CN113055195A - 基于sdon的多域控制器集群和sdon系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种基于SDON的多域控制器集群和SDON系统，该基于SDON的多域控制器集群包括：多个多域控制器，所述多个多域控制器之间相互连接，采用OpenFlow协议并通过预定义的消息体进行通信，每个所述多域控制器分别部署不同的功能。本发明实施例中，通过扩展OpenFlow协议，以支持多域控制器东西向通信，使多个多域控制器实现通信，使并且每个多域控制器分别部署不同的功能，从而实现多域控制器集群化机制。

Description

基于SDON的多域控制器集群和SDON系统
技术领域
本发明实施例涉及数据通信技术领域，尤其涉及一种基于SDON的多域控制器集群和SDON系统。
背景技术
如图1所示，在目前的软件定义光网络(SDON)层次化组网架构中，一般只有一个多域控制器作为网络的核心，单域控制器和多域控制器之间采用Openflow(开放流)协议进行信息交互。单域控制器负责连接指定域的设备厂商的网元设备，将其所控制的网络域的网络拓扑进行抽象后，通过Openflow上报给多域控制器。多域控制器负责整个组网的带宽计算分配及各个域的网络资源虚拟化。从图1中可以看出，作为整个组网的核心控制器的所有功能只能部署在一台服务器上，这将会导致网络计算能力及资源分配能力的极大受限，难以满足不断增加的大规模网络部署需求。
发明内容
本发明实施例提供一种基于SDON的多域控制器集群和SDON系统，用于解决目前的SDON层次化组网架构中只有一个多域控制器，导致网络计算能力及资源分配能力的极大受限，难以满足不断增加的大规模网络部署需求的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种基于SDON的多域控制器集群，包括：多个多域控制器，所述多个多域控制器之间相互连接，采用OpenFlow协议并通过预定义的消息体进行通信，每个所述多域控制器分别部署不同的功能。
可选的，所述多个多域控制器中包括：
第一多域控制器，所述第一多域控制器作为所述多域控制器集群的主多域控制器，连接所述多域控制器集群中的其他所有多域控制器，包含所述多域控制器集群的全局唯一的IP地址；所述第一多域控制器用于接收到用户发送的业务的路径请求时，解析网络拓扑资源，并进行路由计算，根据路由计算结果提供带宽按需分配路由路线。
可选的，所述多个多域控制器中还包括：
第二多域控制器，所述第二多域控制器作为所述多域控制器集群的从属多域控制器，用于在启动后与所述主多域控制器建立点对点的TCP连接，并同步所述主多域控制器的拓扑数据，在所述主多域控制器故障后，接管所述主多域控制器。
可选的，所述第二多域控制器，还用于存储所述路由路线到本地资源数据库，并对所述网络拓扑资源中的网络碎片进行重构，得到新的网络拓扑资源。
可选的，所述网络脆片包括光谱碎片。
可选的，所述多个多域控制器中还包括：
第三多域控制器，用于在启动后与所述主多域控制器建立点对点的TCP连接，记录网络设备的网络拓扑资源占用信息，并根据所述第二多域控制器反馈的网络拓扑资源更新网络拓扑资源占用信息。
可选的，所述多个多域控制器之间每隔指定时间间隔发送保活消息。
可选的，所述预定义的消息体为Flow_Mod消息体。
可选的，所述多域控制器，还用于采用OpenFlow协议并通过预定义的消息体与单域控制器通信。
第二方面，本发明实施例提供了一种SDON系统，包括上述多域控制器集群。
在本发明实施例中，通过扩展OpenFlow协议，以支持多域控制器东西向通信，使多个多域控制器实现通信，使并且每个多域控制器分别部署不同的功能，从而实现多域控制器集群化机制。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为现有技术中的SDON层次化组网架构示意图；
图2为本发明一实施例的多域控制器集群的结构示意图；
图3为本发明另一实施例的多域控制器集群的结构示意图；
图4为本发明实施例的多域控制器和单域控制器的交互流程示意图；
图5为本发明一实施例的SDON系统的架构示意图；
图6为本发明一实施例的SDON多域控制器集群的架构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在现有技术方案中，由于业界对多域控制器的东西向接口没有统一可快速按需实现的标准，Openflow协议目前主要应用于多域控制器与单域控制器南北向通信场景，相当于1对N控制器通信组网模式，从而对提升SDON网络分发和计算能力、完成大规模网络部署的实现方案造成影响。
为解决上述问题，请参考图2，本发明实施例提供一种基于SDON的多域控制器集群，包括：多个多域控制器，所述多个多域控制器之间相互连接，采用OpenFlow协议并通过预定义的消息体进行通信，每个所述多域控制器分别部署不同的功能。
