CN109450812A - 处理数据包的方法、交换机和控制器以及介质 - Google Patents

处理数据包的方法、交换机和控制器以及介质 Download PDF

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CN109450812A
CN109450812A CN201811642475.5A CN201811642475A CN109450812A CN 109450812 A CN109450812 A CN 109450812A CN 201811642475 A CN201811642475 A CN 201811642475A CN 109450812 A CN109450812 A CN 109450812A
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Excellent Polytron Technologies Inc
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Abstract

本发明涉及通信技术领域，特别涉及处理数据包的方法、交换机和控制器以及介质。本发明的方法包括从控制器接收上报规则，上报规则用于指示交换机向控制器上报数据包；接收数据包；根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流；如果数据包不属于已上报的数据流，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。本发明能够区分数据包所属的数据流，实现在Packet IN场景下按照流粒度进行限速，避免造成大流和小流之间的不公平，能够充分考虑控制器或者网络情况，动态调整Packet IN消息数量，避免导致控制器瘫痪，并且能够将Packet IN方案应用于数据中心场景中，解决主动推送方案较难应用于超大规模数据中心的问题。

Description

处理数据包的方法、交换机和控制器以及介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及处理数据包的方法、交换机和控制器以及介质。
背景技术
开放流(OpenFlow)最早由Stanford大学的Nick McKeown教授等研究人员在2008年4月发表的论文《OpenFlow:Enabling Innovation in Campus Networks》中提出，并且具体提出控制和转发相分离的架构，将控制逻辑从网络设备中引出来，供研究者对其进行任意的编程，从而实现新型的网络协议、拓扑架构，而无需改动网络设备本身。软件定义网络(Software Defined Network,SDN)的网络设备之间不运行任何协议，网络设备的转发表由控制器配置生成，控制器与网络设备之间通过OpenFlow协议来互相通信。
目前，OpenFlow交换机(OpenFlow Switch,OFS)通过使用OpenFlow协议的安全通道与OpenFlow控制器进行通信。对于一个新到达的数据包，如果交换机中没有与该数据包相对应的转发规则，通常的做法是Packet IN，即把该数据包上报给控制器，由控制器来获取该数据包的转发规则，之后再向交换机发送该转发规则，以转发该数据包。
如果多个数据包都没有相应的转发规则，则多个数据包都被上报给控制器，此时控制器的负载过重，甚至可能打挂控制器，并且交换机易于被攻击。为了防止出现这种情况，通常的做法是对上报进行限速，但是如果简单地使用meter进行限速，则会造成大流和小流之间的不公平。例如，有1000个数据包需要被上报，如果存在大流和小流，可能900个数据包属于同一条大流，而另外100个数据包分别属于另外的小流，由于限速而只能上报200个数据包，这样被上报的数据包绝大多数都属于同一条大流。在这种情况下，控制器的负载其实很轻，因为控制器是根据流而非根据包来获取转发规则，也即对于同一条流，即便上报了多个数据包，也只需要获取一次转发规则即可，此时控制器其实能够处理更多的PacketIN消息。但是，由于交换机无法区分数据包所属的数据流，导致小流无法被转发。考虑到网络的突发，这种现象很明显。
发明内容
本发明的目的在于提供处理数据包的方法、交换机和控制器以及介质，能够区分数据包所属的数据流，实现在Packet IN场景下按照流粒度进行限速，避免造成大流和小流之间的不公平，并且能够充分考虑控制器或者网络情况，动态调整Packet IN消息数量，避免导致控制器瘫痪。
本发明公开了一种交换机处理数据包的方法，方法包括：
从控制器接收上报规则，上报规则用于指示交换机向控制器上报数据包；
接收数据包；
根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流；
如果数据包不属于已上报的数据流，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
可选地，根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流，包括：
根据上报规则，读取第一上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识；
确定数据包的流标识是否在第一上报记录中；
如果数据包的流标识不在第一上报记录中，则数据包不属于已上报的数据流，否则数据包属于已上报的数据流。
可选地，如果数据包不属于已上报的数据流，还包括：
根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限；
如果已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
可选地，根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限，包括：
根据上报规则，读取第二上报记录，上报规则包括控制器的上报条目阈值，第二上报记录包括已上报的数据流的上报条目数；
确定上报条目数是否超过上报条目阈值；
如果上报条目数不超过上报条目阈值，则已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，否则已上报的数据流的数量超过控制器的上限。
可选地，在向控制器上报数据包之后，还包括：
从控制器接收添加规则，添加规则用于指示交换机在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流；
根据添加规则，在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流。
可选地，根据添加规则，在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流，包括：
