CN111225048B - 一种OpenFlow控制器异步消息同步的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种OpenFlow控制器异步消息同步的方法及装置，方法包括交换机与主、备控制器建立连接，交换机按照顺序在每个异步消息中添加同步编号并上报主、备控制器中，主控制器对异步消息进行处理并将已处理的异步消息同步至数据库中，交换机与主控制器之间链路发生故障时切换至备控制器，备控制器通过同步编号获取主控制器已处理的异步消息，并对其未处理的异步消息进行处理。本发明通过在异步消息中按照顺序添加同步编号，有效解决主控制器与备控制器发生切换时异步消息漏处理或重复处理的问题。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其是涉及一种OpenFlow控制器异步消息同步的方法及装置。
背景技术
OpenFlow网络通常包括OpenFlow交换机、OpenFlow控制器、连接 OpenFlow交换机和OpenFlow控制器的安全通道，及OpenFlow表项。 OpenFlow交换机需要OpenFlow控制器进行管理，当然，一个OpenFlow 控制器也可以管理多个OpenFlow交换机。为了实现OpenFlow控制器管理 OpenFlow交换机的保护冗余性，OpenFlow网络中通常部署多个OpenFlow 控制器，多个OpenFlow控制器之间以集群或主备方式对OpenFlow交换机进行管理。
在以主备方式对OpenFlow交换机进行管理的OpenFlow网络中， OpenFlow控制器与OpenFlow交换机之间的消息交互主要分三类： Controller-to-Switch(控制器到交换机)消息、Asynchronous(异步)消息，及Symmetric(同步)消息，其中，Controller-to-Switch消息用于控制器对交换机做策略下发、变更、删除及状态表项请求等动作；Asynchronous消息用于交换机主动向控制器上报某些事件，如Packet-in(数据包上报)、Port-Status(端口状态)、Flow-Remove(流表删除)等；Symmetric消息用于双向交互，如Hello/Echo等。具体实施时，控制器策略改变和下发主要存在两类触发源，一是主动下发(如业务新增)，二是控制器收到交换机上报的Asynchronous消息后作出的策略改变(如接口发生关闭，交换机通过 Port-Status消息上报控制器，控制器进一步改变该交换机的转发策略)。
然而，在以主备方式对OpenFlow交换机进行管理的OpenFlow网络中， OpenFlow主控制器与OpenFlow备控制器之间需要进行数据同步，当 Asynchronous消息上控制器后需要考虑OpenFlow控制器之间数据同步问题。由于多个控制器之间线路质量存在问题等原因，可能导致Asynchronous 消息上报不同步的问题，如OpenFlow交换机上报10个Asynchronous消息，某一时刻OpenFlow主控制器可能已完全接收到10个Asynchronous消息，而OpenFlow备控制器可能接收到9个Asynchronous消息，若主、备控制器在此时发生切换，可能引起消息漏处理，或重复处理的问题。另外，控制器对不同类型的Asynchronous消息处理速度也存在不同，无法确保 Asynchronous消息处理的顺序与上报的顺序保护一致，同样会引起消息漏处理或重复处理的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种OpenFlow控制器异步消息同步的方法及装置，可在主、备控制器切换时避免异步消息重复处理或漏处理。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种OpenFlow控制器异步消息同步的方法，包括如下步骤：
S100，OpenFlow交换机与OpenFlow主、备控制器建立连接；
S200，OpenFlow交换机按照顺序在每个异步消息中添加同步编号，进一步将异步信息上报至OpenFlow主、备控制器中；
S300，OpenFlow主控制器对接收到的异步消息进行处理，并将已处理的异步消息同步至数据库中，OpenFlow备控制器处于监听状态；
S400，判断OpenFlow交换机与OpenFlow主控制器之间的链路是否发生故障，若是，则切换至OpenFlow备控制器，并执行步骤S500，否则， OpenFlow主控制器继续对未处理的异步消息进行处理，并将已处理的异步消息同步至数据库中，OpenFlow备控制器处于监听状态；
S500，OpenFlow备控制器获取数据库中OpenFlow主控制器已处理的异步消息对应的同步编号，进一步根据该同步编号对接收到的异步消息中已被OpenFlow主控制器处理的异步消息进行过滤，并对余下的异步消息进行处理。