从上层应用角度，本发明实施例的多域控制器集群就好比一个集群云，集群云可以提供高质量的业务负责保障，可持续对外提供业务建立能力。
本发明实施例中，通过扩展OpenFlow协议，以支持多域控制器东西向通信，使多个多域控制器实现通信，使并且每个多域控制器分别部署不同的功能，从而实现多域控制器集群化机制。
本发明实施例中，可选的，请参考图3，所述多个多域控制器中包括：
第一多域控制器，所述第一多域控制器作为所述多域控制器集群的主多域控制器，连接所述多域控制器集群中的其他所有多域控制器，包含所述多域控制器集群的全局唯一的IP地址；所述第一多域控制器用于接收到用户发送的业务的路径请求时，解析网络拓扑资源，并进行路由计算，根据路由计算结果提供带宽按需分配路由路线。
即所述第一多域控制器主要负责为上层应用(APP)提供业务服务以及计算路由信息。
具体的，可包括：BOD模块(业务处理模块)、TED模块(底层抽象拓扑信息模块)以及PCE模块(路径计算模块)。其中，TED模块，用于解析网络拓扑资源。PCE模块用于根据解析的网络拓扑资源，进行路由计算，并根据路由计算结果提供带宽按需分配路由路线。
本发明实施例中，在多域控制器集群中部署第一多域控制器，作为主多域控制器完成多域控制器的主要功能。
本发明实施例中，在多域控制器集群构建时，第一多域控制器需要优先启动，其他多域控制器在启动时，都需要与第一多域控制器建立点对点的TCP连接。
本发明实施例中，可选的，请参考图3，所述多个多域控制器中还包括：
第二多域控制器，所述第二多域控制器作为所述多域控制器集群的从属多域控制器，用于在启动后与所述主多域控制器建立点对点的TCP连接，并同步所述主多域控制器的拓扑数据，在所述主多域控制器故障后，接管所述主多域控制器。所述功能例如包括业务建立等功能。
本发明实施例中，在多域控制器集群中部署第二多域控制器，作为从属多域控制器，对主多域控制器的业务信息数据进行同步，并且在主多域控制器故障时(例如出现宕机等物理损坏时)，接管所述主多域控制器，从而防止网络瘫痪，使整个SDON网络得以正常运行，尽可能降低业务中断时间。
本发明实施例中，可选的，所述第二多域控制器，还用于存储所述主多域控制器提供的路由路线到本地资源数据库，并对所述网络拓扑资源中的网络碎片进行重构，得到新的网络拓扑资源。
本发明实施例中，通过第二多域控制器可以网络拓扑资源中的网络碎片(例如光谱碎片)进行重构利用，以提高资源利用率，提升层次化SDON组网的多业务场景应用能力，从而实现多规模网络部署需求。
本发明实施例中，可选的，请参考图3，所述多个多域控制器中还包括：
第三多域控制器，用于在启动后与所述主多域控制器建立点对点的TCP连接，记录网络设备的网络拓扑资源占用信息，并根据所述第二多域控制器反馈的网络拓扑资源更新网络拓扑资源占用信息。
本发明实施例中，对多域控制器集群进行功能按需划分解耦，为满足不同的网络应用场景部署提供合适的方案。
本发明实施例中，可选的，所述多个多域控制器之间每隔指定时间间隔发送保活(echo)消息，用于多域控制器保持握手后的双工通信。所述指定时间间隔例如为2分钟。
本发明实施例中，可选的，所述预定义的消息体为Flow_Mod消息体。
本发明实施例中，每个所述多域控制器均包含Flow_Mod协议栈，用于解析Flow_Mod消息体。
本发明实施例中，多域控制器之间交互可利用Flow_Mod消息体携带的报文字段，如下所示：
Figure BDA0002337811050000051
Figure BDA0002337811050000061
本发明实施例中，可选的，所述多域控制器，还用于采用OpenFlow协议并通过预定义的消息体与单域控制器通信。
本发明实施例中，多域控制器与单域控制器之间通信使用扩展的OpenFlow协议即CVNI(Control Virtual Network Interface，控制虚拟网络接口)接口通信，以支持单域控制器与多域控制器之间的网络拓扑资源上报、连接管理、路径计算和网络拓扑自动发现等功能。
多域控制器和单域控制器之间建立通信的方法可参考图4：
步骤41：多域控制器的上层和单域控制器的上层通过TCP建立通信通道(TCP setup)；
步骤42：用于设置OpenFlow通道的握手(Handshake for setting up OpenFlowChannel)；
具体包括：
1)多域控制器向单域控制器发送OFPT_HELLO消息；
2)多域控制器向单域控制器发送OFPT_FEATURE_REQUEST(功能请求)消息；
3)单域控制器向多域控制器发送OFPT_FEATURE_REPLY(功能应答)消息；
单域控制器回复OFPT_FEATURE_REPLY，表示握手成功，成功建立通信通道。
