CN113169936B - 用于数据流处理的服务链机制 - Google Patents

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CN113169936B CN201880100171.8A CN201880100171A CN113169936B CN 113169936 B CN113169936 B CN 113169936B CN 201880100171 A CN201880100171 A CN 201880100171A CN 113169936 B CN113169936 B CN 113169936B
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Abstract

本公开的实施例涉及用于数据流处理的服务链机制。一种方法包括：在控制器处确定用于处理数据流的服务链，该服务链包括在网络中针对数据流而将被执行的目标功能；确定用于在网络的入口和出口之间路由该数据流的路径，该路径指示网络中的用于执行目标功能的中间节点；并生成关于服务链和路径之间的关联关系的信息。以这种方式，尤其是对于时间敏感的服务，用于路由数据流的路径可以被优化。

Description

用于数据流处理的服务链机制
技术领域
本公开的实施例总体上涉及电信领域，尤其涉及一种用于数据流处理的服务链机制。
背景技术
为了更好地适应互联网的演进，提出了以信息为中心的网络(InformationCentric Network，ICN)，其将网络通信从以主机为中心的方式转变为以信息为中心的方式，以传播快速增长的多媒体内容。命名数据网络(NDN)是信息中心联网中最著名的架构，它借助于命名对象、基于名称的路由和网络内缓存来传播内容，并具有原生高效地支持任播、多播、移动性、内容安全以及最小化时延和带宽消耗等等益处。
关于路由，在ICN中可以使用软件定义网络(SDN)集中式路由。SDN和ICN的集成被实现为软件定义的ICN。鉴于网络中的节点和命名对象的全面拓扑视图，集中式SDN控制器可以轻松计算路由信息，并经由OpenFlow灵活地将路由填充到底层ICN节点的转发信息库(FIB)。除了命名内容之外，信息中心网络还可以被用来对网络中的命名功能进行寻址，甚至向本地ICN节点请求和检索功能代码并执行该功能。同时，ICN节点可以被实现为具有存储和虚拟化等能力的功能执行平台。然而，对于ICN和SDN中的一些时间关键服务，用于路由数据流的路径可能需要被进一步优化。
发明内容
总的来说，本公开的示例实施例提供了一种用于数据流处理的服务链机制的解决方案。
在第一方面，提供了一种用于数据流处理的方法。该方法包括：在控制器处确定用于处理数据流的服务链，该服务链包括在网络中针对数据流而要被执行的目标功能；确定用于在网络的入口和出口之间路由该数据流的路径，该路径指示用于执行目标功能的网络的中间节点；并生成关于服务链和路径之间的关联关系的信息。
在第二方面，提供了一种用于数据流处理的方法。该方法包括：响应于在网络中的中间节点处接收到数据流，获取关于用于处理该数据流的服务链与用于在网络的入口和出口之间路由该数据流的路径之间的关联关系的信息，该服务链包括在网络中针对该数据流而将被执行的目标功能，该路径指示用于执行目标功能的网络的中间节点；基于关于关联关系的信息来确定目标功能是否将在中间节点处将被执行；并且响应于确定目标功能在中间节点处将被执行，在中间节点处利用目标功能来处理数据流。
在第三方面，提供了一种用于数据流处理的设备。该设备包括至少一个处理器；以及包含计算机程序代码的至少一个存储器；至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器一起使设备至少：在控制器处确定用于处理数据流的服务链，该服务链包括在网络中针对数据流而将被执行的目标功能；确定用于在网络的入口和出口之间路由该数据流的路径，该路径指示用于执行目标功能的网络的中间节点；并生成关于服务链和路径之间的关联关系的信息。
在第四方面，提供了一种用于数据流处理的设备。该设备包括至少一个处理器；以及包含计算机程序代码的至少一个存储器；至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器一起使设备至少：响应于在网络中的中间节点处接收到数据流，获取关于用于处理该数据流的服务链与用于在网络的入口和出口之间路由该数据流的路径之间的关联关系的信息，该服务链包括在网络中针对数据流而将被执行的目标功能，该路径指示用于执行目标功能的网络的中间节点；基于关于关联关系的信息来确定目标功能是否将在中间节点处将被执行；并且响应于确定目标功能在中间节点处将被执行，在中间节点处利用目标功能来处理数据流。
