CN113162911A - 基于sdn网络控制器的多协议兼容的数据交互方法及装置 - Google Patents

基于sdn网络控制器的多协议兼容的数据交互方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法及装置，为SDN网络控制器确定NFV网元以及虚拟交换机或SDN硬件交换机组成的SDN接入点；获取设置在智能变电站的站控层的SDN网络控制器中的汇总报文信息；SDN网络控制器根据SDN接入点中预设的匹配域字段将所述汇总报文信息中的各类报文信息分离出来；SDN网络控制器分别对分离出来的各类报文信息进行消息解析得到消息解析的结果；SDN网络控制器根据消息解析的结果进行显示输出等相关应答处理。通过对SDN网络控制器的控制域进行定义进而能够从SDN网络控制器接收到的各类报文中将各类报文尤其是GOOSE报文分离出来并进行相应的应答处理，能够使SDN网络控制器实现多协议兼容，进而满足电网的业务需求。

Description

基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法及装置
技术领域
本公开涉及数据通信技术领域，具体涉及基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法及装置。
背景技术
面向通用对象的变电站事件(GOOSE)是IEC61850标准用于解决智能电子设备(IED)之间实时信号通信的多播通信机制。智能变电站采IEC61850统一通信协议，通常分为过程层、间隔层和站控层，间隔层和站控层设备、过程层和间隔层设备通过通信网络互联，用于控制开关跳闸和合闸的GOOSE报文通过此通信网络传输，因此其实时性非常关键。
目前常用的GOOSE报文过滤方法均是基于交换设备的静态配置，即每种过滤配置都嵌入在设备/节点内部。当网络流量较大或出现其他特殊情况时，个别设备处理能力的不足会增加处理时延，降低GOOSE报文过滤的效率，甚至导致系统崩溃。同时，当过滤的相关配置需要修改或更新时，需要逐台设备进行更新维护，将耗费大量的人力与时间资源。
MMS报文：采用TCP协议进行报文传输，远动或后台与IED设备建立连接前需要先发送ARP报文(广播)查询对方的MAC地址，当得到对方的应答并获取MAC地址后开始发送MMS信息报文。ARP报文发送间隔一般为20min。MMS报文长度最小为64byte，最大为交换机能够传输的最大长度1518byte或各种装置控制的最大长度(必须小于交换机能够传输的最大报文长度，否则将会直接被丢弃，导致装置间连接中断)。一般变电站内的MMS报文流量小于10Mbps。
GOOSE报文：GOOSE报文为组播报文，发送频率较低，一般为几秒钟发送一包报文，当有突发变位等信息上送时，发送间隔最小为1ms一包报文。GOOSE报文的报文长度理论上为64byte～1518byte之间。正常情况下一路GOOSE报文的流量基本可以忽略不计，当发生雪崩情况下一路GOOSE的流量可以达到10Mbps左右，对网络上的瞬时冲击非常大。以此，在与SV等信息共网时应充分考虑GOOSE报文的这一特性。防止GOOSE的雪崩对SV等报文的传输带来不利影响。
SV报文：SV报文为组播报文，每250us发送一包报文，SV报文长度在实际工程中一般在200byte～300byte之间，因此，一路SV报文的流量在6Mbps～10Mbps之间。SV报文流量以恒定速率发送，没有突发报文流量。
1588报文：为PTP对时报文，包括sync、followup、announce、Pdelayrequest、Pdelayrespond报文等组成，报文发送间隔一般可以在秒级范围内调节。平均报文流量在几Kbps，对整体网络流量的影响可以忽略不计。
对于MMS报文以及1588报文现有技术在SDN网络控制器OVS的应用中已经存在对应的匹配域以进行报文分离处理操作，但是GOOSE报文目前仍没有较佳的解决方案。
发明内容
本公开提供基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法及装置，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法，包括，
SDN交换机组的建立，
SDN控制器通过其南向接口与所辖SDN交换机组建立拓扑连接关系，通过其北向接口接收业务应用的请求，将SDN交换机上传的路由封包以及北向接口接收的业务应用请求转化为单级虚拟转发流表指令；
各SDN交换机通过各自的网络端口接收主机、服务器、其它网络设备发送的网络封包并根据其内部网络芯片配置的多级转发流表向主机、服务器、其它网络设备发送网络封包，同时，各SDN交换机将从SDN控制器接收的单级虚拟转发流表指令转化为多级转发流表指令以实时更新多级转发流表；
所述数据交互方法包括以下步骤：
S100，为SDN网络控制器确定NFV网元以及虚拟交换机或SDN硬件交换机组成的SDN接入点；
S200，获取设置在智能变电站的站控层的SDN网络控制器中的汇总报文信息，所述汇总报文信息包括常规以太报文以及GOOSE报文；