根据添加规则，读取第一上报记录和第二上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识，第二上报记录包括上报条目数；
在已上报的数据流的流标识中添加数据包的流标识，并且上报条目数加一。
可选地，在向控制器上报数据包之后，还包括：
从控制器接收转发规则，转发规则用于指示交换机转发数据包；
根据转发规则，转发数据包。
可选地，在从控制器接收转发规则之后，还包括：
从控制器接收删除规则，删除规则用于指示交换机在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流；
根据删除规则，在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流。
可选地，根据删除规则，在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流，包括：
根据删除规则，读取第一上报记录和第二上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识，第二上报记录上报条目数；
在已上报的数据流的流标识中删除数据包的流标识，并且上报条目数减一。
可选地，交换机使用可编程芯片实现，可编程芯片为支持P4语言的网络芯片。
本发明公开了一种控制器处理数据包的方法，方法包括：
生成上报规则，上报规则用于指示交换机向控制器上报数据包；
向交换机发送上报规则，使得交换机根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流；如果数据包不属于已上报的数据流，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
可选地，使得交换机根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流，包括：使得交换机根据上报规则，读取第一上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识；确定数据包的流标识是否在第一上报记录中；如果数据包的流标识不在第一上报记录中，则数据包不属于已上报的数据流，否则数据包属于已上报的数据流。
可选地，如果数据包不属于已上报的数据流，还使得交换机根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限；如果已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
可选地，还使得交换机根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限，包括：还使得交换机根据上报规则，读取第二上报记录，上报规则包括控制器的上报条目阈值，第二上报记录包括已上报的数据流的上报条目数；确定上报条目数是否超过上报条目阈值；如果上报条目数不超过上报条目阈值，则已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，否则已上报的数据流的数量超过控制器的上限。
可选地，还包括：
从交换机接收数据包；
生成添加规则，添加规则用于指示交换机在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流；
向交换机发送添加规则，使得交换机根据添加规则，在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流。
可选地，使得交换机根据添加规则，在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流，包括：使得交换机根据添加规则，读取第一上报记录和第二上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识，第二上报记录包括上报条目数；在已上报的数据流的流标识中添加数据包的流标识，并且上报条目数加一。
可选地，还包括：
从交换机接收数据包；
根据数据包，获取转发规则，转发规则用于指示交换机转发数据包；
向交换机发送转发规则，使得交换机根据转发规则，转发数据包。
可选地，在向交换机发送转发规则之后，还包括：
生成删除规则，删除规则用于指示交换机在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流；
向交换机发送删除规则，使得交换机根据删除规则，在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流。
可选地，使得交换机根据删除规则，在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流，包括：使得交换机根据删除规则，读取第一上报记录和第二上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识，第二上报记录上报条目数；在已上报的数据流的流标识中删除数据包的流标识，并且上报条目数减一。
本发明公开了一种交换机，交换机包括：
接收单元，被配置为从控制器接收上报规则，上报规则用于指示交换机向控制器上报数据包，并且接收数据包；
确定单元，被配置为根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流；
上报单元，被配置为如果数据包不属于已上报的数据流，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
可选地，根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流，包括：
根据上报规则，读取第一上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识；
确定数据包的流标识是否在第一上报记录中；
如果数据包的流标识不在第一上报记录中，则数据包不属于已上报的数据流，否则数据包属于已上报的数据流。
可选地，确定单元还被配置为如果数据包不属于已上报的数据流，则根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限；
上报单元被配置为如果已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
可选地，根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限，包括：
根据上报规则，读取第二上报记录，上报规则包括控制器的上报条目阈值，第二上报记录包括已上报的数据流的上报条目数；