在第五方面，提供了一种装置，其包括用于执行根据第一方面的方法的步骤的部件。该装置包括：用于在控制器处确定用于处理数据流的服务链的部件，该服务链包括在网络中针对数据流而将被执行的目标功能；用于确定用于在网络的入口和出口之间路由该数据流的路径的部件，该路径指示用于执行目标功能的网络的中间节点；以及用于生成关于服务链和路径之间的关联关系的信息的部件。
在第六方面，提供了一种装置，其包括用于执行根据第二方面的方法的步骤的部件。该装置包括：用于响应于在网络中的中间节点处接收到数据流而获取关于用于处理数据流的服务链与用于在网络的入口和出口之间路由该数据流的路径之间的关联关系的信息的部件，该服务链包括在网络中针对数据流而将被执行的目标功能，该路径指示用于执行目标功能的网络的中间节点；用于基于关于关联关系的信息来确定目标功能是否在中间节点处将被执行的部件；以及用于响应于确定目标功能在中间节点处将被执行而在中间节点处利用目标功能来处理数据流的部件。
在第七方面，提供了一种其上存储有计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序在由设备的至少一个处理器执行时，使该设备执行根据第一方面的方法。
在第八方面，提供了一种其上存储有计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序在由设备的至少一个处理器执行时，使该设备执行根据第二方面的方法。
应当理解，发明内容部分不旨在标识本公开的实施例的关键或必要特征，也不旨在被用来限制本公开的范围。通过以下描述，本公开的其他特征将变得容易理解。
附图说明
现在将参考附图描述一些示例实施例，其中：
图1示出了常规的网络100；
图2示出了用于图1的网络中的网络节点的常规转发引擎；
图3示出了具有软件定义网络(SDN)控制器的常规网络300；
图4示出了可以在其中实现本公开的示例实施例的示例网络400；
图5示出了根据本公开的一些示例实施例的用于数据流处理的示例方法500的流程图；
图6示出了根据本公开的一些示例实施例的用于数据流处理的示例方法600的流程图；
图7示出了根据本公开的一些示例实施例的用于ICN节点中的数据流处理的示例过程的图；
图8是适合于实现本公开的示例实施例的设备的简化框图；以及
图9例示出了根据本公开的一些实施例的示例计算机可读介质的框图。
具体实施方式
现在将参考一些示例实施例来描述本公开的原理。应当理解，这些实施例仅出于说明的目的而被描述，并且帮助本领域技术人员理解和实现本公开，并没有对本公开范围建议任何限制。除了下面描述的方式之外，可以以各种方式来实现本文描述的公开。
在以下描述和权利要求中，除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。
在本公开中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是不一定每个实施例都包括特定的特征、结构或特性。而且，这样的短语不一定指相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，无论是否明确描述，都可以认为结合其他实施例来影响这种特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内。
应当理解，尽管在本文中可以使用术语“第一”和“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件。例如，在不脱离示例实施例的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文中所使用的，术语“和/或”包括一个或多个所列术语的任何和所有组合。
本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制示例实施例。如本文中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。还将理解的是，当在本文中使用时，术语“包括”、“具有”和/或“包含”指定存在所陈述的特征、元件和/或组件等，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、元件、组件和/或其组合。
如在本申请中使用的，术语“电路系统”可以指以下中的一个或多个或全部：
(a)纯硬件电路实现(诸如仅在模拟和/或数字电路系统中的实现)，和
(b)硬件电路和软件的组合，诸如(如果适用的话)：
(i)(一个或多个)模拟和/或数字硬件电路与软件/固件的组合，以及
(ii)具有软件的(一个或多个)硬件处理器的任何部分(包括(一个或多个)数字信号处理器)、软件和(一个或多个)存储器，它们一起工作以使诸如移动电话或服务器之类的装置执行各种功能)，和