S300，SDN网络控制器根据SDN接入点中预设的匹配域字段将所述汇总报文信息中的各类报文信息分离出来，具体的，
对于GOOSE报文，对匹配域进行定义，在SDN网络控制器的meta-flow.h中mf_field_id结构中，新增MFF_GOOSE_APPID字段，meta-flow.xml中增加GOOSE_APPID信息；
S400，SDN网络控制器分别对分离出来的各类报文信息进行消息解析得到消息解析的结果；
S500，SDN网络控制器根据消息解析的结果进行显示输出等相关应答处理。
进一步，所述汇总报文信息包括MMS报文、GOOSE报文、SV报文以及1588报文，上述步骤S200中GOOSE报文的匹配域字段的预设方法具体包括以下，
对匹配域进行定义，在SDN网络控制器的meta-flow.h中mf_field_id结构中，新增MFF_GOOSE_APPID字段，meta-flow.xml中增加GOOSE_APPID信息。
进一步，上述步骤S300中分别对分离出来的各类报文信息进行消息解析得到消息解析的结果具体包括以下步骤，
S310，SDN网络控制器从flow_mod消息中提取出匹配域，查找到mf_field，在通过各域的依赖性检测、重复性检测以及有效性检测后，得到最终的匹配结果插入原生的SDN网络控制器的流表中；
S320，用户侧在完成flow_mod的匹配域解析后，进行流表添加、删除等操作；
S330，数据包进入交换机，在内核层datapath进行流表项匹配，匹配失败或匹配到的action为发向用户空间，去用户层继续查找匹配，在用户侧匹配成功的数据包会按照表项action相应处理，并向内核下发匹配到的流表项，方便以后类似数据包直接在内核层完成匹配转发。
进一步，上述步骤S310中查找mf_field具体包括以下，
flow_mod匹配域中解析出TLV格式的OXM，通过header，在匹配域哈希表ofproto->vl_mff_map中做hash查找，找到对应的mf_field结构体。
进一步，上述步骤S310中的有效性检测具体通过在mf_is_value_valid函数中增加goose_appid处理实现，依赖性检测具体通过在Meta-flow.h文件的mf_prereqs结构中添加MFP_GOOSE_APPID信息，在Packets.h以及Ethernet.h文件中定义GOOSE报文的以太类型0x88b8以及在mf_are_prereqs_ok__函数中增加goose_appid处理，重复性检测具体通过在mf_is_all_wild函数中增加goose_appid处理，相应的在mf_set、mf_set_value、mf_set_wild函数中增加goose_appid处理。
进一步，上述步骤S330具体包括以下，
SDN网络控制器收到数据包，解析包头字段，组成key，根据key在流表中进行匹配查找，查询key的数据结构为sw_flow_key，添加goose_appid信息，新增skb_reset_goose_header函数，从数据包中提取gooseheader结构信息，key_extract函数中，新增goose_appid处理，从gooseheader获取goose_appid，赋值给sw_flow_key，根据key在流表中匹配查找，
上送用户流程具体包括以下：
上送用户层时(主要在queue_userspace_packet函数中)，会构造上送数据包user_skb(sk_buf结构体)，然后通过genericnetlink通信机制上交给用户层，upcall_msg_size--SDN网络控制器_key_attr_size，分配上送数据包长度，增加goose_appid的长度，上传数据user_skb中key包含匹配字段，__SDN网络控制器_nla_put_key函数中增加goose_appid处理，enumovs_key_attr匹配域数据类型中新增goose_appid内容。
进一步，在用户侧收到内核发来的包后，从包中提取flow信息，从报文的key中提取信息组成flow的处理odp_flow_key_to_flow__函数，添加goose_appid处理，miniflow_extract函数增加goose_appid处理。
进一步，上述步骤S300中分别对分离出来的各类报文信息进行消息解析得到消息解析的结果具体包括以下，
在odp_key_to_dp_packet函数中添加goose_appid处理，在structattr_len_tblSDN网络控制器_flow_key_attr_lens数据结构，添加goose_appid信息，并通过在SDN网络控制器_key_attr结构体中增加goose_appid信息，SDN网络控制器_key_lens结构体中增加goose_appid长度信息，SDN网络控制器_key_from_nlattrs提取key和mask函数中，增加提取goose_appid处理，match_validate有效性检查函数中，增加goose_appid处理，SDN网络控制器_key_attr_size计算key长度的函数中，增加goose_appid长度2字节，_SDN网络控制器_nla_put_key组回包的key函数中，增加goose_appid处理以完成内核层flowrule插入和packet执行，在进行解析时，SDN网络控制器收到flow_stats_request消息时解析报文，从rule中获取match、actions信息，组包回flow_stats_reply应答报文。
