CN109617820A - 一种sdn系统和路由更新方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种SDN系统和路由更新方法，涉及软件定义网络技术领域，用于降低SDN控制器的运算压力。该系统包括至少一个SDN控制器及多个路由节点，其中SDN控制器用于获取所述路由节点间的链路状态信息，根据所述链路状态信息计算所述路由节点间链路的度量值，向所述路由节点发送包括第一信息，所述第一信息包括所述度量值；所述路由节点用于从所述SDN控制器接收所述第一信息，根据所述第一信息更新所述路由节点的链路状态数据库，根据所述链路状态数据库进行路由计算，并对待更新的路由进行路由更新。本申请实施例应用于SDN的路由更新。

Description

一种SDN系统和路由更新方法

技术领域

本申请涉及软件定义网络(Software Defined Network，SDN)技术领域，尤其涉及一种SDN系统和路由更新方法。

背景技术

软件定义网络是一种新型的网络架构，其核心理念是将网络的控制平面与数据平面相分离，由交换节点构成的数据平面专门进行报文的转发，而路由选择等工作则由SDN控制器来完成。

现有的SDN方案大致分为两类。一类方案采用Openflow作为南向协议，SDN控制器通过流表实现对转发路径的控制。转发节点根据流表进行报文转发，当查不到流表时，转发节点向SDN控制器请求路由发现。SDN控制器在完成路由计算后，生成相应流表并向路由经过的转发节点下发流表。另一类方案采用路径计算单元协议(Path Computation ElementProtocol，PCEP)、网络配置协议(Network Configuration Protocol，NETCONF)等泛南向协议，SDN控制器计算路由后，将路由信息下发给网络的头端节点，这就要求转发节点支持源路由协议，而目前流行的是段路由(Segment Routing，SR)协议。

上述两类SDN方案的路由计算工作都是在SDN控制器中完成，为了实现网络流量的灵活调度，SDN控制器需要不断更新路由信息。当网络规模很大时，SDN控制器需要同时处理大量的路由计算工作，对SDN控制器带来很大的性能压力，影响系统的可扩展性。

发明内容

本申请的实施例提供一种SDN系统和路由更新方法，用于降低SDN控制器的运算压力。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本申请的实施例提供了一种SDN系统，该系统包括至少一个SDN控制器及多个路由节点，其中：

所述SDN控制器用于获取所述路由节点间的链路状态信息；

所述SDN控制器还用于根据所述链路状态信息计算所述路由节点间链路的度量值；

所述SDN控制器还用于向所述路由节点发送包括第一信息，所述第一信息包括所述度量值；

所述路由节点用于从所述SDN控制器接收所述第一信息，根据所述第一信息更新所述路由节点的链路状态数据库；

所述路由节点还用于根据所述链路状态数据库进行路由计算，并对待更新的路由进行路由更新。

第二方面，本申请的实施例提供了一种路由更新方法，应用于如第一方面所述的SDN系统，所述路由更新方法包括：

SDN控制器获取所述路由节点间的链路状态信息；

所述SDN控制器根据所述链路状态信息计算所述路由节点间链路的度量值；

所述SDN控制器向所述路由节点发送第一信息，所述第一信息包括所述度量值；

所述路由节点从所述SDN控制器接收所述第一信息，根据所述第一信息更新所述路由节点的链路状态数据库；

所述路由节点根据所述链路状态数据库进行路由计算，并对待更新的路由进行路由更新。

第三方面，提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当被计算机执行时使所述计算机执行如第二方面所述的路由更新方法。

第四方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如第二方面所述的路由更新方法。

第五方面，提供一种SDN控制器，包括：处理器和存储器，存储器用于存储程序，处理器调用存储器存储的程序，以执行如第二方面所述的路由更新方法。

本申请的实施例提供的SDN系统和路由更新方法，根据SDN控制器获取的链路状态信息计算SDN系统中链路的度量值，向路由节点发送包含度量值的第一信息，路由节点根据第一信息进行链路状态数据库的更新并计算待更新的路由，在路由更新时间进行路由更新。通过路由节点代替SDN控制器计算待更新的路由，降低了SDN控制器的运算压力。

附图说明

图1为本发明的实施例提供的一种SDN系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种SDN系统中网络设备的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种路由更新方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种SDN系统，包括至少一个SDN控制器10、多个路由节点20，可选的，该SDN系统还可以包括数据库30和用户终端40，其中，用户终端40可以是具有相应的应用客户端或网页客户端的PC、手机、笔记本电脑、个人数字助理等终端。

