CN110190996B - 一种基于sdn通信网络故障隧道修复方法 - Google Patents

一种基于sdn通信网络故障隧道修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于SDN的虚拟网络技术领域且公开了一种基于SDN通信网络故障隧道修复方法，由于控制平面与数据平面分离，控制平面能够保障保护组有效隧道的条数，当数据平面中工作隧道发生故障后，能够快速切换到保护组中其它非故障隧道，保障了业务的稳定性，而控制平面则根据需求重新计算新的隧道来替换故障隧道，用以保障下一轮工作隧道故障后网络安全稳定；通过设置了故障隧道恢复失败的情景，失败的最主要因素是网络资源有限，而SDN控制器能够统计全局拓扑并且能够及时更新网络拓扑，当网络拓扑更新时，将触发SDN控制器再次对故障隧道恢复失败的隧道进行重新计算操作，实现了网络灵活、安全、稳定的效果。

Description

一种基于SDN通信网络故障隧道修复方法
技术领域
本发明是一种基于SDN的虚拟网络，特别涉及对虚拟网络中由于链路带宽或者链路缺少等因素，导致对端到端的故障隧道修复失败，而当虚拟网络中有新增资源满足修复条件时，该网络将再次对该故障隧道进行修复，尤其涉及一种基于SDN通信网络故障隧道修复方法。
背景技术
SDN（software Defined Network）网络实现了路由器/交换机数据平面和控制平面的分离；设备网元通过控制平面进行集中管理和下发流表，数据平面只需实现包转发动作，大大地简化了网络，使得网络综合利用率提高，更加合理的分配。
虚拟网络中检测到某一条端到端的隧道出现故障时，SDN网络根据网络信息可以快速地对故障部分进行定位并利用现有的资源重新计算一条新的端到端的隧道进行故障恢复。如果现有的资源不满足计算一条新的端到端的隧道进行故障恢复，则将从虚拟网络中收集该故障隧道的相关信息，后期如果系统探测到网络中有新的资源时，则将再次触发对该故障隧道进行恢复。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种基于SDN通信网络故障隧道修复方法，通过设置了故障隧道恢复失败的情景，失败的最主要因素是网络资源有限，而SDN控制器能够统计全局拓扑并且能够及时更新网络拓扑，当网络拓扑更新时，将触发SDN控制器再次对故障隧道恢复失败的隧道进行重新计算操作，实现了网络灵活、安全、稳定的效果，可以有效解决背景技术中的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供一种基于SDN通信网络故障隧道修复方法，包括：
具体步骤如下：
步骤S01：创建源地址和目的地址相同的端到端主隧道和N-1条备份隧道；
步骤S02：将该N条隧道设置为同一个保护组，并且指定该保护组中对隧道的保护模式；
步骤S03：判断创建的隧道数量。如果少于N条，则将缺少的隧道信息添加到该保护组重路径的队列；
步骤S04：当隧道发生故障时，根据保护组中的保护模式进行故障隧道的修复；
如果故障隧道为工作隧道，则转发平面将快速切换到保护组中的其它非故障隧道，保障业务的稳定性；
根据保护组中对隧道的保护模式，判断该故障隧道是否需要系统重新计算一条新的隧道来替换该故障隧道。如果需要重新计算，则计入步骤S05；
步骤S05：控制平面根据故障隧道源地址、目的地址、隧道带宽等信息，利用CSPF重新计算一条新的路径，成功后则下发流表。如果计算失败，则进入步骤S06；
步骤S06：获取故障隧道的源地址和目的地址以及故障隧道的带宽，将这些信息添加到保护组重路径的队列中，如果重路径队列中隧道故障消失，则将其信息从保护组重路径的队列中移除；
步骤S07：当网络资源变化时，开始遍历各个保护组重路径的队列；
对少于N条隧道的保护组再次进行路径计算操作，将新增隧道到添加到保护组中以达到保护组中有N条隧道的需求；
对故障隧道恢复失败的隧道再次进行路径计算，计算成功则用新的隧道替换故障隧道。
步骤S08：将故障隧道的源地址和目的地址以及故障隧道的带宽等信息从保护组重路径的队列中移除。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤S01中所述N小于8，默认值为4。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤S02中所述保护模式包括如下4种：
第一种模式：保护组中的任意一条隧道发生故障，则对故障隧道发起重新计算操作以创建一条新的隧道替代故障隧道，确保保护组中有效的隧道数量为N条；
第二中模式：保护组中的所有随带发生故障后，仅对第一条故障隧道发起重新计算操作以创建一条新的隧道；