进一步，上述步骤S400中SDN网络控制器根据消息解析的结果进行显示输出等相关应答处理具体包括以下，在flow_format函数中增加goose信息处理，flow_wildcards_init_for_packet函数中增加goose信息处理，match_format函数中增加goose信息处理，format_odp_key_attr__函数中增加goose信息处理，mf_set_flow_value函数中增加goose信息处理，parse_odp_key_mask_attr__函数中增加goose信息处理。
本发明还提出基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互装置，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
SDN网络控制器配置模块，用于为SDN网络控制器确定NFV网元以及虚拟交换机或SDN硬件交换机组成的SDN接入点；
报文信息获取模块，用于获取设置在智能变电站的站控层的SDN网络控制器中的汇总报文信息，所述汇总报文信息包括常规以太报文以及GOOSE报文；
报文信息分离模块，用于根据SDN接入点中预设的匹配域字段将所述汇总报文信息中的各类报文信息分离出来，具体的，
对于GOOSE报文，对匹配域进行定义，在SDN网络控制器的meta-flow.h中mf_field_id结构中，新增MFF_GOOSE_APPID字段，meta-flow.xml中增加GOOSE_APPID信息；
报文信息解析模块，用于分别对分离出来的各类报文信息进行消息解析得到消息解析的结果；
报文信息应答模块，用于根据消息解析的结果进行显示输出等相关应答处理。
本公开的有益效果为：本发明提供基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法及装置，通过对SDN网络控制器的SDN接入点的控制域进行定义进而能够从SDN网络控制器接收到的各类报文中将各类报文尤其是GOOSE报文分离出来并进行相应的应答处理，能够使SDN网络控制器实现多协议兼容，进而满足电网的业务需求，另外，将现有往SDN交换机下传多级转发流表指令虚拟为单级虚拟转发流表指令，减轻了网络计算负荷，减少I/O流量，提升了SDN的性能。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
图1所示为基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法的流程图；
图2所示为基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法的匹配处理流程图；
图3所示为基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法的flow_mod消息解析流程图；
图4所示为基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法的数据包匹配流程图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示为根据本公开的基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本公开的实施方式的基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法。
本公开提出基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法，包括，
SDN交换机组的建立，
SDN控制器通过其南向接口与所辖SDN交换机组建立拓扑连接关系，通过其北向接口接收业务应用的请求，将SDN交换机上传的路由封包以及北向接口接收的业务应用请求转化为单级虚拟转发流表指令；
各SDN交换机通过各自的网络端口接收主机、服务器、其它网络设备发送的网络封包并根据其内部网络芯片配置的多级转发流表向主机、服务器、其它网络设备发送网络封包，同时，各SDN交换机将从SDN控制器接收的单级虚拟转发流表指令转化为多级转发流表指令以实时更新多级转发流表；
所述数据交互方法包括以下步骤：
S100，为SDN网络控制器确定NFV网元以及虚拟交换机或SDN硬件交换机组成的SDN接入点；
S200，获取设置在智能变电站的站控层的SDN网络控制器中的汇总报文信息，所述汇总报文信息包括常规以太报文以及GOOSE报文；
S300，SDN网络控制器根据SDN接入点中预设的匹配域字段将所述汇总报文信息中的各类报文信息分离出来，具体的，
对于GOOSE报文，对匹配域进行定义，在SDN网络控制器的meta-flow.h中mf_field_id结构中，新增MFF_GOOSE_APPID字段，meta-flow.xml中增加GOOSE_APPID信息；