其中，SDN控制器10及路由节点20间能够通过链路进行信息的传输。将与SDN控制器10建立通信连接的至少一个路由节点20作为第一节点21，除第一节点21外的路由节点20作为第二节点22。SDN控制器与第一节点21间运行边界网关协议(Border GatewayProtocol，BGP)，构成BGP PEERs以实现互相发送及接收信息。路由节点20可以构成一个或多个完整的自治系统(Autonomous System，AS)，AS内可以自主决定采用何种路由协议，每个AS包括至少一个第一节点和至少一个第二节点。图1仅示出路由节点20构成一个AS，各路由节点间运行扩展的内部网关协议(Interior Gateway Protocol，IGP)的情况。

如图2所示，本发明实施例提供了一种SDN系统中网络设备的结构示意图，该网络设备可以是SDN控制器10或路由节点20。

该网络设备包括：至少一个处理器201、至少一个存储器202、至少一个通信接口203。其中，至少一个处理器201、至少一个存储器202、至少一个通信接口203可以通过总线相连。存储器202，用于存储计算机程序代码。处理器201，用于调用存储器202存储的计算机程序代码，以执行下述各方法实施例中SDN控制器10或路由节点20的功能。通信接口103，用于与SDN系统中的其他设备例如用户终端40进行通信。该通信接口203可以以无线或有线通信方式进行通信。

SDN控制器10能够获取数据库30中存储的信息。用户终端40能够通过相应的应用客户端或网页客户端对SDN控制器10进行配置，包括但不限于链路的度量值的计算公式、路由更新方法的指示信息和路由更新时间等。

根据实际需求，SDN控制器10也可以接收用户通过用户终端40输入的路由更新指令来进行路由更新。用户终端40通过相应的应用客户端或网页客户端接收用户输入的路由更新请求，生成路由更新指令并将该请求发送给SDN控制器10，从而可以触发SDN控制器10进行路由更新方法，SDN控制器10获取路由节点20的各路由节点间的链路状态信息，用户终端40通过相应的应用客户端或网页客户端获取路由更新的结果及当前的链路状态。

实施例1、

图3为本发明实施例提供的一种路由更新方法的流程示意图。该路由更新方法应用于如图1所示的SDN系统中。如图3所示，该路由更新方法包括：

S301、SDN控制器获取路由节点间的链路状态信息。

SDN控制器10可以通过多种方法获取路由节点间的链路状态信息。

可选的，在一种方式中，可以通过接收第一节点21发送的链路状态信息来获取。路由节点20间通过扩展的IGP协议来进行链路状态宣告(Link State Advertisement，LSA)，第一节点21能够收集各路由节点间的链路状态信息，向SDN控制器发送链路状态信息。SDN控制器10从第一节点21接收链路状态信息，该链路状态信息包括但不限于链路的已分配带宽、链路的负载、网络拓扑和端口带宽等。

可选的，在另一种方式中，SDN控制器10能够根据用户通过用户终端40中相应的应用客户端或网页客户端输入的请求，获取存储于数据库30中存储的链路状态信息，该链路状态信息还包括链路的预设带宽信息。示例性的，当需要保障某一链路的可用带宽时，用户可以通过用户终端40输入对应的请求，SDN控制器10能够根据请求获取数据库30中存储的该链路对应的预设带宽信息并用于链路度量值的计算。

本发明对SDN控制器10获取的链路状态信息不作限制，可根据实际需求获取第一节点21和/或数据库30中对应的链路状态信息。

S302、SDN控制器根据链路状态信息计算路由节点间链路的度量值。

示例性的，可以根据如下两种计算公式进行计算，该计算公式可以是预先设定的也可以是根据实际需求通过用户终端40进行配置。

一种是根据公式(1)计算链路e的度量值：

其中Band(e)为链路e的已分配带宽或预设带宽，Band_all(e)为链路e的总带宽，Load(e)为链路e的负载比，λ为预设参数，取值(0，1)。

另一种是根据公式(2)计算链路e的度量值：

其中W1、W2、W3为常数，且W1<W2<W3，Band(e)为链路e的已分配带宽，Band_all(e)为链路的总带宽，α1、α2为常值，且0<α1<α2<1，β1、β2为常值，同样有0<β1<β2<1。