(c)需要软件(例如，固件)来运行的(一个或多个)硬件电路和/或(一个或多个)处理器，诸如(一个或多个)微处理器或(一个或多个)微处理器的一部分，但在操作不需要它时该软件可能不存在。
电路系统的这种定义适用于该术语在本申请中的所有使用，包括在任何权利要求中的所有使用。作为进一步的示例，如本申请中所使用的，术语电路系统也涵盖仅硬件电路或处理器(或多个处理器)或硬件电路或处理器的一部分及它(或它们)随附软件和/或固件的实现。举例而言并且在适用于特定权利要求元素的情况下，术语电路系统还涵盖用于移动设备的基带集成电路或处理器集成电路，或者服务器、蜂窝网络设备或其他计算或网络设备中的类似集成电路。
如本文中所使用的，“网络”可以指的是以信息为中心的网络(ICN)、以用户为中心的内容递送网络(UC-CDN)、以内容为中心的网络(CCN)和命名数据网络(NDN)等，其与基于IP、面向主机的互联网架构形成对比。此类网络通过使其直接可寻址和可路由来强调内容。端点不是基于IP地址而是基于命名数据来进行通信。
如本文中所使用的，术语“网络节点”是指网络中的节点，终端设备经由该节点接入网络并从中接收服务。网络节点也可以是指网络设备、接入网络节点、基站(BS)或接入点(AP)、远程无线电单元(RRU)、无线电头(RH)、远程无线电头(RRH)、中继、低功率节点(诸如毫微微、微微等)，具体取决于应用的术语和技术。
如本文中所使用的，术语“终端设备”是指可以能够进行无线通信的任何终端设备。作为示例而非限制，终端设备也可以被称为通信设备、用户设备(UE)、订户站(SS)、便携式订户站、移动站(MS)或接入终端(AT)。终端设备可以包括但不限于移动电话、蜂窝电话、智能电话、IP语音(VoIP)电话、无线本地环路电话、平板电脑、可穿戴终端设备、个人数字助理(PDA)、便携式计算机、台式计算机、图像捕获终端设备(诸如数码相机)、游戏终端设备、音乐存储和播放设备、车载无线终端设备、无线终端、移动台、膝上型嵌入式设备(LEE)、膝上型安装式设备(LME)、USB加密狗、智能设备、无线用户驻地设备(CPE)、物联网(IoT)设备、手表或其他可穿戴设备、头戴式显示器(HMD)、车辆、无人机、医疗设备和应用(例如远程手术)、工业设备和应用(例如在工业和/或自动化处理链环境中运行的机器人和/或其他无线设备)、消费电子设备、运行在商业和/或工业无线网络中的设备等。
如本文中所使用的，术语“控制器”是指软件定义网络(SDN)的控制节点，其被用来执行云计算，云计算促进网络管理并实现编程有效的网络配置以便提高网络性能和监控。应当理解，在本公开的实施例中可以使用任何其他可以提供集中式网络管理的控制设备。
如上面所提及，ICN是一种新提出的新型网络范式。ICN可以将网络通信从以主机为中心的方式转变为以信息为中心的方式，其可以更好地适于传播快速增长的多媒体内容。
在ICN框架中，NDN是ICN中最显著的架构，它借助于命名对象、基于名称的路由和网络内缓存来传播内容，并且具有原生高效地支持任播、多播、移动性、内容安全以及最小化时延和带宽消耗等等益处
关于用于ICN中的数据流的路由，除了分布式路由方案，例如针对命名数据网络(OSPGN)、中间系统到中间系统(IS-IS)等基于OSPF的路由协议，在ICN中可以采用SDN集中式路由。SDN和ICN的集成可以被认为是软件定义的ICN。SDN可以将控制面与数据面分离，并且简化ICN转发节点实现。同时，鉴于网络中的节点和命名对象的全面拓扑视图，集中式SDN控制器可以轻松计算路由信息，并经由OpenFlow灵活地将路由填充到底层ICN节点的FIB。
除了命名内容之外，ICN还可以被用来对网络中的命名功能进行寻址，甚至可以从其他ICN节点向本地ICN节点请求和检索功能代码并执行该功能。这使ICN从内容传播急剧演变为功能寻址和布局。除了数据流转发之外，ICN节点还被扩展为具有合适的计算能力、存储和虚拟化能力等的功能执行平台。
此外，网络功能虚拟化(NFV)和微服务使ICN节点(即，功能执行平台)更容易动态且灵活地部署网络功能。NFV允许功能被虚拟化，并且因此可以按需定位并提供更多数量。网络服务提供商越来越多地采用NFV和微服务来提供网络驻留功能性，这不仅是为了减少CAPEX，而且是为了为希望对其分组进行定制处理的客户提供更大的灵活性。
通常，在将数据流的分组递送到目的地之前，可以对它们执行一些附加处理。用于处理数据流的这些功能是为了策略控制、安全和性能优化而被提供的，例如分组报头的修改(如NAT、代理)、丢弃分组(如防火墙)、统计信息的收集(如深度分组检查(DPI))或者甚至有效载荷的修改(如优化和压缩)等等。这些功能驻留在网络中并且要被处理的分组被引导通过这些功能的顺序以提供e2e服务。引导分组通过这些功能的动作被定义为服务链。