确定上报条目数是否超过上报条目阈值；
如果上报条目数不超过上报条目阈值，则已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，否则已上报的数据流的数量超过控制器的上限。
可选地，在上报单元向控制器上报数据包之后，接收单元还被配置为从控制器接收添加规则，添加规则用于指示交换机在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流；
并且交换机还包括：
添加单元，被配置为根据添加规则，在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流。
可选地，根据添加规则，在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流，包括：
根据添加规则，读取第一上报记录和第二上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识，第二上报记录包括上报条目数；
在已上报的数据流的流标识中添加数据包的流标识，并且上报条目数加一。
可选地，在上报单元向控制器上报数据包之后，接收单元还被配置为从控制器接收转发规则，转发规则用于指示交换机转发数据包；
并且交换机还包括：
转发单元，被配置为根据转发规则，转发数据包。
可选地，在接收单元从控制器接收转发规则之后，接收单元还被配置为从控制器接收删除规则，删除规则用于指示交换机在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流；
并且交换机还包括：
删除单元，被配置为根据删除规则，在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流。
可选地，根据删除规则，在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流，包括：
根据删除规则，读取第一上报记录和第二上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识，第二上报记录上报条目数；
在已上报的数据流的流标识中删除数据包的流标识，并且上报条目数减一。
本发明公开了一种控制器，控制器包括：
生成单元，被配置为生成上报规则，上报规则用于指示交换机向控制器上报数据包；
发送单元，被配置为向交换机发送上报规则，使得交换机根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流；如果数据包不属于已上报的数据流，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
可选地，使得交换机根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流，包括：使得交换机根据上报规则，读取第一上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识；确定数据包的流标识是否在第一上报记录中；如果数据包的流标识不在第一上报记录中，则数据包不属于已上报的数据流，否则数据包属于已上报的数据流。
可选地，如果数据包不属于已上报的数据流，还使得交换机根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限；如果已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
可选地，还使得交换机根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限，包括：还使得交换机根据上报规则，读取第二上报记录，上报规则包括控制器的上报条目阈值，第二上报记录包括已上报的数据流的上报条目数；确定上报条目数是否超过上报条目阈值；如果上报条目数不超过上报条目阈值，则已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，否则已上报的数据流的数量超过控制器的上限。
可选地，控制器还包括：
接收单元，被配置为从交换机接收数据包；
并且生成单元还被配置为生成添加规则，添加规则用于指示交换机在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流；
发送单元还被配置为向交换机发送添加规则，使得交换机根据添加规则，在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流。
可选地，使得交换机根据添加规则，在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流，包括：使得交换机根据添加规则，读取第一上报记录和第二上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识，第二上报记录包括上报条目数；在已上报的数据流的流标识中添加数据包的流标识，并且上报条目数加一。
可选地，控制器还包括：
接收单元，被配置为从交换机接收数据包；
获取单元，被配置为根据数据包，获取转发规则，转发规则用于指示交换机转发数据包；
并且发送单元还被配置为向交换机发送转发规则，使得交换机根据转发规则，转发数据包。
可选地，在发送单元向交换机发送转发规则之后，生成单元还被配置为生成删除规则，删除规则用于指示交换机在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流；
发送单元还被配置为向交换机发送删除规则，使得交换机根据删除规则，在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流。
可选地，使得交换机根据删除规则，在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流，包括：使得交换机根据删除规则，读取第一上报记录和第二上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识，第二上报记录上报条目数；在已上报的数据流的流标识中删除数据包的流标识，并且上报条目数减一。
本发明公开了一种交换机，交换机包括存储有计算机可执行指令的存储器和处理器，处理器被配置为执行指令以实施交换机处理数据包的方法。
本发明公开了一种控制器，控制器包括存储有计算机可执行指令的存储器和处理器，处理器被配置为执行指令以实施控制器处理数据包的方法。
本发明公开了一种使用计算机程序编码的非易失性计算机存储介质，计算机程序包括指令，指令被一个以上的计算机执行以实施交换机处理数据包的方法。
本发明公开了一种使用计算机程序编码的非易失性计算机存储介质，计算机程序包括指令，指令被一个以上的计算机执行以实施控制器处理数据包的方法。
