CN112306673B - 一种用于云计算和边缘计算协同的sdn系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于云计算和边缘计算协同的SDN系统，系统包括基础层与应用层：所述基础层用于对中心云设备和边缘云设备分别进行纳管，并通过链路层发现协议发现中心云设备和边缘云设备的链路信息，形成中心云设备与边缘云设备的网络拓扑，其中，所述中心云设备用于云计算，所述边缘云设备用于边缘计算；所述应用层包括资源协同、安全协同和业务协同，用于完成中心云设备与边缘云设备建立连接。本说明书实施例的SDN系统可以对中心云和边缘云进行统一管理，实现中心云和边缘云协同的高效运行，为用户提供更好的体验。
Description
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及一种用于云计算和边缘计算协同的SDN系统。
背景技术
近年来，随着5G技术的发展，万物互联成为了可能，同时，数据也迎来了爆发增长，传统的数据中心已经不能满足海量数据的处理要求，边缘计算随之产生并得到了快速的发展，边缘计算是指在靠近物或者数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供端服务，其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。但是在边缘端，资源是有限的，对计算量要求比较高的运算还是需要放到数据中心一侧。因此，如何在中心云设备和边缘云设备实现资源的快速调度变的十分重要。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种用于云计算和边缘计算协同的SDN系统，用于解决中心云设备和边缘云设备资源的调度问题。
本申请实施例采用下述技术方案：
本申请实施例提供一种用于云计算和边缘计算协同的SDN系统，所述系统包括基础层与应用层：
所述基础层用于对中心云设备和边缘云设备分别进行纳管，并通过链路层发现协议发现中心云设备和边缘云设备的链路信息，形成中心云设备与边缘云设备的网络拓扑，其中，所述中心云设备用于云计算，所述边缘云设备用于边缘计算；
所述应用层包括资源协同、安全协同和业务协同，用于完成中心云设备与边缘云设备建立连接。
需要说明的是，本说明书实施例的SDN系统可以对中心云和边缘云进行统一管理，实现中心云和边缘云协同的高效运行，为用户提供更好的体验。
进一步的，所述基础层用于对中心云设备和边缘云设备分别进行纳管，具体包括：
所述基础层通过南向接口预置的第一协议对中心云设备和边缘云设备分别进行策略配置与设备管理；
所述基础层通过南向接口预置的第二协议对中心云设备和边缘云设备分别进行网络拓扑、监控告警和状态统计。
进一步的，所述第一协议包括openflow协议、nxapi协议与ssh协议，所述第二协议包括snmp协议、telemetry协议。
进一步的，所述策略配置包括BGP、OSPF、VLAN、VPC、ACL、QOS、路由管理、虚拟网络、防火墙、负载均衡、VPN添加配置，以及通过openflow对虚拟交换机进行流表下发，以便控制网络流量的走向。
进一步的，所述边缘云设备包括虚拟交换机、边缘网关与边缘设备；所述中心云设备包括网络设备、主机、虚拟交换机与安全设备。
进一步的，所述资源协同为网络资源的协同，中心云设备和边缘云设备建立连接后，SDN系统会自动对纳管的中心云设备和边缘云设备下发相关配置，以建立多条中心云设备和边缘云设备的网络链路，并通过最短路径算法将流量落在最优的网络链路中，当最优的链路发生拥塞时，SDN系统进行感知，并自动将流量引到较为空闲的链路。
进一步的，所述安全协同中，SDN系统用于管理中心云设备和边缘云设备中的安全组件，所述SDN系统实时检测边缘云设备与中心云设备的恶意流量，若边缘云设备或中心云设备存在恶意流量，所述SDN系统将通过对应的安全组件来阻断所述恶意流量，以防止所述恶意流量更大范围的传播，其中，所述安全组件包括防火墙、安全组。
进一步的，所述业务协同中，SDN系统提供网络业务的统一业务编排能力，并为所述中心云设备和所述边缘云设备提供网络业务。
进一步的，所述SDN系统还包括管理层，所述管理层用于用户管理、角色管理与IP访问设置。