图1示出了常规的网络100。本文中的网络100可以是例如ICN。如图1中所示，网络100包括ICN节点1100-11017。这些ICN节点1100-11017可以彼此通信。如上面所提及，ICN节点1100-11017可以借助于命名对象、基于名称的路由和网络内缓存来传播内容。也就是说，ICN节点1100-11017中的每一个可以包括不同的功能以提供对应的服务。
作为示例，在图1中所示的网络中，节点1100和节点1105可以分别被认为是网络100的入口和出口。应当理解，网络100中的任何其他节点都可以被指定为网络100的入口和出口。数据流的分组可以从入口进入到网络100中并从网络100的出口递送到其他外部设备，例如终端设备。
如上所述，在将数据流的分组被递送到目的地之前，可以基于控制、安全和性能优化的网络策略来执行一些附加处理。例如，数据流从节点1100进入网络100，并且可以基于功能NAT、DPI和防火墙的服务链而执行一些处理。
如图1中所示，除了分别被指定为网络100的入口和出口的节点1100和节点1105之外，具有驻留和处理功能的其他ICN节点被定义为服务节点。在入口节点1100中，数据流的分组首先被路由到节点11014进行安全检查，如果接入被验证，则分组被递送到节点11016进行DPI动作，在统计之后，分组被进一步转发到节点1109执行地址转换NAT，最后被发送到出口节点1105。在这个过程中，遵循服务链，分组相应地被路由到链式服务节点以执行对应的功能。
在图1中所示的过程中，可以看出ICN节点可以将数据流的分组路由到下一个ICN，在下一个ICN上可以对数据流的分组执行对应的功能，因为在网络100的每个ICN节点内都有一个转发信息库。图2示出了用于图1的网络中的网络节点的常规转发引擎。
如图2中所示，转发引擎200可以包括内容存储库210、待定兴趣表(PIT)220、FIB230和一些面2400-2402。如本文中所使用的，术语“面”可以被称为接口，从其中可以将请求指引至网络中的“兴趣”内容，例如基站250、互联网260或应用270。
作为示例，客户端发送“兴趣”分组以请求网络中的命名内容。在ICN的每个节点中，FIB可以称为转发表，包括内容名称和对应的面(即接口)的列表，在该面处使用唯一的内容名称来查找下一跳——“面”，其最终逐跳指引请求以查找网络中的内容。
当通过请求的反向路径将内容从服务器递送回客户端时，内容存储库缓存被请求内容的本地副本。内容的本地缓存将满足未来的请求，例如来自另一个客户端对这个内容的请求。通过基于名称的路由和网络内缓存，可以在传统IP网络和ICN网络中简化数据流的路由和递送。
即使基于名称的路由和网络内缓存可以提供快速的内容传播，但是对于一些时间关键服务，例如交互式游戏、VR/AR、IoT时间关键数据收集和实时安全分析等等，数据路由的效率和灵活性可能仍然是不足的。
在传统的基于主机的IP网络中，需要首先定位服务链功能所在节点的IP地址，以建立节点到节点的连接。这些IP地址被配置为入口和链式服务节点中的分组报头的目的地地址。通过服务链，分组依次被路由到下一个服务节点，并且最终到达目的地出口节点。过程很清楚，但问题也很明显。也就是说，服务节点在服务链中的位置应该是预先配置好的。同时，如图1中所示，为了链接节点，数据流的路径偏离了网络入口和出口之间的最短路径。在一些情况下，它甚至可能需要反向路径转发来跟踪服务链，例如在路由中从节点11014到节点11016。
如上面所提及，在软件定义的ICN中，服务链中的功能直接通过它们的唯一名称而不是IP地址来寻址。在NDN方案中数据流的分组被包含在“兴趣”分组中，并经由基于命名的路由而被路由到各功能进行处理。建议借助于SDN控制器集中地将数据流路由到服务链的各功能。
图3示出了具有SDN控制器的常规网络300。如图3中所示，当数据流的分组进入入口节点1100时，可以经由分组报头的元组匹配将分组分类为流。如果分组是数据流的第一分组，即FIB中没有命中，则可以将分组转发给SDN控制器，SDN控制器识别该流，并由服务链管理模块指派对应的服务链。
通过将链的已识别命名函数作为输入，基于网络中的功能的全局视图，路由模块将计算链接功能的路由顺序。如图3中所示，服务链的路由是入口节点1100/节点11010/节点11016/节点1109/出口节点1105。显然，由于基于名称的路由是位置不可知的，因此，由于与节点11014中的防火墙实例相比而言的较短路由，节点11010中的防火墙实例被选择作为入口节点1100的下一跳，如图1中所示。
然后，转发规则将被并入到通过OpenFlow的路由中的ICN节点和底层入口的FIB中。为了在ICN中实现服务链，只使用FIB，而NDN内容存储库和PIT不是关键。