本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：
本发明根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流，能够区分数据包所属的数据流，实现在Packet IN场景下按照流粒度进行限速，避免造成大流和小流之间的不公平。另外，根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限，能够充分考虑控制器或者网络情况，动态调整Packet IN消息数量，避免导致控制器瘫痪。最后，本发明能够将Packet IN方案应用于数据中心场景中，解决主动推送方案较难应用于超大规模数据中心的问题。
附图说明
图1示出交换机处理数据包的方法的流程示意图；
图2示出交换机处理数据包的方法的另一流程示意图；
图3示出控制器处理数据包的方法的流程示意图；
图4示出交换机的结构示意图；
图5示出控制器的结构示意图。
具体实施方式
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明的第一实施方式涉及一种交换机处理数据包的方法。图1示出交换机处理数据包的方法的流程示意图。
如图1所示，方法100包括：
步骤102，从控制器接收上报规则，上报规则用于指示交换机向控制器上报数据包；
步骤104，接收数据包；
步骤106，根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流；
步骤108，如果数据包不属于已上报的数据流，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
其中，交换机可以是支持OpenFlow技术的具有交换功能的设备。
可选地，交换机使用可编程芯片实现，可编程芯片为支持P4语言的网络芯片。
其中，可编程芯片还可以为Tofino芯片或者其他P4或者类似P4语言的芯片。
其中，控制器可以是支持OpenFlow技术的具有控制功能的设备。
其中，交换机包括一个或多个流表，以及连接控制器的安全通道，交换机通过流表来转发数据包，以及通过使用OpenFlow协议的安全通道与控制器进行通信。
其中，也可以先接收数据包，再从控制器接收上报规则，上报规则用于指示交换机向控制器上报数据包。
其中，也可以接收数据包，同时从控制器接收上报规则，上报规则用于指示交换机向控制器上报数据包。
其中，已上报的数据流是指已经由交换机向控制器上报，并且控制器还未向交换机发送相对应的转发规则的数据包所属的数据流，属于同一个数据流的数据包的转发规则相同。
其中，不向控制器上报数据包可以是丢弃数据包、将数据包发往缓存等，可以理解的是，也可以继续向控制器上报数据包。
可以理解的是，根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流，如果该数据包不属于已上报的数据流，则说明该数据包是所属数据流的第一个数据包，因此交换机需要向控制器上报该数据包，如果该数据包属于已上报的数据流，则说明该数据包是所属数据流的后续数据包，由于控制器是根据流而非根据包来获取转发规则，因此交换机不需要再向控制器上报该数据包，从而能够区分数据包所属的数据流，实现在Packet IN场景下按照流粒度进行限速，并且不管是大流还是小流的数据包，都只需要上报一个数据包，从而避免造成大流和小流之间的不公平。
其中，在从控制器接收上报规则，上报规则用于指示交换机向控制器上报数据包之后，还包括：
根据上报规则，确定是否存在与数据包相对应的转发规则；
如果存在与数据包相对应的转发规则，则根据转发规则，转发数据包，否则根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流。
其中，在接收数据包之后，交换机也可以自动地确定是否存在与数据包相对应的转发规则，如果存在与数据包相对应的转发规则，则根据转发规则，转发数据包，否则根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流。
可以理解的是，确定是否存在与数据包相对应的转发规则，由于属于同一个数据流的数据包的转发规则相同，因此如果存在与该数据包相对应的转发规则，则说明交换机可能已经转发过该数据包所属数据流的其他数据包，或者控制器可能已经获取并且向交换机发送过与该数据包所属数据流的其他数据包相对应的转发规则，因此交换机不需要再向控制器上报数据包，而可以直接根据转发规则，转发数据包，节省了时间，提高了效率。
可选地，根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流，包括：
根据上报规则，读取第一上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识；
确定数据包的流标识是否在第一上报记录中；
如果数据包的流标识不在第一上报记录中，则数据包不属于已上报的数据流，否则数据包属于已上报的数据流。
其中，第一上报记录被存储在交换机中，例如第一上报记录被存储在芯片上，对应P4语言的第一寄存器。
其中，流标识可以是五元组、三元组等，属于同一个数据流的数据包的流标识相同。
可选地，在向控制器上报数据包之后，还包括：
从控制器接收添加规则，添加规则用于指示交换机在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流；
根据添加规则，在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流。
其中，在向控制器上报数据包之后，交换机也可以自动地在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流。
可以理解的是，由于在向控制器上报数据包之后，该数据包成为已经由交换机向控制器上报，并且控制器还未向交换机发送相对应的转发规则的数据包，该数据包所属的数据流成为已上报的数据流，因此在已上报的数据流中添加该数据包所属的数据流。如果再接收到该数据流的后续数据包，则可以确定该后续数据包属于已上报的数据流，因此交换机不需要再向控制器上报数据包，从而能够区分数据包所属的数据流，实现在Packet IN场景下按照流粒度进行限速，并且不管是大流还是小流的数据包，都只需要上报一个数据包，从而避免造成大流和小流之间的不公平。
可选地，根据添加规则，在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流，包括：
根据添加规则，读取第一上报记录和第二上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识，第二上报记录包括上报条目数；