优选地，所述异步消息包括数据包上报消息，通过所述数据包上报消息中填充字段设置同步编号。
优选地，所述异步消息包括流表删除消息，通过所述流表删除消息中数据匹配字段设置同步编号。
优选地，所述异步消息包括端口状态信息，通过所述端口状态信息中填充字段设置同步编号。
本发明还揭示了一种OpenFlow控制器异步消息同步的装置，包括
通信模块，用于使OpenFlow交换机与OpenFlow主、备控制器建立连接；
同步编号添加模块，用于使OpenFlow交换机在每个异步消息中按照顺序添加同步编号，并将异步消息上报至OpenFlow主、备控制器中；
第一消息处理模块，用于使OpenFlow主控制器对异步消息进行处理，并将已处理的异步消息同步至数据库中；
链路状态模块，用于判断OpenFlow交换机与OpenFlow主控制器之间的链路是否发生故障；
第二消息处理模块，用于在OpenFlow交换机与OpenFlow主控制器之间的链路发生故障时，使OpenFlow备控制器获取数据库中OpenFlow主控制器已处理的异步消息对应的同步编号，进一步根据该同步编号对接收到的异步消息中已被OpenFlow主控制器处理的异步消息进行过滤，并对余下的异步消息进行处理。
优选地，所述异步消息包括数据包上报消息，同步编号添加模块通过所述数据包上报消息中填充字段设置同步编号。
优选地，所述异步消息包括流表删除消息，同步编号添加模块通过所述流表删除消息中数据匹配字段设置同步编号。
优选地，所述异步消息包括端口状态信息，同步编号添加模块通过所述端口状态信息中填充字段设置同步编号。
本发明的有益效果是：
(1)通过在异步消息中添加同步编号(Sync-Id)，一方面可以明确异步消息上报到不同OpenFlow控制器的排列顺序，另一方面还可以让不同的 OpenFlow控制器知道某一消息是同一个异步消息上报而来。
(2)通过在异步消息中添加同步编号(Sync-Id)，有效解决了OpenFlow 主、备控制器切换时异步消息重复处理或者漏处理的问题。
附图说明
图1是本发明的流程图示意图；
图2是本发明的结构框图示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明所揭示的一种OpenFlow控制器异步消息同步的方法，可解决 OpenFlow主控制器与OpenFlow备控制器发生切换时异步消息漏处理或重复处理的问题。
如图1所示，本发明所揭示的一种OpenFlow控制器异步消息同步的方法，包括如下步骤：
S100，OpenFlow交换机与OpenFlow主、备控制器建立连接；
具体地，OpenFlow网络包括OpenFlow交换机、OpenFlow主控制器及 OpenFlow备控制器，OpenFlow备控制器可实现OpenFlow主控制器管理 OpenFlow交换机的保护冗余。实施时，OpenFlow交换机与OpenFlow主控制器及OpenFlow备控制器均建立通信连接，其中，OpenFlow交换机可向 OpenFlow主控制器及OpenFlow备控制器上报异步(Asynchronous)消息； OpenFlow主控制器和OpenFlow备控制均用于处理OpenFlow交换机上报的异步消息，并对应下发策略，但OpenFlow备控制器在OpenFlow交换与 OpenFlow主控制器之间的链路出现故障时启用。
S200，OpenFlow交换机在每个异步消息中按照顺序添加同步编号，进一步将异步消息上报至OpenFlow主、备控制器中；
具体地，本发明通过在原有OpenFlow协议标准的基础上，针对异步消息引入同步编号(Sync-Id)，可在OpenFlow主、备控制器切换时避免异步消息重复处理或漏处理。实施时，OpenFlow交换机上报OpenFlow主、备控制器异步消息时，在每个异步消息中均按照顺序添加唯一的同步编号，并将这些异步消息分别上报至OpenFlow主、备控制器中，此时同一个异步消息上报到OpenFlow主、备控制器后，OpenFlow主、备控制器根据同步编号确认异步消息上报的顺序，同时还可根据同步编号确认是否为同一个异步消息。
进一步地，同步编号可根据OpenFlow协议标准在原有异步消息结构中添加，异步消息包括数据包上报消息(Packet-In)、流表删除消息 (Flow-Removed)及端口状态消息(Port-Status)，其中，数据包上报消息用于转移报文的控制权到控制器中；流表删除消息用于通知控制器将某个流表项从流表中移除；端口状态消息用于通知控制器端口状态或设置的改变。
对于数据包上报消息，在其内添加同步编号时，可通过其内的填充字段(Pad)设置，如默认情况下，填充字段(Pad)的值为0，可通过设置填充字段(Pad)的值标示同步编号，OpenFlow主、备控制器可根据数据包上报消息中填充字段(Pad)的值确定同步编号。