在已经设置转发规则之后，入口节点将流的第一个和后续分组转换为“兴趣”分组，并在分组报头中携带从SDN控制器获取的链式功能名称。将入口节点中的名称形成为防火墙/DPI/NAT。如NDN方案中所述，链式功能名称被用来通过最长前缀匹配来查找FIB中的下一跳。当这些分组到达服务节点并被节点的功能处理时，将从链式名称中弹出对应的功能名称。在节点11010中，在防火墙检查之后，分组报头中的名称被更改为DPI/NAT，这将FIB查找指引到DPI的下一跳。
与基于主机的IP网络中的功能的位置相关路由解决方案相比，软件定义的ICN中的基于位置不可知名称的路由创造了用于虚拟化环境中的功能寻址的更大灵活性，用于功能扩展的更佳可扩展性(由于多个功能的共享)，应对潜在功能故障的更高可靠性等等。
然而，如图1和图3中所示的这两种解决方案分别在路由路径上都没有进行优化，这导致路由路径偏离了入口和出口之间的最短路径，从而导致网络带宽的浪费和能量非效率的额外数据移动。更重要的是，这可能会增加服务链时延，从而可能对时间关键服务导致服务失败。例如，在图1和图3中，用于完成服务链的跳数分别为9和11，而最短路径(入口节点1100/节点1101/节点1102/节点1103/节点1104/出口节点1105)仅为5跳。
为了克服时间敏感服务的时延问题，结合ICN和SDN，本公开开发了SDN控制器的路由方案，以指引分组沿着入口和出口之间的最短路径；开发了在ICN服务节点中的新的FIB转发方案，以将服务链的各功能自动实例化为最短路径。利用这种动态方法且无需人工干预，沿最短路径组织服务链，从而将分组处理中的服务链时延最小化。
图4示出了在其中可以实现本公开的示例实施例的示例网络400。与图1类似，网络400可以包括多个ICN节点1100-11017。这些ICN节点1100-11017可以彼此通信。此外，节点1100和节点1105可以分别被视为网络100的入口和出口。也与图3类似，网络400还可以包括SDN控制器410，其在结构上可以与图3中所示的SDN控制器310类似或相同，但功能不同。
下面将参考图5-图6详细描述本公开的原理和实现。图5示出了根据本公开的一些示例实施例的用于数据流处理的示例方法500的流程图。图6示出了根据本公开的一些示例实施例的用于数据流处理的示例方法600的流程图。为了讨论的目的，将参考图4描述方法500和600。方法500可以在如图4中所示的SDN控制器410处被实现。方法600可以在如图4中所示的路由路径中的中间节点(例如节点1101)处被实现。
如图5中所示，在510处，SDN控制器410确定用于处理数据流的服务链。服务链包括在网络中针对数据流而将被执行的目标功能。
在一些实施例中，SDN控制器410可以获取数据流的类型并确定与数据流的类型相对应的网络策略，例如安全策略。基于网络策略，SDN控制器410可以进一步确定目标功能。
在520处，SDN控制器410确定用于在网络400的入口节点1100和出口节点1105之间对数据流进行路由的路径。该路径可以指示网络中的用于执行目标功能的中间节点。例如，中间节点可以指的是节点1101、节点1102、节点1103和节点1104中的任何一个。
在一些实施例中，SDN控制器410可以确定网络400的入口节点1100和出口节点1105的候选路径的长度，并确定候选路径的长度是否小于阈值长度。换言之，SDN控制器410确定候选路径是否是网络400的入口节点1100和出口节点1105之间的最短路径。如果SDN控制器410确定候选路径是最短路径，则SDN控制器410可以将候选路径确定为用于路由数据流的路径。例如，如图4中所示，最短路径应是入口节点1100/节点1101/节点1102/节点1103/节点1104/出口节点1105。
为了在最短路径上处理分组，利用网络虚拟化，将服务链的各功能按照服务链的顺序而被实例化到路径中。再次鉴于网络中的功能的综合视图，SDN控制器410中的路由模块计算并选择最短路径中的最佳节点来放置功能。被选节点应被优化以将所有服务链功能作为整体来考虑，即总成本，例如从现有功能检索和复制所有这些功能到最短路径的总跳数被最小化。
因此，在530处，SDN控制器410生成关于服务链和路径之间的关联关系的信息。如本文中所使用的，该信息可以被称为FIB的条目。
在一些实施例中，SDN控制器410可以确定中间节点的下一节点。该数据流将从中间节点被路由到该中间节点的下一节点，并且可以生成信息，该信息指示将在中间节点处利用目标功能来处理数据流并且经处理的数据流将被路由到下一节点。
由于不同的流可以由网络中的相同链式服务处理，所以不能仅通过链式功能名称来对流进行区分。因此，流的最短路径也可能不区分。在一些实施例中，建议将术语“流ID”(即，流的唯一标识符)添加到FIB以与链式功能名称结合以用于下一跳查找。FIB的示例如下
表1中所示。
流ID 链式功能名称 下一跳
流X /防火墙/DPI/NAT 面0
流X /DPI/NAT 面1
流X /NAT 面2
... ... ...