在已上报的数据流的流标识中添加数据包的流标识，并且上报条目数加一。
可选地，在向控制器上报数据包之后，还包括：
从控制器接收转发规则，转发规则用于指示交换机转发数据包；
根据转发规则，转发数据包。
其中，在向控制器上报数据包之后，还可以继续根据上报规则，确定后续数据包是否属于已上报的数据流，并且在已经确定了同一条数据流的所有数据包之后，再从控制器接收转发规则。
其中，在从控制器接收转发规则之后，还包括：存储转发规则。
其中，转发规则被存储在交换机的第一流表中。
可以理解的是，如果再接收到该数据包所属数据流的后续数据包，由于属于同一个数据流的数据包的转发规则相同，因此可以确定存在与该后续数据包相对应的转发规则，交换机不需要再向控制器上报数据包，而可以直接根据转发规则，转发数据包，节省了时间，提高了效率。
可选地，在从控制器接收转发规则之后，还包括：
从控制器接收删除规则，删除规则用于指示交换机在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流；
根据删除规则，在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流。
其中，也可以同时从控制器接收转发规则和删除规则。
其中，在从控制器接收转发规则之后，交换机也可以自动地在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流。
可以理解的是，在从控制器接收转发规则之后，该数据包不再是已经由交换机向控制器上报，并且控制器还未向交换机发送相对应的转发规则的数据包，该数据包所属的数据流不再是已上报的数据流，因此在已上报的数据流中删除该数据包所属的数据流。如果再接收到该数据流的后续数据包，由于属于同一个数据流的数据包的转发规则相同，因此可以确定存在与该后续数据包相对应的转发规则，交换机不需要再向控制器上报数据包，而可以直接根据转发规则，转发数据包，节省了时间，提高了效率。
可选地，根据删除规则，在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流，包括：
根据删除规则，读取第一上报记录和第二上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识，第二上报记录上报条目数；
在已上报的数据流的流标识中删除数据包的流标识，并且上报条目数减一。
可以理解的是，本发明能够将Packet IN方案应用于数据中心场景中，解决主动推送方案较难应用于超大规模数据中心的问题。
本发明的第二实施方式涉及一种交换机处理数据包的方法。图2示出交换机处理数据包的方法的另一流程示意图。
如图2所示，与方法100相比，方法200包括：
步骤202，从控制器接收上报规则，上报规则用于指示交换机向控制器上报数据包；
步骤204，接收数据包；
步骤206，根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流；
步骤208，如果数据包不属于已上报的数据流，则根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限，否则不向控制器上报数据包；
步骤210，如果已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
其中，也可以先根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限；如果已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，则再根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流，否则不向控制器上报数据包；如果数据包不属于已上报的数据流，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
其中，也可以根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流，同时确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限；如果数据包不属于已上报的数据流，同时如果已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
其中，控制器的上限可以由控制器根据控制器的负荷情况或者网络的联通情况来调整。
可以理解的是，根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限，从而能够在区分数据包所属的数据流的情况下，充分考虑控制器或者网络情况，动态调整Packet IN消息数量，避免导致控制器瘫痪。
可选地，根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限，包括：
根据上报规则，读取第二上报记录，上报规则包括控制器的上报条目阈值，第二上报记录包括已上报的数据流的上报条目数；
确定上报条目数是否超过上报条目阈值；
如果上报条目数不超过上报条目阈值，则已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，否则已上报的数据流的数量超过控制器的上限。
其中，可以通过range匹配来确定上报条目数是否超过上报条目阈值。
其中，第二上报记录被存储在交换机中，例如第二上报记录被存储在芯片上，对应P4语言的第二寄存器。
其中，上报条目阈值被存储在交换机的第二流表中。
第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。
本发明的第三实施方式涉及一种控制器处理数据包的方法。图3示出控制器处理数据包的方法的流程示意图。
如图3所示，方法300包括：
步骤302，生成上报规则，上报规则用于指示交换机向控制器上报数据包；
步骤304，向交换机发送上报规则，使得交换机根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流；如果数据包不属于已上报的数据流，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
可选地，使得交换机根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流，包括：使得交换机根据上报规则，读取第一上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识；确定数据包的流标识是否在第一上报记录中；如果数据包的流标识不在第一上报记录中，则数据包不属于已上报的数据流，否则数据包属于已上报的数据流。