S400，SDN网络控制器分别对分离出来的各类报文信息进行消息解析得到消息解析的结果；
S500，SDN网络控制器根据消息解析的结果进行显示输出等相关应答处理。
作为本发明的优选实施方式，所述汇总报文信息包括MMS报文、GOOSE报文、SV报文以及1588报文，上述步骤S200中GOOSE报文的匹配域字段的预设方法具体包括以下，
对匹配域进行定义，在SDN网络控制器的meta-flow.h中mf_field_id结构中，新增MFF_GOOSE_APPID字段，meta-flow.xml中增加GOOSE_APPID信息。
GOOSE报文，二层广播报文，是一种特殊的以太报文，要识别到APPID，所以要增加APPID作为匹配域字段。
SV报文和GOOSE报文结构相同，仅DMAC和EthType具体值不同，可参考GOOSE报文处理。
GOOSE帧格式见下表：
Figure BDA0002971680030000071
采样报文帧格式见下表：
Figure BDA0002971680030000072
Figure BDA0002971680030000081
对SDN网络控制器进行模块间分析
OpenFlow 1.2版本发展为下发规则的匹配字段不再通过固定长度的结构来定义，而是采用了TLV结构定义匹配字段，称为OXM(OpenFlow Extensible Match)，这样用户就可以灵活的下发自己的匹配字段。
OpenFlow 1.3流表支持的匹配关键字已经增加到40个，足以满足现有网络应用的需要。OpenFlow 1.3主要还增加了Meter表，用于控制关联流表的数据包的传送速率，但控制方式目前还相对简单。OpenFlow 1.3还改进了版本协商过程，允许交换机和控制器根据自己的能力协商支持的OpenFlow协议版本。
OVS的匹配域是基于OpenFlow协议的，添加一个新的匹配域，要延续OF协议定义一个匹配域的逻辑，这样新匹配域才能和已定义的匹配域兼容起来，同时保证OVS的匹配处理逻辑不发生改变。
新增的匹配域采用OXM格式，即TLV格式，RYU控制器和OVS协商OpenFlow
版本要1.3版本及以上。RYU通过flow_mod消息，OXM格式，带goose_appid匹配域给OVS。
新增GOOSE_APPID，具体Match字段填充，分析如下：
Match
Type：OFPMT_OXM(1)
Length：11字节(type_2+length_4+oxm_class_1+oxm_field+hasmask(1)+oxm_length_1+value_2＝11bytes，goose_appid占2字节)
OXM field
Class：OFPXMC12_OPENFLOW_BASIC(0x8000)
Field:MFF_GOOSE_APPID
Has mask:false
Length:2
Value:0x1122(goose_appid字段的值)
ovs-ofctl模块
ovs-ofctl解析命令/组包发送
ovs-ofctl命令中增加goose_appid作为match字段，解析用户输入的命令行字符串，提取match和action，采用OXM格式，即TLV格式，组包发送flow_mod消息。
设置网桥：ovs-ofctl set Bridge br0 protocols＝OpenFlow13
增加流表：
ovs-ofctl add-flow br0 dl_type＝0x88b8,goose_appid＝0x1122,actions＝output:2
修改流表:
ovs-ofctl mod-flows br0 dl_type＝0x88b8,goose_appid＝0x1122,actions＝output:2
删除流表：ovs-ofctl del-flows br0
函数入口：
Ovs-ofctl.c中static const struct ovs_cmdl_command all_commands[]＝
ofctl_add_flow
ofctl_mod_flows
ofctl_del_flows
函数处理流程和说明如下：
Figure BDA0002971680030000091
Figure BDA0002971680030000101
Figure BDA0002971680030000102
Figure BDA0002971680030000103
修改点如下：
ofp_parse_protocol函数增加GOOSE match字段处理。
match_set_packet_type,enumpacket_type包类型，添加GOOSE报文的Ethtype类型。
ofputil_normalize_match函数增加GOOSE match字段处理。
ofputil_match_to_ofp11_match函数，ofp11_match结构，ofp11_flow_wildcards结构中，有match字段处理，是1.1版本，OXM模式至少要1.2版本，不增加GOOSE信息。
nx_put_raw函数设置OXM的TLV信息，增加GOOSE信息。
struct flow结构中增加goose_appid信息。