表1：FIB的示例
这要求入口节点在执行分组转换时将原始分组的流ID保持在“兴趣”分组中。此外，SDN控制器410在将转发规则设置到ICN节点的FIB时需要在路由信息中填充该流ID。
在一些实施例中，SDN控制器410可以将关于关联关系的信息发送到网络400的入口节点1100。
参考图6，一旦网络400的入口节点1100接收到更新的FIB信息，在610处，如果中间节点(例如中间节点1101)接收到数据流，例如数据流的第一分组，则中间节点节点1101获取关于网络400的入口节点1100和出口节点1105之间用于处理数据流的服务链和用于路由数据流的路径之间的关联关系的信息。也就是说，中间节点1101可以获取信息并将信息添加到其自己的FIB。
在620处，中间节点1101基于关于关联关系的信息来确定目标功能是否将在中间节点1101处被执行。如果中间节点1101确定目标功能将在中间节点1101处被执行，则在630处，中间节点1101在中间节点处利用目标功能来处理数据流。如果中间节点1101确定目标功能将不在中间节点1101处被执行，则在640处，中间节点1101可以确定数据流将从中间节点1101路由到的中间节点的下一节点(例如中间节点1102)，在该下一节点处针对数据流执行目标功能。
在一些实施例中，中间节点1101可以确定中间节点处是否存在目标功能，并且如果中间节点1101确定在中间节点处不存在目标功能，则中间节点1101可以从中间节点可接入的另一中间节点获取目标功能。
在一些实施例中，中间节点1101可以确定包括目标功能的候选节点。候选节点可以是网络的中间节点。如果中间节点1101确定候选节点与中间节点1101之间的距离小于阈值距离，则中间节点1101还可以从候选节点获取目标功能。中间节点1101还可以在中间节点处激活目标功能。
图7示出了根据本公开的一些示例实施例的用于中间节点1102中的数据流处理的示例过程的图。图7中所示的中间节点也可以指的是节点1101、1103和1104中的任何一个，如图4中所示。根据上述方法600，中间节点1102可以接收数据流710。中间节点1102可以识别数据流710的流ID并在FIB 720中查找与数据流710相关联的条目。存储在FIB 720中的转发表可以与上述表1相同。因此，通过查找，中间节点1102获取信息，例如“数据流720，/防火墙/DPI/NAT，面0”。字段“面0”指示将执行功能“防火墙”的节点。如果“面0”指向中间节点1102，那么功能“防火墙”在中间节点1102处将被执行。
在ICN服务节点中，为了执行功能检索、激活、执行甚至删除等管理活动，中间节点1102还可以包括本地模块“功能生命周期管理”(FLM)731，其管理包括在中间节点1102中的功能模块732。此外，中间节点1102可以确定功能“防火墙”732-1是否被实现在ICN节点1102中。如果中间节点1102包括功能“防火墙”，那么针对数据流710执行功能“防火墙”。如果中间节点1102不包括功能“防火墙”，则例如通过从中间节点11014复制功能代码，中间节点1102可以从包括功能“防火墙”的其他中间节点(例如，中间节点11014)获取该功能。
可以在中间节点1102中激活功能“防火墙”并且可以相应地处理数据流710。然后，中间节点1102可以查找FIB 720并获取关于服务链中的下一个功能以及将执行下一个功能的下一节点的信息。例如，该信息示出“数据流720，/DPI/NAT，面1”，这指示针对数据流720的下一个功能是将在面1处执行的DPI。例如，面1可以指向中间节点1103，如图4中所示，然后数据流720可以在中间节点1103中被路由。
返回图6，在一些实施例中，中间节点1102可以基于关联关系的信息来确定数据流将从中间节点1102路由到的中间节点的下一节点1103，并将经处理的数据流路由到下一节点1103。在中间节点1103处，可以执行与上面参照图7描述的类似的过程。例如，功能“DPI”可以在中间节点1103处执行。从图4可以看出，中间节点1103可以从另一中间节点11016获取对应的功能。
除了将数据传送到功能以进行处理之外，对数据的动态功能放置将给予网络更大的灵活性以优化其用于服务提供的e2e性能。在服务链中，本发明同时兼顾数据传送优化和功能放置灵活性，以提高链性能。
在新的服务链方案中，服务时延可以被最小化，这对于诸如交互式游戏、VR/AR、IoT时间关键数据收集、实时安全分析等等时间敏感的服务是关键的。同时，因为数据流沿着最经济的最短路径穿越网络，所以极大地节省了网络带宽并且减少了网络中的数据移动。
本公开基于ICN和SDN技术的进步，以及NFV和微服务的支持。在SDN中，与分布式路由方案相比，集中式路由计算提供了一种更有效的方式来产生最优路由和最优功能放置。而在ICN中，自动检索功能的转发方案将针对潜在功能故障增强服务可靠性，并且位置不可知的基于功能名称的路由将能够更好地适应服务链的可能动态变化。
在一些示例实施例中，(例如，在SDN控制器410处实现的)能够执行方法500的装置可以包括用于执行方法500的各个步骤的部件。该部件可以以任何合适的形式来实现。例如，该部件可以被实现在电路或软件模块中。
在一些示例实施例中，该装置包括：用于在控制器处确定用于处理数据流的服务链的部件，该服务链包括在网络中针对数据流而将被执行的目标功能；用于确定用于在网络的入口和出口之间对数据流进行路由的路径的部件，该路径指示网络中的用于执行目标功能的中间节点；以及用于生成关于服务链和路径之间的关联关系的信息的部件。
在一些示例实施例中，用于确定服务链的部件可以包括：用于获取数据流的类型的部件；用于确定与数据流的类型相对应的网络策略的部件；以及用于基于网络策略来确定目标功能的部件。