可选地，如果数据包不属于已上报的数据流，还使得交换机根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限；如果已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
可选地，还使得交换机根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限，包括：还使得交换机根据上报规则，读取第二上报记录，上报规则包括控制器的上报条目阈值，第二上报记录包括已上报的数据流的上报条目数；确定上报条目数是否超过上报条目阈值；如果上报条目数不超过上报条目阈值，则已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，否则已上报的数据流的数量超过控制器的上限。
可选地，还包括：
从交换机接收数据包；
生成添加规则，添加规则用于指示交换机在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流；
向交换机发送添加规则，使得交换机根据添加规则，在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流。
可选地，使得交换机根据添加规则，在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流，包括：使得交换机根据添加规则，读取第一上报记录和第二上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识，第二上报记录包括上报条目数；在已上报的数据流的流标识中添加数据包的流标识，并且上报条目数加一。
可选地，还包括：
从交换机接收数据包；
根据数据包，获取转发规则，转发规则用于指示交换机转发数据包；
向交换机发送转发规则，使得交换机根据转发规则，转发数据包。
可选地，在向交换机发送转发规则之后，还包括：
生成删除规则，删除规则用于指示交换机在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流；
向交换机发送删除规则，使得交换机根据删除规则，在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流。
可选地，使得交换机根据删除规则，在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流，包括：使得交换机根据删除规则，读取第一上报记录和第二上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识，第二上报记录上报条目数；在已上报的数据流的流标识中删除数据包的流标识，并且上报条目数减一。
第一和第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。
本发明的第四实施方式涉及一种交换机。图4示出交换机的结构示意图。
如图4所示，交换机400包括：
接收单元402，被配置为从控制器接收上报规则，上报规则用于指示交换机向控制器上报数据包，并且接收数据包；
确定单元404，被配置为根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流；
上报单元406，被配置为如果数据包不属于已上报的数据流，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
可选地，根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流，包括：
根据上报规则，读取第一上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识；
确定数据包的流标识是否在第一上报记录中；
如果数据包的流标识不在第一上报记录中，则数据包不属于已上报的数据流，否则数据包属于已上报的数据流。
可选地，确定单元还被配置为如果数据包不属于已上报的数据流，则根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限；
上报单元被配置为如果已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
可选地，根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限，包括：
根据上报规则，读取第二上报记录，上报规则包括控制器的上报条目阈值，第二上报记录包括已上报的数据流的上报条目数；
确定上报条目数是否超过上报条目阈值；
如果上报条目数不超过上报条目阈值，则已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，否则已上报的数据流的数量超过控制器的上限。
可选地，在上报单元向控制器上报数据包之后，接收单元还被配置为从控制器接收添加规则，添加规则用于指示交换机在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流；
并且交换机还包括：
添加单元，被配置为根据添加规则，在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流。
可选地，根据添加规则，在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流，包括：
根据添加规则，读取第一上报记录和第二上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识，第二上报记录包括上报条目数；
在已上报的数据流的流标识中添加数据包的流标识，并且上报条目数加一。
可选地，在上报单元向控制器上报数据包之后，接收单元还被配置为从控制器接收转发规则，转发规则用于指示交换机转发数据包；
并且交换机还包括：
转发单元，被配置为根据转发规则，转发数据包。
可选地，在接收单元从控制器接收转发规则之后，接收单元还被配置为从控制器接收删除规则，删除规则用于指示交换机在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流；
并且交换机还包括：
删除单元，被配置为根据删除规则，在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流。
可选地，根据删除规则，在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流，包括：
根据删除规则，读取第一上报记录和第二上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识，第二上报记录上报条目数；