ovs-ofctl显示match字段
ovs-ofctl dump命令的显示信息中有goose_appid字段。
ovs-ofctl解析用户输入，组包发送flow_stats_request消息，收到应答消息后，提取信息显示。
显示流表：ovs-ofctl dump-flows br0
cookie＝0x0,duration＝616761.793s,table＝0,n_packets＝0,n_bytes＝0,dl_type＝0x88b8
goose_appid＝0x1122 actions＝output:peer1
函数入口：
Ovs-ofctl.c中static const struct ovs_cmdl_command all_commands[]＝
ofctl_dump_flows
Ofp-flow.h中
请求消息结构：ofputil_flow_stats_request
应答消息结构：ofputil_flow_stats
函数处理流程和说明如下：
Figure BDA0002971680030000111
Figure BDA0002971680030000112
Figure BDA0002971680030000113
Figure BDA0002971680030000121
修改函数：
mf_are_prereqs_ok__、mf_are_prereqs_ok函数，根据mf->prereqs，获取dl_type，添加goose的ethtype。
mf_set函数，根据mf_field，设置match的value和mask，增加goose信息处理。
mf_is_value_valid函数，判断value有效性，增加goose_appid信息。
mf_is_all_wild函数，根据mf_field，返回掩码信息，添加goose_appid信息。
mf_get_value函数，根据mf_field，获取mf_value，添加goose_appid信息。
match_format函数，match字段的显示输出，添加goose_appid信息。
打印函数：
ofp_print_flow_stats_request、ofp_print_flow_stats_reply，处理match信息，调用match_format函数。
参照图2，
ovs-vswitchd模块：
1、匹配域定义
2、flow_mod解析
3、用户层表项插入
5、Upcall接收和分类
6、用户层查找匹配处理
7、表项和packet的下发操作
openvswitch模块：
4、内核层packet解析和匹配处理
8、内核层flow插入和packet执行
域匹配定义
OVS新增匹配域，具体分析见2、模块间设计。meta-flow.h中mf_field_id结构中，新增MFF_GOOSE_APPID字段。meta-flow.xml中增加GOOSE_APPID信息。
flow_mod消息解析
参照图3，OVS从flow_mod消息中提取出匹配域，查找到mf_field，一系列检测正确后，插入原生的OVS流表中。
Match结构如下：
Figure BDA0002971680030000131
在struct flow流表结构中增加goose_appid匹配字段。FLOW_WC_SEQ宏修改，全代码FLOW_WC_SEQ进行修改。
flow_mod匹配域中解析出OXM(TLV格式)，通过header(TL部分，具体见图表4)，在匹配域哈希表ofproto->vl_mff_map中做hash查找，找到对应的mf_field结构体。
mf_field是OVS已申明定义好的匹配域信息集合，包含依赖性，名字，长度等信息，这些可以对分割出来的字段进行检验。
flow_mod处理总体流程相关函数：
说明 函数
消息处理总入口 handle_single_part_openflow
flow_mod消息处理 handle_flow_mod
解析flow_mod报文 ofputil_decode_flow_mod(A)
添加流表 handle_flow_mod__
flow_mod报文处理函数具体入参信息：
ofputil_decode_flow_mod(&fm,oh,ofconn_get_protocol(ofconn),
ofproto_get_tun_tab(ofproto),
&ofproto->vl_mff_map,&ofpacts,
u16_to_ofp(ofproto->max_ports),
ofproto->n_tables)
flow_mod报文解析流程相关函数：
Figure BDA0002971680030000132
flow_mod提取、校验和赋值相关函数：
Figure BDA0002971680030000133
Figure BDA0002971680030000141
查找mf_field:
mf_from_oxm_header函数具体分析：
a)在nxm_header_map中查header相等的nxm_field。
b)根据nxm_field中的id，在ofproto->vl_mff_map中匹配，获取mf_field.