第三种模式：保护组中的前N/2条为静态随带，后N/2条为动态隧道，当静态隧道发生故障后，控制器并不会做相应的处理，转发平面将业务快速的从故障隧道切换到保护组中其它非故障隧道。而当动态隧道发生故障时，控制器发起重新计算操作以创建新的隧道替换掉动态故障隧道，以使保护组中有效的隧道数量至少为N/2条；
第四种模式：保护组中的所有隧道均为静态LSP，当检测到保护组中的隧道故障后，控制平面不做任何操作。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤S02中所述保护模式默认采用所述第三种模式。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤S05中CSPF算法的目的是计算出只有一条到达目的地的路径，如果遇到了等价路径则需要进行冲裁：
选择拥有最大的预留带宽的路径；
如果两者仍相同，则选择具有最小跳数的路径；
如果仍然相同，随机选择一条。
本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：
1、SDN控制器统计全局拓扑情况和链路带宽情况，由于控制平面与数据平面分离，控制平面能够保障保护组有效隧道的条数，当数据平面中工作隧道发生故障后，能够快速切换到保护组中其它非故障隧道，保障了业务的稳定性，而控制平面则根据需求重新计算新的隧道来替换故障隧道，用以保障下一轮工作隧道故障后网络安全稳定。
2、通过设置了故障隧道恢复失败的情景，失败的最主要因素是网络资源有限，而SDN控制器能够统计全局拓扑并且能够及时更新网络拓扑，当网络拓扑更新时，将触发SDN控制器再次对故障隧道恢复失败的隧道进行重新计算操作，实现了网络灵活、安全、稳定的效果。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明实施例隧道创建流程示意图；
图2是本发明实施例拓扑更新触发重路径计算流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请实施例通过一种基于SDN通信网络故障隧道修复方法当探测到有新的资源时，将会对恢复失败的端到端故障隧道再次进行恢复的方法，解决了现有技术存在的上述问题，通过对虚拟网络设置端到端的主隧道和多条冗余备份隧道，同时利用SDN的技术对冗余备份隧道失效时进行重新计算链路，实现了故障隧道恢复的功能；同时，如果现有的资源不足导致端到端的故障隧道恢复失败，则收集该故障相关信息，待系统探测到有新的资源时，则将继续对该故障隧道进行恢复，保证了虚拟网络的可靠性和连续性。
为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一：
请参阅图1-2，本发明一种基于SDN通信网络故障隧道修复方法，在创建虚拟网络时，设置源地址和目的地址相同的端到端主隧道和N-1条备份隧道（N可以根据用户指定，默认为4）；当主隧道故障时，直接将数据切换到备份隧道，减少了路径隧道的计算过程，保证了业务的可靠性与稳定性，具体步骤如下：
步骤S01：创建源地址和目的地址相同的端到端主隧道和N-1条备份隧道（N小于8，默认值为4）；
步骤S02：将该N条隧道设置为同一个保护组，并且指定该保护组中对隧道的保护模式（默认采用第三种模式）；
第一种模式：保护组中的任意一条隧道发生故障，则对故障隧道发起重新计算操作以创建一条新的隧道替代故障隧道，确保保护组中有效的隧道数量为N条；
第二中模式：保护组中的所有随带发生故障后，仅对第一条故障隧道发起重新计算操作以创建一条新的隧道；
第三种模式：保护组中的前N/2条为静态随带，后N/2条为动态隧道，当静态隧道发生故障后，控制器并不会做相应的处理，转发平面将业务快速的从故障隧道切换到保护组中其它非故障隧道。而当动态隧道发生故障时，控制器发起重新计算操作以创建新的隧道替换掉动态故障隧道，以使保护组中有效的隧道数量至少为N/2条；
第四种模式：保护组中的所有隧道均为静态LSP，当检测到保护组中的隧道故障后，控制平面不做任何操作；
步骤S03：判断创建的隧道数量，如果少于N条，则将缺少的隧道信息添加到该保护组重路径的队列，
步骤S04：当隧道发生故障时，根据保护组中的保护模式进行故障隧道的修复；
如果故障隧道为工作隧道，则转发平面将快速切换到保护组中的其它非故障隧道，保障业务的稳定性；
根据保护组中对隧道的保护模式，判断该故障隧道是否需要系统重新计算一条新的隧道来替换该故障隧道。如果需要重新计算，则计入步骤S05；
步骤S05：控制平面根据故障隧道源地址、目的地址、隧道带宽等信息，利用CSPF重新计算一条新的路径，成功后则下发流表。如果计算失败，则进入步骤S06；
CSPF(constrained short path tree)约束最短路径树算法，该算法和SPF（shortpath tree最短路径树算法）类似，不过CSPF中需要加上可用带宽等参数，CSPF算法的最终目的是要计算出只有一条到达目的地的路径，如果遇到了等价路径则需要进行冲裁：