用户可以根据实际情况通过用户终端40配置预设参数λ、α1、α2及β1、β2的具体取值，并能够配置链路度量值计算公式或选择预设的计算公式。

S303、SDN控制器向路由节点发送第一信息。

具体的，SDN控制器10生成包括链路的度量值的第一信息，通过扩展的BGP协议发送给第一节点21。

可选的，SDN控制器10生成的第一信息还可以包括路由更新时间、路由算法的指示信息和路由更新方法的指示信息，路由更新时间及指示信息可以是预设于SDN控制器10或通过用户终端40进行配置。路由节点20能够根据第一信息所包含的相关信息，确定路由更新时间、待更新的路由的路由算法及路由更新方法。

S304、路由节点从SDN控制器接收第一信息，根据第一信息更新路由节点的链路状态数据库。

路由节点20中的每个路由节点都维护一个全局的链路状态数据库。第一节点21从SDN控制器10接收第一信息后，根据第一信息更新第一节点21的链路状态数据库，根据第一信息生成第二信息，通过扩展的IGP协议向第二节点22发送第二信息，第二信息包括第一信息。

第二节点22从第一节点21接收第二信息，根据第二信息更新第二节点22的链路状态数据库。

可选的，第一节点21生成的第二信息还可以包括路由更新时间、路由算法的指示信息和路由更新方法的指示信息，该更新时间及指示信息可以是根据第一信息中包含的路由更新时间、路由算法的指示信息和路由更新方法的指示信息生成的，也可以是预设于第一节点21中或通过用户终端40进行配置。路由节点20能够根据第一信息或第二信息所包含的相关信息，确定路由更新时间、待更新的路由的路由算法及路由更新方法。

S305、路由节点根据链路状态数据库进行路由计算，并对待更新的路由进行路由更新。

具体的，第二节点22在完成链路状态数据库的更新后，与第一节点21进行时间同步，以保证能够在预定时间同时进行路由更新，保证了网络中路由时间的一致性，降低了路由更新时对网络带来的影响。

第二节点22完成时间同步后，路由节点20根据第一信息或第二信息中的路由算法的指示信息确定路由算法，进行待更新的路由的计算，并根据路由更新方法的指示信息确定路由更新方法，选择指示信息对应的路由更新方法。通过特定算法以保证各路由节点计算的一致性，以此来避免路由节点间协商带来的延迟。

路由节点20完成待更新的路由的计算及路由更新方法的确定后，在路由更新时间根据路由更新方法对待更新的路由进行路由更新。

本发明提供的路由更新方法，根据SDN控制器获取的链路状态信息计算SDN系统中链路的度量值，向路由节点发送包含度量值的第一信息，路由节点根据第一信息进行链路状态数据库的更新并计算待更新的路由，在路由更新时间进行路由更新。通过路由节点代替SDN控制器计算待更新的路由，降低了SDN控制器的运算压力。

本申请的实施例提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当被计算机执行时使计算机执行如图3中所述的路由更新方法。

本申请的实施例提供一种包含指令的计算机程序产品，当指令在计算机上运行时，使得计算机执行如图3中所述的路由更新方法。

本申请的实施例提供一种SDN控制器，包括：处理器和存储器，存储器用于存储程序，处理器调用存储器存储的程序，以执行如图3中所述的路由更新方法。

由于本申请的实施例中的SDN控制器、计算机可读存储介质、计算机程序产品可以应用于上述路由更新方法，因此，其所能获得的技术效果也可参考上述方法实施例，本申请的实施例在此不再赘述。

需要说明的是，上述各单元可以为单独设立的处理器，也可以集成在控制器的某一个处理器中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于控制器的存储器中，由控制器的某一个处理器调用并执行以上各单元的功能。这里所述的处理器可以是一个中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，或者是特定集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

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。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备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，设备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，在本申请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。

Claims (13)

1.一种软件定义网络SDN系统，其特征在于，包括至少一个SDN控制器及多个路由节点，其中：

所述SDN控制器用于获取所述路由节点间的链路状态信息；

所述SDN控制器还用于根据所述链路状态信息计算所述路由节点间链路的度量值；

所述SDN控制器还用于向所述路由节点发送包括第一信息，所述第一信息包括所述度量值；

所述路由节点用于从所述SDN控制器接收所述第一信息，根据所述第一信息更新所述路由节点的链路状态数据库；

所述路由节点还用于根据所述链路状态数据库进行路由计算，并对待更新的路由进行路由更新。

2.根据权利要求1所述的SDN系统，其特征在于，所述路由节点包括第一节点，所述第一节点是所述SDN系统中与所述SDN控制器建立通信连接的至少一个所述路由节点；

所述第一节点用于收集所述链路状态信息，向所述SDN控制器发送所述链路状态信息；

所述SDN控制器具体用于：

从所述第一节点接收所述链路状态信息。

3.根据权利要求2所述的SDN系统，其特征在于，所述路由节点还包括第二节点，所述第二节点为所述SDN系统中除所述第一节点外的所述路由节点；

所述第一节点具体用于：从所述SDN控制器接收所述第一信息，根据第一信息更新所述第一节点的链路状态数据库；根据所述第一信息生成第二信息，向所述第二节点发送所述第二信息，其中，所述第二信息包括所述第一信息；