在meta-flow.h文件，mf_field_id中添加goose_appid信息。build-aux/extract-ofp-fields文件根据meta-flow.h生成nxm_header_map和vl_mff_map信息。
有效性检测：
在mf_is_value_valid函数中增加goose_appid处理。
依赖性检测：
Meta-flow.h文件的mf_prereqs结构中添加MFP_GOOSE_APPID信息。
Packets.h和Ethernet.h文件中定义GOOSE报文的以太类型，#define ETH_TYPE_GOOSE0x88b8
mf_are_prereqs_ok__函数中增加goose_appid处理。
重复性检测：
mf_is_all_wild函数中增加goose_appid处理。
设置match
mf_set、mf_set_value、mf_set_wild函数中增加goose_appid处理。
用户层表项插入
用户侧完成flow_mod的匹配域解析后，进行流表添加、删除等操作，这里对一个新字段无需改源码。
内核层Packet解析和匹配处理
参照图4，数据包进入交换机，在内核层datapath进行流表项匹配，匹配失败或匹配到的action为发向用户空间，去用户层继续查找匹配。在用户侧匹配成功的数据包会按照表项action相应处理，并向内核下发匹配到的流表项，方便以后类似数据包直接在内核层完成匹配转发。
收包匹配查找流程分析：
OVS收到数据包，解析包头字段，组成key，根据key在流表中进行匹配查找。
查询key的数据结构为sw_flow_key，添加goose_appid信息。
新增skb_reset_goose_header函数，从数据包中提取goose header结构信息。
key_extract函数中，新增goose_appid处理，从goose header获取goose_appid，赋值给sw_flow_key.
根据key在流表中匹配查找，不涉及代码修改。
上送用户流程分析：
上送用户层时(主要在queue_userspace_packet函数中)，会构造上送数据包user_skb(sk_buf结构体)，然后通过generic netlink通信机制上交给用户层。
upcall_msg_size--ovs_key_attr_size，分配上送数据包长度，增加goose_appid的长度。
上传数据user_skb中key包含匹配字段，__ovs_nla_put_key函数中增加goose_appid处理。enum ovs_key_attr匹配域数据类型中新增goose_appid内容。
upcall接收和分类
用户侧接收内核包总处理流程，相关函数：
Figure BDA0002971680030000151
Figure BDA0002971680030000161
用户侧收到内核发来的包后，从包中提取flow信息：
从报文的key中提取信息组成flow的处理odp_flow_key_to_flow__函数，添加goose_appid处理。
miniflow_extract函数增加goose_appid处理。
用户层查找匹配处理
匹配查找流程process_upcall—>upcall_xlate--xlate_actions—>rule_dpif_lookup_from_table,不涉及代码修改。
flow rule和packet下发操作
Figure BDA0002971680030000162
odp_key_to_dp_packet函数，添加goose_appid处理。
struct attr_len_tbl ovs_flow_key_attr_lens数据结构，添加goose_appid信息。
内核层flow rule插入和packet执行
Figure BDA0002971680030000163
Figure BDA0002971680030000171
ovs_key_attr结构体中增加goose_appid信息。
ovs_key_lens结构体中增加goose_appid长度信息。
ovs_key_from_nlattrs提取key和mask函数中，增加提取goose_appid处理。
match_validate有效性检查函数中，增加goose_appid处理。
ovs_key_attr_size计算key长度的函数中，增加goose_appid长度2字节。
__ovs_nla_put_key组回包的key函数中，增加goose_appid处理。
flow_stats_request消息解析
OVS收到flow_stats_request消息，解析报文，从rule中获取match、actions信息，组包回flow_stats_reply应答报文。
Figure BDA0002971680030000172
Figure BDA0002971680030000173
说明 函数
ofputil_append_flow_stats_reply
大包中设置match，见3.1.1分析修改 oxm_put_match--nx_put_raw
大包中设置action ofpacts_put_openflow_instructions
显示输出相关处理
Figure BDA0002971680030000181
flow_format函数，增加goose信息处理。
flow_wildcards_init_for_packet函数，增加goose信息处理。
match_format函数，增加goose信息处理。
format_odp_key_attr__函数，增加goose信息处理。
mf_set_flow_value函数，增加goose信息处理。