选择拥有最大的预留带宽的路径；
如果两者仍相同，则选择具有最小跳数的路径；
如果仍然相同，随机选择一条；
步骤S06：获取故障隧道的源地址和目的地址以及故障隧道的带宽，将这些信息添加到保护组重路径的队列中，如果重路径队列中隧道故障消失，则将其信息从保护组重路径的队列中移除；
步骤S07：当网络资源变化时（例如新增链路），开始遍历各个保护组重路径的队列；
对少于N条隧道的保护组再次进行路径计算操作，将新增隧道到添加到保护组中以达到保护组中有N条隧道的需求；
对故障隧道恢复失败的隧道再次进行路径计算，计算成功则用新的隧道替换故障隧道；
步骤S08：将故障隧道的源地址和目的地址以及故障隧道的带宽等信息从保护组重路径的队列中移除。
SDN控制器统计全局拓扑情况和链路带宽情况，由于控制平面与数据平面分离，控制平面能够保障保护组有效隧道的条数，当数据平面中工作隧道发生故障后，能够快速切换到保护组中其它非故障隧道，保障了业务的稳定性。而控制平面则根据需求重新计算新的隧道来替换故障隧道，用以保障下一轮工作隧道故障后网络安全稳定。
通过设置故障隧道恢复失败的情景，失败的最主要因素是网络资源有限，而SDN控制器能够统计全局拓扑并且能够及时更新网络拓扑，当网络拓扑更新时，将触发SDN控制器再次对故障隧道恢复失败的隧道进行重新计算操作，实现了网络灵活、安全、稳定的效果。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于SDN通信网络故障隧道修复方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤S01：创建源地址和目的地址相同的端到端主隧道和N-1条备份隧道；
步骤S02：将该N条隧道设置为同一个保护组，并且指定该保护组中对隧道的保护模式；
步骤S03：判断创建的隧道数量，如果少于N条，则将缺少的隧道信息添加到该保护组重路径的队列；
步骤S04：当隧道发生故障时，根据保护组中的保护模式进行故障隧道的修复；如果故障隧道为工作隧道，则转发平面将快速切换到保护组中的其它非故障隧道，保障业务的稳定性；根据保护组中对隧道的保护模式，判断该故障隧道是否需要系统重新计算一条新的隧道来替换该故障隧道，如果需要重新计算，则计入步骤S05；步骤S05：控制平面根据故障隧道源地址、目的地址、隧道带宽信息，利用CSPF重新计算一条新的路径，成功后则下发流表，如果计算失败，则进入步骤S06；步骤S06：获取故障隧道的源地址和目的地址以及故障隧道的带宽，将这些信息添加到保护组重路径的队列中，如果重路径队列中隧道故障消失，则将其信息从保护组重路径的队列中移除；步骤S07：当网络资源变化时，开始遍历各个保护组重路径的队列；对少于N条隧道的保护组再次进行路径计算操作，将新增隧道到添加到保护组中以达到保护组中有N条隧道的需求；对故障隧道恢复失败的隧道再次进行路径计算，计算成功则用新的隧道替换故障隧道；
步骤S08：将故障隧道的源地址和目的地址以及故障隧道的带宽信息从保护组重路径的队列中移除。
2.根据权利要求1所述的一种基于SDN通信网络故障隧道修复方法，其特征在于：步骤S01中所述N小于8。
3.根据权利要求1所述的一种基于SDN通信网络故障隧道修复方法，其特征在于：步骤S02中所述保护模式包括如下4种：
第一种模式：保护组中的任意一条隧道发生故障，则对故障隧道发起重新计算操作以创建一条新的隧道替代故障隧道，确保保护组中有效的隧道数量为N条；
第二中模式：保护组中的所有隧道发生故障后，仅对第一条故障隧道发起重新计算操作以创建一条新的隧道；
第三种模式：保护组中的前N/2条为静态隧道，后N/2条为动态隧道，当静态隧道发生故障后，控制器并不会做相应的处理，转发平面将业务快速的从故障隧道切换到保护组中其它非故障隧道，而当动态隧道发生故障时，控制器发起重新计算操作以创建新的隧道替换掉动态故障隧道，以使保护组中有效的隧道数量至少为N/2条；
第四种模式：保护组中的所有隧道均为静态LSP，当检测到保护组中的隧道故障后，控制平面不做任何操作。
4.根据权利要求3所述的一种基于SDN通信网络故障隧道修复方法，其特征在于：步骤S02中所述保护模式默认采用所述第三种模式。
5.根据权利要求1所述的一种基于SDN通信网络故障隧道修复方法，其特征在于：步骤S05中CSPF算法的目的是计算出只有一条到达目的地的路径，如果遇到了等价路径则需要进行仲裁：选择拥有最大的预留带宽的路径；如果两者仍相同，则选择具有最小跳数的路径；如果仍然相同，随机选择一条。
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