进一步的，所述SDN系统基于开源的OpenDaylight。
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本说明书实施例的SDN系统可以对中心云和边缘云进行统一管理，实现中心云和边缘云协同的高效运行，为用户提供更好的体验。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本说明书实施例提供的一种用于云计算和边缘计算协同的SDN系统的示意图；
图2为本说明书实施例提供的用于云计算和边缘计算的管理系统示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
图1为本说明书实施例提供的一种用于云计算和边缘计算协同的SDN系统的示意图，SDN系统包括基础层1与应用层2。
需要说明的是，云计算作为中心云，集中了优势资源，计算量大的任务会放在中心云，边缘计算作为边缘云，靠近用户端，而资源相对较少，对延迟要求比较高的计算会放在边缘云，SDN系统作为中间调度系统来保障云边的协同，充分发挥云边各自的优势，为用户提供高效、便捷的边缘应用。
SDN(软件定义网络)已经成功应用于数据中心网络，实现网络设备软件硬件解耦、网络系统的控制面和数据面的分离，随着云计算和网络规模的快速增长，数据中心的规模逐渐扩大。人们对于网络智能化管理的要求越来越高，不仅要对网络设备状态、链路状态、流量状态、告警信息等进行实时监控和跨时段统计，还需要对网络进行灵活控制，使网络作为管道变的更加智能，这时候软SDN应运而生，SDN通过控制和转发分离，提供灵活和可靠的可用资源的实时信息。集中式控制器使得整体系统内的每个单元能够最佳决策，并且专用控制通道使得高级策略转换为低级配置指令，以支持系统的细粒度控制。因此，可以把SDN的优势应用到边缘计算的协同中，对中心云和边缘云进行统一管理，把网络调度和资源调度等交给SDN系统，实现云边协同的高效运行，为用户提供更好的体验。
进一步的，图2为本说明书实施例提供的用于云计算和边缘计算的管理系统示意图，该管理系统可以由一个SDN系统、一个中心云设备以及若干个边缘云设备组成。SDN系统的基础层包括设备管理、网络拓扑、监控告警、状态统计与策略配置，SDN系统的应用层包括资源协同、安全协同和业务协同。SDN系统通过南向接口API对中心云设备与边缘云设备进行设备配置与数据收集。中心云设备包括网络设备、主机、虚拟交换机(openvswitch)与安全设备，边缘云设备包括虚拟交换机、边缘网关与边缘设备。
基础层可以用于对中心云设备和边缘云设备分别进行纳管，并通过链路层发现协议(Link Layer Discovery Protocol，LLDP)发现中心云设备和边缘云设备的链路信息，形成中心云设备与边缘云设备的网络拓扑，其中，中心云设备用于云计算，边缘云设备用于边缘计算。
应用层可以用于完成中心云设备与边缘云设备建立连接。
进一步的，基础层用于对中心云设备和边缘云设备分别进行纳管，具体包括：
基础层通过南向接口预置的第一协议对中心云设备和边缘云设备分别进行策略配置与设备管理；
基础层通过南向接口预置的第二协议对中心云设备和边缘云设备分别进行网络拓扑、监控告警和状态统计。
其中，第一协议可以包括openflow协议、nxapi协议与ssh协议，第二协议可以包括snmp协议、telemetry协议。
策略配置可以包括BGP、OSPF、VLAN、VPC、ACL、QOS、路由管理、虚拟网络、防火墙、负载均衡、VPN添加配置，以及通过openflow对虚拟交换机进行流表下发，以便控制网络流量的走向。
进一步的，资源协同为网络资源的协同，中心云设备和边缘云设备建立连接后，SDN系统会自动对纳管的中心云设备和边缘云设备下发相关配置，以建立多条中心云设备和边缘云设备的网络链路，并通过最短路径算法将流量落在最优的网络链路中，当最优的链路发生拥塞时，SDN系统进行感知，并自动将流量引到较为空闲的链路。
进一步的，安全协同中，SDN系统用于管理中心云设备和边缘云设备中的安全组件，SDN系统实时检测边缘云设备与中心云设备的恶意流量，若边缘云设备或中心云设备存在恶意流量，SDN系统将通过对应的安全组件来阻断恶意流量，以防止恶意流量更大范围的传播，其中，安全组件包括防火墙、安全组。