parse_odp_key_mask_attr__函数，增加goose信息处理。
本发明还提出基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互装置，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
SDN网络控制器配置模块，用于为SDN网络控制器确定NFV网元以及虚拟交换机或SDN硬件交换机组成的SDN接入点；
报文信息获取模块，用于获取设置在智能变电站的站控层的SDN网络控制器中的汇总报文信息，所述汇总报文信息包括常规以太报文以及GOOSE报文；
报文信息分离模块，用于根据SDN接入点中预设的匹配域字段将所述汇总报文信息中的各类报文信息分离出来，具体的，
对于GOOSE报文，对匹配域进行定义，在SDN网络控制器的meta-flow.h中mf_field_id结构中，新增MFF_GOOSE_APPID字段，meta-flow.xml中增加GOOSE_APPID信息；
报文信息解析模块，用于分别对分离出来的各类报文信息进行消息解析得到消息解析的结果；
报文信息应答模块，用于根据消息解析的结果进行显示输出等相关应答处理。
所述基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互装置可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互装置，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互装置的示例，并不构成对基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互装置的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互装置运行系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互装置可运行系统的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(SmartMediaCard,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(FlashCard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。

Claims (9)

1.基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法，其特征在于，包括，
SDN交换机组的建立，
SDN控制器通过其南向接口与所辖SDN交换机组建立拓扑连接关系，通过其北向接口接收业务应用的请求，将SDN交换机上传的路由封包以及北向接口接收的业务应用请求转化为单级虚拟转发流表指令；
各SDN交换机通过各自的网络端口接收主机、服务器、其它网络设备发送的网络封包并根据其内部网络芯片配置的多级转发流表向主机、服务器、其它网络设备发送网络封包，同时，各SDN交换机将从SDN控制器接收的单级虚拟转发流表指令转化为多级转发流表指令以实时更新多级转发流表；
所述数据交互方法包括以下步骤：
S100，为SDN网络控制器确定NFV网元以及虚拟交换机或SDN硬件交换机组成的SDN接入点；
S200，获取设置在智能变电站的站控层的SDN网络控制器中的汇总报文信息，所述汇总报文信息包括常规以太报文以及GOOSE报文；
S300，SDN网络控制器根据SDN接入点中预设的匹配域字段将所述汇总报文信息中的各类报文信息分离出来，具体的，
对于GOOSE报文，对匹配域进行定义，在SDN网络控制器的meta-flow.h中mf_field_id结构中，新增MFF_GOOSE_APPID字段，meta-flow.xml中增加GOOSE_APPID信息；
S400，SDN网络控制器分别对分离出来的各类报文信息进行消息解析得到消息解析的结果；
S500，SDN网络控制器根据消息解析的结果进行显示输出等相关应答处理。
2.根据权利要求1所述的基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法，其特征在于，上述步骤S300中分别对分离出来的各类报文信息进行消息解析得到消息解析的结果具体包括以下步骤，
S310，SDN网络控制器从flow_mod消息中提取出匹配域，查找到mf_field，在通过各域的依赖性检测、重复性检测以及有效性检测后，得到最终的匹配结果插入原生的SDN网络控制器的流表中；
S320，用户侧在完成flow_mod的匹配域解析后，进行流表添加、删除等操作；
S330，数据包进入SDN，在内核层datapath进行流表项匹配，匹配失败或匹配到的action为发向用户空间，去用户层继续查找匹配，在用户侧匹配成功的数据包会按照表项action相应处理，并向内核下发匹配到的流表项，方便以后类似数据包直接在内核层完成匹配转发。
3.根据权利要求2所述的基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法，其特征在于，上述步骤S310中查找mf_field具体包括以下，
flow_mod匹配域中解析出TLV格式的OXM，通过header，在匹配域哈希表ofproto->vl_mff_map中做hash查找，找到对应的mf_field结构体。