在已上报的数据流的流标识中删除数据包的流标识，并且上报条目数减一。
第一和第二实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一和第二实施方式互相配合实施。第一和第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一和第二实施方式中。
本发明的第五实施方式涉及一种控制器。图5示出控制器的结构示意图。
如图5所示，控制器500包括：
生成单元502，被配置为生成上报规则，上报规则用于指示交换机向控制器上报数据包；
发送单元504，被配置为向交换机发送上报规则，使得交换机根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流；如果数据包不属于已上报的数据流，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
可选地，使得交换机根据上报规则，确定数据包是否属于已上报的数据流，包括：使得交换机根据上报规则，读取第一上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识；确定数据包的流标识是否在第一上报记录中；如果数据包的流标识不在第一上报记录中，则数据包不属于已上报的数据流，否则数据包属于已上报的数据流。
可选地，如果数据包不属于已上报的数据流，还使得交换机根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限；如果已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，则向控制器上报数据包，否则不向控制器上报数据包。
可选地，还使得交换机根据上报规则，确定已上报的数据流的数量是否超过控制器的上限，包括：还使得交换机根据上报规则，读取第二上报记录，上报规则包括控制器的上报条目阈值，第二上报记录包括已上报的数据流的上报条目数；确定上报条目数是否超过上报条目阈值；如果上报条目数不超过上报条目阈值，则已上报的数据流的数量不超过控制器的上限，否则已上报的数据流的数量超过控制器的上限。
可选地，控制器还包括：
接收单元，被配置为从交换机接收数据包；
并且生成单元还被配置为生成添加规则，添加规则用于指示交换机在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流；
发送单元还被配置为向交换机发送添加规则，使得交换机根据添加规则，在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流。
可选地，使得交换机根据添加规则，在已上报的数据流中添加数据包所属的数据流，包括：使得交换机根据添加规则，读取第一上报记录和第二上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识，第二上报记录包括上报条目数；在已上报的数据流的流标识中添加数据包的流标识，并且上报条目数加一。
可选地，控制器还包括：
接收单元，被配置为从交换机接收数据包；
获取单元，被配置为根据数据包，获取转发规则，转发规则用于指示交换机转发数据包；
并且发送单元还被配置为向交换机发送转发规则，使得交换机根据转发规则，转发数据包。
可选地，在发送单元向交换机发送转发规则之后，生成单元还被配置为生成删除规则，删除规则用于指示交换机在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流；
发送单元还被配置为向交换机发送删除规则，使得交换机根据删除规则，在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流。
可选地，使得交换机根据删除规则，在已上报的数据流中删除数据包所属的数据流，包括：使得交换机根据删除规则，读取第一上报记录和第二上报记录，第一上报记录包括已上报的数据流的流标识，第二上报记录上报条目数；在已上报的数据流的流标识中删除数据包的流标识，并且上报条目数减一。
第三实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第三实施方式互相配合实施。第三实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第三实施方式中。
本发明的第六实施方式涉及一种交换机，交换机包括存储有计算机可执行指令的存储器和处理器，处理器被配置为执行指令以实施交换机处理数据包的方法。
第一和第二实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一和
第二实施方式互相配合实施。第一和第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一和第二实施方式中。
本发明的第七实施方式涉及一种控制器，控制器包括存储有计算机可执行指令的存储器和处理器，处理器被配置为执行指令以实施控制器处理数据包的方法。
第三实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第三实施方式互相配合实施。第三实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第三实施方式中。
本发明的第八实施方式涉及一种使用计算机程序编码的非易失性计算机存储介质，计算机程序包括指令，指令被一个以上的计算机执行以实施交换机处理数据包的方法。
第一和第二实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一和
第二实施方式互相配合实施。第一和第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一和第二实施方式中。
本发明的第九实施方式涉及一种使用计算机程序编码的非易失性计算机存储介质，计算机程序包括指令，指令被一个以上的计算机执行以实施控制器处理数据包的方法。
第三实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第三实施方式互相配合实施。第三实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第三实施方式中。
需要说明的是，本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic，简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory，简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically ErasableProgrammable ROM，简称“EEPROM”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称“DVD”)等等。