4)多域控制器向单域控制器发送OFPT_GET_CONFIG_REQUEST(获取配置请求)消息；
5)单域控制器向多域控制器发送OFPT_GET_CONFIG_REPLY(获取配置应答)消息；
6)单域控制器向多域控制器发送OFPT_EXPERMENTER(认证)消息；
7)多域控制器向单域控制器发送OFPT_AUTH_OK(认证通过)消息；
步骤43：单域控制器向多域控制器周期性发送OFPT_ECHO(保活)消息进行确认。
本发明实施例还提供一种SDON系统，包括上述任一实施例中的多域控制器集群。
请参考图5，图5为本发明一实施例的SDON系统的架构示意图，从图5中可以看出，SDON系统包括：多域控制器集群和与多域控制器集群连接的多个单域控制器，多域控制器集群包括多个多域控制器，所述多个多域控制器之间相互连接，采用OpenFlow协议并通过预定义的消息体进行通信，每个所述多域控制器分别部署不同的功能。
请参考图6，图6为本发明一实施例的多域控制器集群的架构示意图，从图6中可以看出，多域控制器集群包括三个多域控制器，所述多个多域控制器之间相互连接，采用OpenFlow协议并通过预定义的消息体(即扩展的OpenFlow协议)进行通信，每个所述多域控制器分别部署不同的功能。
其中，第一多域控制器作为所述多域控制器集群的主多域控制器，连接所述多域控制器集群中的其他所有多域控制器，所述第一多域控制器主要负责为上层应用(APP)提供业务服务以及计算路由信息。具体的，可包括：BOD模块(业务处理模块)、TED模块(底层抽象拓扑信息模块)以及PCE模块(路径计算模块)。其中，TED模块，用于解析网络拓扑资源。PCE模块用于根据解析的网络拓扑资源，进行路由计算，并根据路由计算结果提供带宽按需分配路由路线。
第二多域控制器作为所述多域控制器集群的从属多域控制器，用于在启动后与所述主多域控制器建立点对点的TCP连接，并同步所述主多域控制器的拓扑数据，在所述主多域控制器故障后，接管所述主多域控制器。所述功能例如包括业务建立等功能。所述第二多域控制器，还用于存储所述主多域控制器提供的路由路线到本地资源数据库，并对所述网络拓扑资源中的网络碎片进行重构，得到新的网络拓扑资源。
第三多域控制器，用于在启动后与所述主多域控制器建立点对点的TCP连接，记录网络设备的网络拓扑资源占用信息，并根据所述第二多域控制器反馈的网络拓扑资源更新网络拓扑资源占用信息。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种基于SDON的多域控制器集群，其特征在于，包括：
多个多域控制器，所述多个多域控制器之间相互连接，采用OpenFlow协议并通过预定义的消息体进行通信，每个所述多域控制器分别部署不同的功能。
2.如权利要求1所述的多域控制器集群，其特征在于，所述多个多域控制器中包括：
第一多域控制器，所述第一多域控制器作为所述多域控制器集群的主多域控制器，连接所述多域控制器集群中的其他所有多域控制器，包含所述多域控制器集群的全局唯一的IP地址；所述第一多域控制器用于接收到用户发送的业务的路径请求时，解析网络拓扑资源，并进行路由计算，根据路由计算结果提供带宽按需分配路由路线。
3.如权利要求2所述的多域控制器集群，其特征在于，所述多个多域控制器中还包括：
第二多域控制器，所述第二多域控制器作为所述多域控制器集群的从属多域控制器，用于在启动后与所述主多域控制器建立点对点的TCP连接，并同步所述主多域控制器的拓扑数据，在所述主多域控制器故障后，接管所述主多域控制器。
4.如权利要求3所述的多域控制器集群，其特征在于，所述第二多域控制器，还用于存储所述路由路线到本地资源数据库，并对所述网络拓扑资源中的网络碎片进行重构，得到新的网络拓扑资源。
5.如权利要求4所述的多域控制器集群，其特征在于，所述网络脆片包括光谱碎片。
6.如权利要求4所述的多域控制器集群，其特征在于，所述多个多域控制器中还包括：
第三多域控制器，用于在启动后与所述主多域控制器建立点对点的TCP连接，记录网络设备的网络拓扑资源占用信息，并根据所述第二多域控制器反馈的网络拓扑资源更新网络拓扑资源占用信息。
7.如权利要求1-6任一项所述的多域控制器集群，其特征在于，所述多个多域控制器之间每隔指定时间间隔发送保活消息。
8.如权利要求1-6任一项所述的多域控制器集群，其特征在于，所述预定义的消息体为Flow_Mod消息体。
9.如权利要求1-5任一项所述的多域控制器集群，其特征在于，所述多域控制器，还用于采用OpenFlow协议并通过预定义的消息体与单域控制器通信。
10.一种SDON系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的多域控制器集群。
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