对于流表删除消息，在其内添加同步编号时，可通过其内的数据匹配字段(Ofp-Match)设置，如在数据匹配字段(Ofp-Match)中扩展一种用于标示同步编号的字段，并设置该字段的值标示同步编号，OpenFlow主、备控制器可根据Flow-Removed消息中数据匹配字段(Ofp-Match)确定同步编号。
对于端口状态消息，在其内添加同步编号时，可通过其内的填充字段 (Pad)设置，如默认情况下，填充字段(Pad)的值为0，可通过设置填充字段(Pad)的值标示同步编号，OpenFlow主、备控制器可根据Port-Status 消息中填充字段(Pad)的值确定同步编号。
S300，OpenFlow主控制器对接收到的异步消息进行处理，并将已处理的异步消息同步至数据库中；
具体地，OpenFlow主控制器接收到OpenFlow交换机上报的多个异步消息后，获取异步消息中的同步编号，并按照编号顺序对相应异步消息进行处理，并对应下发策略，如当多条规则因为超时而被删除时，OpenFlow 交换机发送多个流表删除消息至OpenFlow主控制器中，OpenFlow主控制器获取多个流表删除消息中的同步编号，进一步按照编号顺序对相应流表删除消息进行处理并做出相应操作，如重新设置相关规则等。
OpenFlow主控制器进一步将已处理的异步消息同步至数据库(DB， Data Base)中，在数据库中记录相应的同步编号，而对于OpenFlow备控制器则处于监听状态。
S400，OpenFlow交换机与OpenFlow主控制器之间的链路是否发生故障，若是，则执行步骤S500，否则，OpenFlow交换机继续对未处理的异步消息进行处理；
S500，OpenFlow备控制器获取数据库中OpenFlow主控制器已处理的异步消息对应的同步编号，进一步根据该同步编号对接收到的异步消息中已被OpenFlow主控制器处理的异步消息进行过滤，并对余下的异步消息进行处理。
具体地，OpenFlow交换机与OpenFlow主控制器之间的链路可能存在故障，当两者之间的链路未出现故障时，OpenFlow主控制器继续对未处理的异步消息进行处理，并且在处理时根据按照同步编号顺序进行处理。
当两者之间的链路出现故障切换到OpenFlow备控制器时，OpenFlow 备控制器实现对OpenFlow交换机的管理。OpenFlow控制器进一步获取数据库中OpenFlow主控制器已处理的异步消息并记录异步消息对应的同步编号，同时结合自身接收到的异步消息，通过上述同步编号从自身已接收到的异步消息中将相应的异步消息过滤掉，并对余下的异步消息按照同步编号顺序进行处理，进而可避免消息漏处理或重复处理的问题。如同一时刻，OpenFlow交换机上报了10个异步消息至OpenFlow主、备控制器中，此时OpenFlow主、备控制器由于与OpenFlow交换机线路优劣等原因，收到异步消息的时间可能不能完全同步，另外由于异步消息的复杂度， OpenFlow主控制器处理这几类异步消息的速度也不相同，若OpenFlow主控制器此时已处理5个异步消息，并且将相应异步消息同步至数据库中，此时OpenFlow主控制器与OpenFlow交换机之间的线路出现故障，切换到 OpenFlow备控制器，OpenFlow备控制器通过数据库获取OpenFlow主控制器已处理了哪些异步消息，其只需处理OpenFlow主控制器未处理的5条异步消息即可，便可解决OpenFlow主、备控制器切换时异步消息重复处理或者漏处理的问题。
如图2所示，本发明还揭示了一种OpenFlow控制器异步消息同步的装置，包括通信模块、同步编号添加模块、第一消息处理模块、链路状态模块，及第二消息处理模块，其中，通信模块用于使OpenFlow交换机与 OpenFlow主、备控制器建立连接；同步编号添加模块用于使OpenFlow交换机在每个异步消息中按照顺序添加同步编号，进一步将异步消息上报至OpenFlow主、备控制器中，同步编号添加模块如何在异步消息中添加同步编号详见上述，在此不再一一赘述；第一消息处理模块用于使OpenFlow 主控制器对异步消息进行处理，并将已处理的异步消息同步至数据库中；链路状态模块用于判断OpenFlow交换机与OpenFlow主控制器之间的链路是否发生故障；第二消息处理模块用于使OpenFlow备控制器获取数据库中 OpenFlow主控制器已处理的异步消息对应的同步编号，进一步根据该同步编号对接收到的异步消息中已被OpenFlow主控制器处理的异步消息进行过滤，并对余下的异步消息进行处理。