所述第二节点具体用于：从所述第一节点接收所述第二信息，根据所述第二信息更新所述第二节点的链路状态数据库。

4.根据权利要求3所述的SDN系统，其特征在于，所述第一信息或所述第二信息还包括路由更新时间，所述第二节点具体用于：

与所述第一节点进行时间同步；

所述路由节点具体用于：在所述路由更新时间对所述待更新的路由进行路由更新。

5.根据权利要求4所述的SDN系统，其特征在于，所述第一信息或所述第二信息还包括路由算法的指示信息和路由更新方法的指示信息，所述路由节点具体用于：

根据所述路由算法的指示信息确定路由算法，并根据路由更新方法的指示信息确定路由更新方法；

根据所述路由算法计算待更新的路由，在所述路由更新时间根据所述路由更新方法进行路由更新。

6.一种路由更新方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5任一项所述的软件定义网络SDN系统，所述路由更新方法包括：

SDN控制器获取路由节点间的链路状态信息；

所述SDN控制器根据所述链路状态信息计算所述路由节点间链路的度量值；

所述SDN控制器向所述路由节点发送第一信息，所述第一信息包括所述度量值；

所述路由节点从所述SDN控制器接收所述第一信息，根据所述第一信息更新所述路由节点的链路状态数据库；

所述路由节点根据所述链路状态数据库进行路由计算，并对待更新的路由进行路由更新。

7.根据权利要求6所述的路由更新方法，其特征在于，所述路由节点包括第一节点，所述第一节点是所述SDN系统中与所述SDN控制器建立通信连接的至少一个所述路由节点，所述SDN控制器获取路由节点间的链路状态信息之前，还包括：

所述第一节点收集所述链路状态信息，向所述SDN控制器发送所述链路状态信息；

所述SDN控制器获取路由节点间的链路状态信息，包括：

所述SDN控制器从所述第一节点接收所述链路状态信息。

8.根据权利要求7所述的路由更新方法，其特征在于，所述路由节点还包括第二节点，所述第二节点为所述SDN系统中除所述第一节点外的所述路由节点；

所述路由节点从所述SDN控制器接收所述第一信息，根据所述第一信息更新所述路由节点的链路状态数据库，包括：

所述第一节点从所述SDN控制器接收所述第一信息，根据第一信息更新所述第一节点的链路状态数据库；根据所述第一信息生成第二信息，向所述第二节点发送所述第二信息，其中，所述第二信息包括所述第一信息；

所述第二节点从所述第一节点接收所述第二信息，根据所述第二信息更新所述第二节点的链路状态数据库。

9.根据权利要求8所述的路由更新方法，其特征在于，所述第一信息或所述第二信息还包括路由更新时间，所述路由节点根据所述链路状态数据库进行路由计算，并对待更新的路由进行路由更新，包括：

所述第二节点与所述第一节点进行时间同步；

所述路由节点在所述路由更新时间对所述待更新的路由进行路由更新。

10.根据权利要求9所述的路由更新方法，其特征在于，所述第一信息或所述第二信息还包括路由算法的指示信息和路由更新方法的指示信息，所述路由节点在所述路由更新时间对所述待更新的路由进行路由更新，包括：

所述路由节点根据所述路由算法的指示信息确定路由算法，并根据所述路由更新方法的指示信息确定路由更新方法；

所述路由节点根据所述路由算法计算待更新的路由，在所述路由更新时间根据所述路由更新方法进行路由更新。

11.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当被计算机执行时使所述计算机执行如权利要求5-8任一项所述的路由更新方法。

12.一种包含指令的计算机程序产品，其特征在于，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求5-8任一项所述的路由更新方法。

13.一种软件定义网络SDN控制器，其特征在于，包括：处理器和存储器，存储器用于存储程序，处理器调用存储器存储的程序，以执行如权利要求5-8任一项所述的路由更新方法。