在一些示例实施例中，用于确定路由数据流的路径的部件可以包括：用于确定网络的入口和出口之间的候选路径的长度的部件；用于确定候选路径的长度是否小于阈值长度的部件；以及用于响应于候选路径的长度小于阈值长度而将候选路径确定为用于路由数据流的路径的部件。
在一些示例实施例中，用于生成关于关联关系的信息的部件可以包括：用于确定数据流将从中间节点路由到的中间节点的下一节点的部件；以及生成信息，该信息指示将在中间节点处利用目标功能来处理数据流并且经处理的数据流将被路由到下一节点。
在一些示例实施例中，该装置还可以包括用于发送关于与网络的入口的关联关系的信息的部件。
在一些示例实施例中，能够执行方法600的装置(例如，在中间节点1102处实现)可以包括用于执行方法600的各个步骤的部件。该部件可以以任何合适的形式来实现。例如，该部件可以被实现在电路或软件模块中。
在一些示例实施例中，该装置包括：用于响应于在网络中的中间节点处接收到数据流而获取关于用于处理该数据流的服务链与用于在网络的入口和出口之间路由该数据流的路径之间的关联关系的信息的部件，该服务链包括在网络中针对数据流而将被执行的目标功能，该路径指示网络中的用于执行目标功能的中间节点；用于基于关于关联关系的信息来确定目标功能是否在中间节点处将被执行的部件；以及用于响应于确定目标功能在中间节点处将被执行而在中间节点处利用目标功能来处理数据流的部件。
在一些示例实施例中，用于在中间节点处针对数据流执行目标功能的部件可以包括：用于确定在中间节点处是否存在目标功能的部件；以及用于响应于确定在中间节点处不存在目标功能而从中间节点可接入的另一中间节点获取目标功能的部件。
在一些示例实施例中，用于从另一中间节点获取目标功能的部件可以包括：用于确定包括目标功能的候选节点的部件，候选节点是网络的中间节点；用于响应于候选节点与中间节点之间的距离小于阈值距离而从候选节点获取目标功能的部件；以及用于在中间节点处激活目标功能的部件。
在一些示例实施例中，该装置还可以包括：用于基于关联关系信息来确定数据流将从中间节点路由到的中间节点的下一节点的部件；并将经处理的数据流路由到下一节点。
图8是适合于实现本公开的实施例的设备800的简化框图。设备800可以被提供来实现网络节点，例如如图4中所示的SDN控制器410和中间节点。如图所示，设备800包括一个或多个处理器810、耦合到处理器810的一个或多个存储器820以及耦合到处理器810的一个或多个发射机和/或接收机(TX/RX)840。
TX/RX 840用于双向通信。TX/RX 840具有至少一个天线以促进通信。通信接口可以表示与其他网络元件通信所需的任何接口。
处理器810可以是适合于本地技术网络的任何类型，并且作为非限制性示例，可以包括通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)和基于多核处理器架构的处理器中的一个或多个。设备800可以具有多个处理器，诸如在时间上从属于同步主处理器的时钟的专用集成电路芯片。
存储器820可以包括一个或多个非易失性存储器和一个或多个易失性存储器。非易失性存储器的示例包括但不限于只读存储器(ROM)824、电可编程只读存储器(EPROM)、闪存、硬盘、压缩盘(CD)、数字视频磁盘(DVD)和其他磁存储和/或光存储。易失性存储器的示例包括但不限于随机存取存储器(RAM)822和在断电持续时间内将不持续的其他易失性存储器。
计算机程序830包括由关联的处理器810执行的计算机可执行指令。程序830可以被存储在ROM 824中。处理器810可以通过将程序830加载到RAM 822中来执行任何合适的动作和处理。
本公开的实施例可以借助于程序830来实现，以使得设备800可以执行参考图4至图7所讨论的本公开的任何过程。本公开的实施例也可以通过硬件或者通过软硬件的组合来实现。
在一些实施例中，程序830可以被有形地包含在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以被包括在设备800中(诸如在存储器820中)或设备800可访问的其他存储设备中。设备800可以将程序830从计算机可读介质加载到RAM 822以供执行。计算机可读介质可以包括任何类型的有形非易失性存储器，诸如ROM、EPROM、闪存、硬盘、CD、DVD等。图9示出了CD或DVD形式的计算机可读介质900的示例。计算机可读介质具有存储在其上的程序830。
通常，本公开的各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合来实现。一些方面可以以硬件来实现，而其他方面可以以可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件来实现。例如，在一些实施例中，本公开的各种示例(例如，方法、装置或设备)可以部分地或完全地在计算机可读介质上实现。虽然本公开的实施例的各个方面被例示和描述为框图、流程图或使用一些其他图示，但是应当理解，作为非限制示例，本文所描述的框、装置、系统、技术或方法可以以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备或其某种组合来实现。
本公开的装置和/或设备中包括的单元可以以各种方式来实现，包括软件、硬件、固件或其任意组合。在一个实施例中，一个或多个单元可以使用软件和/或固件来实现，例如存储在存储介质上的机器可执行指令。除了或代替机器可执行指令，装置和/或设备中的部分或全部单元可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑组件来实现。例如但不限于，可以使用的硬件逻辑组件的说明性类型包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、系统级芯片系统(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等。