4.根据权利要求3所述的基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法，其特征在于，上述步骤S310中的有效性检测具体通过在mf_is_value_valid函数中增加goose_appid处理实现，依赖性检测具体通过在Meta-flow.h文件的mf_prereqs结构中添加MFP_GOOSE_APPID信息，在Packets.h以及Ethernet.h文件中定义GOOSE报文的以太类型0x88b8以及在mf_are_prereqs_ok__函数中增加goose_appid处理，重复性检测具体通过在mf_is_all_wild函数中增加goose_appid处理，相应的在mf_set、mf_set_value、mf_set_wild函数中增加goose_appid处理。
5.根据权利要求2所述的基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法，其特征在于，上述步骤S330具体包括以下，
SDN网络控制器收到数据包，解析包头字段，组成key，根据key在流表中进行匹配查找，查询key的数据结构为sw_flow_key，添加goose_appid信息，新增skb_reset_goose_header函数，从数据包中提取gooseheader结构信息，key_extract函数中，新增goose_appid处理，从gooseheader获取goose_appid，赋值给sw_flow_key，根据key在流表中匹配查找，
上送用户流程具体包括以下：
上送用户层时(主要在queue_userspace_packet函数中)，会构造上送数据包user_skb(sk_buf结构体)，然后通过genericnetlink通信机制上交给用户层，upcall_msg_size--SDN网络控制器_key_attr_size，分配上送数据包长度，增加goose_appid的长度，上传数据user_skb中key包含匹配字段，__SDN网络控制器_nla_put_key函数中增加goose_appid处理，enumovs_key_attr匹配域数据类型中新增goose_appid内容。
6.根据权利要求5所述的基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法，其特征在于，在用户侧收到内核发来的包后，从包中提取flow信息，从报文的key中提取信息组成flow的处理odp_flow_key_to_flow__函数，添加goose_appid处理，miniflow_extract函数增加goose_appid处理。
7.根据权利要求1所述的基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法，其特征在于，上述步骤S300中分别对分离出来的各类报文信息进行消息解析得到消息解析的结果具体包括以下，
在odp_key_to_dp_packet函数中添加goose_appid处理，在structattr_len_tblSDN网络控制器_flow_key_attr_lens数据结构，添加goose_appid信息，并通过在SDN网络控制器_key_attr结构体中增加goose_appid信息，SDN网络控制器_key_lens结构体中增加goose_appid长度信息，SDN网络控制器_key_from_nlattrs提取key和mask函数中，增加提取goose_appid处理，match_validate有效性检查函数中，增加goose_appid处理，SDN网络控制器_key_attr_size计算key长度的函数中，增加goose_appid长度2字节，_SDN网络控制器_nla_put_key组回包的key函数中，增加goose_appid处理以完成内核层flowrule插入和packet执行，在进行解析时，SDN网络控制器收到flow_stats_request消息时解析报文，从rule中获取match、actions信息，组包回flow_stats_reply应答报文。
8.根据权利要求1所述的基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互方法，其特征在于，上述步骤S400中SDN网络控制器根据消息解析的结果进行显示输出等相关应答处理具体包括以下，在flow_format函数中增加goose信息处理，flow_wildcards_init_for_packet函数中增加goose信息处理，match_format函数中增加goose信息处理，format_odp_key_attr__函数中增加goose信息处理，mf_set_flow_value函数中增加goose信息处理，parse_odp_key_mask_attr__函数中增加goose信息处理。
9.基于SDN网络控制器的多协议兼容的数据交互装置，其特征在于，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
SDN网络控制器配置模块，用于为SDN网络控制器确定NFV网元以及虚拟交换机或SDN硬件交换机组成的SDN接入点；
报文信息获取模块，用于获取设置在智能变电站的站控层的SDN网络控制器中的汇总报文信息，所述汇总报文信息包括常规以太报文以及GOOSE报文；
报文信息分离模块，用于根据SDN接入点中预设的匹配域字段将所述汇总报文信息中的各类报文信息分离出来，具体的，
对于GOOSE报文，对匹配域进行定义，在SDN网络控制器的meta-flow.h中mf_field_id结构中，新增MFF_GOOSE_APPID字段，meta-flow.xml中增加GOOSE_APPID信息；
报文信息解析模块，用于分别对分离出来的各类报文信息进行消息解析得到消息解析的结果；
报文信息应答模块，用于根据消息解析的结果进行显示输出等相关应答处理。
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