实施时，OpenFlow交换机通过通信模块与OpenFlow主、备控制器建立连接，OpenFlow交换机进一步通过同步编号添加模块在每个异步消息中按照顺序添加同步编号，进一步将异步消息上报至OpenFlow主、备控制器中；OpenFlow主控制器对接收到的异步消息通过第一消息处理模块进行处理，并将已处理的异步消息同步至数据库中，同时OpenFlow备控制器处于监听状态。
进一步通过链路状态模块判断OpenFlow交换机与OpenFlow主控制器之间的链路是否发生故障，若未发生故障，则OpenFlow主控制器继续对未处理的异步消息进行处理，并将已处理的异步消息同步至数据库中， OpenFlow备控制器仍然处于监听状态。若发生故障，则切换至OpenFlow 备控制器，也即通过OpenFlow备控制器对异步消息进行处理，OpenFlow 备控制器通过第二消息处理模块获取数据库中OpenFlow主控制器已处理的异步消息对应的同步编号，进一步根据该同步编号对接收到的异步消息中已被OpenFlow主控制器处理的异步消息进行过滤，并对余下的异步消息进行处理。
本发明通过在异步消息中添加同步编号(Sync-Id)，一方面可以明确异步消息上报到不同OpenFlow控制器的排列顺序，另一方面还可以让不同的 OpenFlow控制器知道某一消息是同一个异步消息上报而来，同时，在异步消息中添加同步编号(Sync-Id)，有效解决了OpenFlow主、备控制器切换时异步消息重复处理或者漏处理的问题。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种OpenFlow控制器异步消息同步的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100，OpenFlow交换机与OpenFlow主、备控制器建立连接；
S200，OpenFlow交换机按照顺序在每个异步消息中添加同步编号，进一步将异步信息上报至OpenFlow主、备控制器中；
S300，OpenFlow主控制器对接收到的异步消息进行处理，并将已处理的异步消息同步至数据库中，OpenFlow备控制器处于监听状态；
S400，判断OpenFlow交换机与OpenFlow主控制器之间的链路是否发生故障，若是，则切换至OpenFlow备控制器，并执行步骤S500，否则，OpenFlow主控制器继续对未处理的异步消息进行处理，并将已处理的异步消息同步至数据库中，OpenFlow备控制器处于监听状态；
S500，OpenFlow备控制器获取数据库中OpenFlow主控制器已处理的异步消息对应的同步编号，进一步根据该同步编号对接收到的异步消息中已被OpenFlow主控制器处理的异步消息进行过滤，并对余下的异步消息进行处理。
2.根据权利要求1所述的OpenFlow控制器异步消息同步的方法，其特征在于，所述异步消息包括数据包上报消息，通过所述数据包上报消息中填充字段设置同步编号。
3.根据权利要求1所述的OpenFlow控制器异步消息同步的方法，其特征在于，所述异步消息包括流表删除消息，通过所述流表删除消息中数据匹配字段设置同步编号。
4.根据权利要求1所述的OpenFlow控制器异步消息同步的方法，其特征在于，所述异步消息包括端口状态信息，通过所述端口状态信息中填充字段设置同步编号。
5.一种OpenFlow控制器异步消息同步的装置，其特征在于，包括
通信模块，用于使OpenFlow交换机与OpenFlow主、备控制器建立连接；
同步编号添加模块，用于使OpenFlow交换机在每个异步消息中按照顺序添加同步编号，并将异步消息上报至OpenFlow主、备控制器中；
第一消息处理模块，用于使OpenFlow主控制器对异步消息进行处理，并将已处理的异步消息同步至数据库中；
链路状态模块，用于判断OpenFlow交换机与OpenFlow主控制器之间的链路是否发生故障；
第二消息处理模块，用于在OpenFlow交换机与OpenFlow主控制器之间的链路发生故障时，使OpenFlow备控制器获取数据库中OpenFlow主控制器已处理的异步消息对应的同步编号，进一步根据该同步编号对接收到的异步消息中已被OpenFlow主控制器处理的异步消息进行过滤，并对余下的异步消息进行处理。
6.根据权利要求5所述的OpenFlow控制器异步消息同步的装置，其特征在于，所述异步消息包括数据包上报消息，同步编号添加模块通过所述数据包上报消息中填充字段设置同步编号。
7.根据权利要求5所述的OpenFlow控制器异步消息同步的装置，其特征在于，所述异步消息包括流表删除消息，同步编号添加模块通过所述流表删除消息中数据匹配字段设置同步编号。
8.根据权利要求5所述的OpenFlow控制器异步消息同步的装置，其特征在于，所述异步消息包括端口状态信息，同步编号添加模块通过所述端口状态信息中填充字段设置同步编号。
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