，将自己变为主用，并用VIP1与VM1、R1建立协议邻居，并重新向控制器通告路由可达信息Prefix1和Prefix2。

本发明实施例将路由协议的GR能力集成到SDN控制器集群中，扩充控制器集群的能力和适用场景。

图5是本发明实施例提供的SDN控制器中路由子系统示意图，如图5所示，协议配置管理模块接收路由协议相关的配置，并将配置信息保存在DB中。同时，通知协议能力协商/邻居建立模块，触发协议能力协商，完成邻居的建立。邻居建立后，由路由学习通告模块完成路由可达信息的发布和学习。

以下结合图1至图3对本发明的实施过程进行进一步说明。

本发明实施例的主用主控制器故障，SDN交换机switch1与控制器2的连接变为主连接，控制器与VM1、路由设备R1建立的协议邻居会断链(down)。SDN交换switch1、GW1上的路由可达信息Prefix1、Prefix2保持不变；VM1和路由设备R1不会删除从控制器1学习到的路由可达信息Prefix1、Prefix2。在集群倒换期间，转发面的路由可达信息不变，流量转发不中断。具体实施包括以下步骤：

步骤201：如图3所示，控制器1和控制器2构成控制器集群，其中控制器1是主用主控制器，控制器2是主用备(即备用主控制器)。

步骤202：如图3所示，主用主控制器(控制器1)上生成虚拟网卡作为路由协议接口，虚拟网卡的IP地址为VIP1。

步骤203：如图5所示，用户通过控制器提供的接口，向主用主控制器(控制器1)下发协议相关配置信息：VIP1---IP2之间建立协议邻居的配置信息；VIP1---IP3之间建立协议邻居的配置信息。控制器1将配置信息写入DB，并触发协议邻居建立。

步骤204：如图3所示，控制器1和路由设备R1之间(VIP1---IP2)的协议报文转发路径：控制器1--->控制器2--->GW1--->路由设备R1。协议GR能力协商成功。

步骤205：如图3所示，控制器1和VM1之间(VIP1---IP3)的协议报文转发路径：控制器1--->switch1--->VM1。协议GR能力协商成功。

步骤206：如图3所示，路由设备R1将路由可达信息Prefix1通告给控制器1。控制器1将路由可达信息Prefix1下发到SDN交换机switch和GW1上。

步骤207：如图3所示，控制器1将路由可达信息Prefix1通告给VM1。

步骤208：如图3所示，VM1将路由可达信息Prefix2通告给控制器1。控制器1将路由可达信息Prefix2下发到SDN交换机switch和GW1上。

步骤209：如图3所示，控制器1将路由可达信息Prefix2通告给路由设备R1。

至此，控制器集群与VM1、路由设备R1之间的协议邻居关系建好，并能互相通告路由可达信息。VM1与路由设备R1之间实现三层互通。

步骤210：如图4所示，主用主控制器(控制器1)发生故障，VM1感知协议邻居异常。由于步骤205中已经协商了GR能力，VM1不会立即删除从控制器1学习到的路由可达信息Prefix1。

步骤211：如图4所示，主用主控制器(控制器1)发生故障，路由设备R1感知协议邻居异常。由于步骤204中已经协商了GR能力，路由设备R1不会立即删除从控制器1学习到的路由可达信息Prefix2。即在控制器集群倒换期间，VM1和路由设备R1保持路由不变。

步骤212：如图4所示，主用主控制器(控制器1)发生故障，备用主控制器(控制器2)转为主用，成为主用主控制器。

步骤213：如图4所示，控制器2在转为主用主控制器的过程中，从DB中重新加载协议配置，触发控制器2与VM1、路由设备1重新建立协议邻居。协议邻居的配置信息和集群倒换前的一致。

步骤214：如图4所示，控制器2与VM1邻居建立成功，VM1将路由可达信息Prefix2重新发布给控制器2。控制器2将路由可达信息Prefix2下发SDN交换机switch、GW1，并将Prefix2通告给路由设备R1。路由设备R1更新路由信息Prefix2。

步骤215：如图4所示，控制器2与路由设备R1邻居建立成功，路由设备R1将路由可达信息Prefix1重新发布给控制器2。控制器2将路由可达信息Prefix1下发SDN交换机switch、GW1，并将Prefix1通告给VM1。VM1更新路由信息Prefix1。