需要说明的是，本发明各设备实施方式中提到的各单元/模块都是逻辑单元/模块，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合才是解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述各设备实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。
需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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、物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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (15)

1.一种交换机处理数据包的方法，其特征在于，所述方法包括：
从控制器接收上报规则，所述上报规则用于指示所述交换机向所述控制器上报数据包；
接收所述数据包；
根据所述上报规则，确定所述数据包是否属于已上报的数据流；
如果所述数据包不属于所述已上报的数据流，则向所述控制器上报所述数据包，否则不向所述控制器上报所述数据包。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述上报规则，确定所述数据包是否属于已上报的数据流，包括：
根据所述上报规则，读取第一上报记录，所述第一上报记录包括所述已上报的数据流的流标识；
确定所述数据包的流标识是否在所述第一上报记录中；
如果所述数据包的流标识不在所述第一上报记录中，则所述数据包不属于所述已上报的数据流，否则所述数据包属于所述已上报的数据流。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述数据包不属于所述已上报的数据流，还包括：
根据所述上报规则，确定所述已上报的数据流的数量是否超过所述控制器的上限；
如果所述已上报的数据流的数量不超过所述控制器的上限，则向所述控制器上报所述数据包，否则不向所述控制器上报所述数据包。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述上报规则，确定所述已上报的数据流的数量是否超过所述控制器的上限，包括：
根据所述上报规则，读取第二上报记录，所述上报规则包括所述控制器的上报条目阈值，所述第二上报记录包括所述已上报的数据流的上报条目数；
确定所述上报条目数是否超过所述上报条目阈值；
如果所述上报条目数不超过所述上报条目阈值，则所述已上报的数据流的数量不超过所述控制器的上限，否则所述已上报的数据流的数量超过所述控制器的上限。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在向所述控制器上报所述数据包之后，还包括：
从所述控制器接收添加规则，所述添加规则用于指示所述交换机在所述已上报的数据流中添加所述数据包所属的数据流；
根据所述添加规则，在所述已上报的数据流中添加所述数据包所属的数据流。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在向所述控制器上报所述数据包之后，还包括：
从所述控制器接收转发规则，所述转发规则用于指示所述交换机转发所述数据包；
根据所述转发规则，转发所述数据包。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在从所述控制器接收所述转发规则之后，还包括：
从所述控制器接收删除规则，所述删除规则用于指示所述交换机在所述已上报的数据流中删除所述数据包所属的数据流；
根据所述删除规则，在所述已上报的数据流中删除所述数据包所属的数据流。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述交换机使用可编程芯片实现，所述可编程芯片为支持P4语言的网络芯片。
9.一种控制器处理数据包的方法，其特征在于，所述方法包括：
生成上报规则，所述上报规则用于指示交换机向控制器上报数据包；
向所述交换机发送所述上报规则，使得所述交换机根据所述上报规则，确定所述数据包是否属于已上报的数据流；如果所述数据包不属于所述已上报的数据流，则向所述控制器上报所述数据包，否则不向所述控制器上报所述数据包。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，如果所述数据包不属于所述已上报的数据流，还使得所述交换机根据所述上报规则，确定所述已上报的数据流的数量是否超过所述控制器的上限；如果所述已上报的数据流的数量不超过所述控制器的上限，则向所述控制器上报所述数据包，否则不向所述控制器上报所述数据包。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
从所述交换机接收所述数据包；
根据所述数据包，获取转发规则，所述转发规则用于指示所述交换机转发所述数据包；
向所述交换机发送所述转发规则，使得所述交换机根据所述转发规则，转发所述数据包。
12.一种交换机，其特征在于，所述交换机包括：
接收单元，被配置为从控制器接收上报规则，所述上报规则用于指示所述交换机向所述控制器上报数据包，并且接收所述数据包；
确定单元，被配置为根据所述上报规则，确定所述数据包是否属于已上报的数据流；
上报单元，被配置为如果所述数据包不属于所述已上报的数据流，则向所述控制器上报所述数据包，否则不向所述控制器上报所述数据包。
13.一种控制器，其特征在于，所述控制器包括：
生成单元，被配置为生成上报规则，所述上报规则用于指示交换机向所述控制器上报数据包；
发送单元，被配置为向所述交换机发送所述上报规则，使得所述交换机根据所述上报规则，确定所述数据包是否属于已上报的数据流；如果所述数据包不属于所述已上报的数据流，则向所述控制器上报所述数据包，否则不向所述控制器上报所述数据包。
14.一种交换机，其特征在于，所述交换机包括存储有计算机可执行指令的存储器和处理器，所述处理器被配置为执行所述指令以实施根据权利要求1-8中任一项所述的交换机处理数据包的方法。
15.一种控制器，其特征在于，所述控制器包括存储有计算机可执行指令的存储器和处理器，所述处理器被配置为执行所述指令以实施根据权利要求9-11中任一项所述的控制器处理数据包的方法。
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