进一步的，业务协同中，SDN系统提供网络业务的统一业务编排能力，并为中心云设备和边缘云设备提供网络业务。
进一步的，SDN系统还包括管理层，管理层用于用户管理、角色管理与IP访问设置。
进一步的，SDN系统基于开源的OpenDaylight。OpenDaylight是一个高度可用、模块化、可扩展、支持多协议的控制器平台，可以作为SDN管理平面管理多厂商异构的SDN网络。它提供了一个模型驱动服务抽象层(MD-SAL),允许用户采用不同的南向协议在不同厂商的底层转发设备上部署网络应用。
进一步的，SDN系统还提供北向接口API，可以基于北向接口API开发应用。
在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
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。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带式磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，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、商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、商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、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (4)
1.一种用于云计算和边缘计算协同的SDN系统，其特征在于，所述系统包括基础层与应用层：
所述基础层用于对中心云设备和边缘云设备分别进行纳管，并通过链路层发现协议发现中心云设备和边缘云设备的链路信息，形成中心云设备与边缘云设备的网络拓扑，其中，所述中心云设备用于云计算，所述边缘云设备用于边缘计算；
所述基础层用于对中心云设备和边缘云设备分别进行纳管，具体包括：
所述基础层通过南向接口预置的第一协议对中心云设备和边缘云设备分别进行策略配置与设备管理；
所述基础层通过南向接口预置的第二协议对中心云设备和边缘云设备分别进行网络拓扑、监控告警和状态统计，所述第一协议包括openflow协议、nxapi协议与ssh协议，所述第二协议包括snmp协议、telemetry协议，所述策略配置包括BGP、OSPF、VLAN、VPC、ACL、QOS、路由管理、虚拟网络、防火墙、负载均衡、VPN添加配置，以及通过openflow对虚拟交换机进行流表下发，以便控制网络流量的走向；
所述边缘云设备包括虚拟交换机、边缘网关与边缘设备；所述中心云设备包括网络设备、主机、虚拟交换机与安全设备；
所述应用层包括资源协同、安全协同和业务协同，用于完成中心云设备与边缘云设备建立连接；
所述安全协同中，SDN系统用于管理中心云设备和边缘云设备中的安全组件，所述SDN系统实时检测边缘云设备与中心云设备的恶意流量，若边缘云设备或中心云设备存在恶意流量，所述SDN系统将通过对应的安全组件来阻断所述恶意流量，以防止所述恶意流量更大范围的传播，其中，所述安全组件包括防火墙、安全组；
所述资源协同为网络资源的协同，中心云设备和边缘云设备建立连接后，SDN系统会自动对纳管的中心云设备和边缘云设备下发相关配置，以建立多条中心云设备和边缘云设备的网络链路，并通过最短路径算法将流量落在最优的网络链路中，当最优的链路发生拥塞时，SDN系统进行感知，并自动将流量引到较为空闲的链路。
2.根据权利要求1所述的用于云计算和边缘计算协同的SDN系统，其特征在于，所述业务协同中，SDN系统提供网络业务的统一业务编排能力，并为所述中心云设备和所述边缘云设备提供网络业务。
3.根据权利要求1所述的用于云计算和边缘计算协同的SDN系统，其特征在于，所述SDN系统还包括管理层，所述管理层用于用户管理、角色管理与IP访问设置。
4.根据权利要求1所述的用于云计算和边缘计算协同的SDN系统，其特征在于，所述SDN系统基于开源的OpenDaylight。
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