至此，实现了SDN控制器集群倒换三层流量不中断。SDN控制器集群倒换期间，VM1与路由设备R1保持住从控制器1学习到的路由，SDN交换机switch1、GW1也保持住了到VM1、路由设备R1的路由可达信息Prefix2、Prefix。控制器倒换之后，新的主用主控制器(控制器2)会重新与VM1、路由设备R1建立协议邻居，并将自己的路由信息Prefix1、Prefix2通告给控制器2。

综上所述，本发明的实施例具有以下技术效果：

1.本发明实施例充分利用协议的GR能力，在控制器集群倒换期间，邻居设备(VM1/R1)保持住从控制器发布的路由，确保路由表不被删除，流量能够正常转发，解决了SDN控制器集群倒换中的动态业务流量丢失的问题；

2.本发明实施例在控制器集群倒换完成后，新的主用主控制器会重新加载协议配置，触发建立和倒换前相同的协议邻居，并重新通告路由信息，确保控制器集群倒换完成后路由信息是最新的。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种软件定义网络SDN控制器集群流量处理方法，包括：

路由设备与主用主控制器协商平滑重启GR能力；

在SDN控制器集群倒换期间，所述路由设备根据协商的所述GR能力，保持从所述主用主控制器学习的其他路由设备的路由可达信息；

在SDN控制器集群倒换期间，所述路由设备利用所保持的路由可达信息，进行业务流量转发。

2.根据权利要求1所述的方法，在所述路由设备与所述主用主控制器协商GR能力之前，还包括：

所述主用主控制器生成虚拟网卡作为路由协议接口，并利用所述路由协议接口，获取用于建立协议邻居的配置信息。

3.根据权利要求2所述的方法，所述路由设备与所述主用主控制器协商GR能力包括：

利用所述用于建立协议邻居的配置信息，建立所述路由设备与所述主用主控制器之间的邻居关系；

在建立所述路由设备与所述主用主控制器之间的邻居关系期间，所述路由设备与所述主用主控制器协商GR能力。

4.根据权利要求3所述的方法，在建立所述路由设备与所述主用主控制器的邻居关系之后，还包括：

所述路由设备从所述主用主控制器学习其他路由设备的路由可达信息，并将本身的路由可达信息发送至所述主用主控制器，以供其它路由设备从所述主用主控制器学习。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在SDN控制器集群倒换期间，在所述路由设备与作为新主用主控制器的备用主控制器建立邻居关系之后，所述路由设备从所述新主用主控制器学习其他路由设备的路由可达信息，并将本身的路由可达信息发送至所述新主用主控制器，以供其它路由设备从所述新主用主控制器学习。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：

所述路由设备利用从所述新主用主控制器学习的其它路由设备的路由可达信息，更新其保持的路由可达信息。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

在SDN控制器集群倒换后，所述路由设备利用更新的路由可达信息，进行业务流量转发。

8.一种软件定义网络SDN控制器集群流量处理装置，包括：

能力协商模块，用于路由设备与主用主控制器协商平滑重启GR能力；

路由保持模块，用于在SDN控制器集群倒换期间，根据协商的所述GR能力，保持所述路由设备从所述主用主控制器学习的其他路由设备的路由可达信息；

流量转发模块，用于在SDN控制器集群倒换期间，利用所述路由设备保持的路由可达信息，进行业务流量转发。

9.一种软件定义网络SDN控制器集群流量处理设备，包括：

处理器，用于协商路由设备与主用主控制器协商的平滑重启GR能力，在SDN控制器集群倒换期间，根据协商的所述GR能力，保持所述路由设备从所述主用主控制器学习的其他路由设备的路由可达信息，并在SDN控制器集群倒换期间，利用所述路由设备保持的路由可达信息，进行业务流量转发；

存储器，用于存储供所述处理器执行的程序。

10.一种存储介质，其上存储有处理器可执行的程序，该程序使处理器执行以下步骤：

协商路由设备与主用主控制器协商的平滑重启GR能力；

在SDN控制器集群倒换期间，根据协商的所述GR能力，保持所述路由设备从所述主用主控制器学习的其他路由设备的路由可达信息；

在SDN控制器集群倒换期间，利用所述路由设备保持的路由可达信息，进行业务流量转发。