作为示例，本公开的实施例可以在计算机可执行指令的上下文中描述，诸如包括在程序模块中的那些，在目标真实或虚拟处理器上的设备中被执行。通常，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、库、对象、类、组件、数据结构等。在各种实施例中，程序模块的功能性可以按照期望的那样在程序模块之间进行组合或进行拆分。用于程序模块的机器可执行指令可以在本地设备或分布式设备内被执行。在分布式设备中，程序模块可以位于本地和远程存储介质中。
可以以一种或多种编程语言的任意组合来编写用于执行本公开的方法的程序代码。可以将这些程序代码提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，以使得该程序代码在由处理器或控制器执行时，使流程图和/或框图中指定的功能/操作被实现。程序代码可以完全在机器上执行、部分在机器上执行、作为独立软件包执行、部分在机器上部分在远程机器上执行、或者完全在远程机器或服务器上执行。
在本公开的上下文中，计算机可读介质可以是可以包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用或与其结合使用的程序的任何有形介质。计算机可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读存储介质。计算机可读介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或前述的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例将包括：具有一根或多根电线的电连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、磁存储设备或前述各项的任何合适组合。
此外，虽然以特定的顺序描述了各操作，但这不应被理解为要求以所示出的特定顺序或以连续的顺序执行这样的操作，或者执行所有例示出的操作以实现期望的结果。在某些场景中，多任务和并行处理可能是有利的。同样，虽然以上讨论中包含若干特定的实施例细节，但是这些细节不应被解释为对本公开范围的限制，而应被解释为可能特定于特定实施例的特征的描述。在分开的实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中被组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以分开地实现在多个实施例中或以任何合适的子组合来实现。
虽然已经以特定于结构和/或方法动作的语言描述了本公开，但是应当理解，所附权利要求中定义的本公开不一定局限于上述特定特征或动作。而是，上述特定特征和动作作为实现权利要求的示例形式而被公开。

Claims (24)

1.一种处理数据流的方法，包括：
在控制器处确定用于处理数据流的服务链，所述服务链包括在网络中针对所述数据流而将被执行的目标功能；
确定用于在所述网络的入口和出口之间路由所述数据流的最短路径，所述最短路径指示所述网络中的用于执行所述目标功能的中间节点；
将所述服务链的所述目标功能按照所述服务链的顺序实例化到所述最短路径中；以及
生成关于所述服务链和所述最短路径之间的关联关系的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述服务链包括：
获取所述数据流的类型；
确定与所述数据流的所述类型相对应的网络策略；以及
基于所述网络策略来确定所述目标功能。
3.根据权利要求1所述的方法，其中确定用于路由所述数据流的所述最短路径包括：
确定所述网络的所述入口和所述出口之间的候选路径的长度；
确定所述候选路径的所述长度是否小于阈值长度；以及
响应于所述候选路径的所述长度小于所述阈值长度，将所述候选路径确定为用于路由所述数据流的所述最短路径。
4.根据权利要求1所述的方法，其中生成关于所述关联关系的所述信息包括：
确定所述中间节点的下一节点，所述数据流将从所述中间节点被路由到所述下一节点；以及
生成信息，所述信息指示所述数据流将在所述中间节点处利用所述目标功能而被处理并且经处理的数据流将被路由到所述下一节点。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将关于所述关联关系的所述信息发送到所述网络的所述入口。
6.根据权利要求1所述的方法，其中将所述服务链的所述目标功能按照所述服务链的顺序实例化到所述最短路径中包括：
选择所述最短路径中的节点来放置所述目标功能。
7.一种处理数据流的方法，包括：
响应于在网络中的中间节点处接收到数据流，获取关于用于处理所述数据流的服务链和用于在所述网络的入口和出口之间路由所述数据流的路径之间的关联关系的信息，所述服务链包括在所述网络中针对所述数据流而将被执行的目标功能，所述路径指示所述网络中的用于执行所述目标功能的中间节点，其中所述路径是所述网络的所述入口和所述出口之间路由所述数据流的最短路径，并且所述目标功能按照所述服务链的顺序被实例化到所述路径中；
基于关于所述关联关系的所述信息来确定所述目标功能是否将在所述中间节点处被执行；以及
响应于确定所述目标功能将在所述中间节点处被执行，在所述中间节点处利用所述目标功能来处理所述数据流。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述中间节点处针对所述数据流执行所述目标功能包括：
确定在所述中间节点处是否存在所述目标功能；以及
响应于确定在所述中间节点处不存在所述目标功能，从所述中间节点可访问的另一中间节点获取所述目标功能。
9.根据权利要求8所述的方法，其中从所述另一中间节点获取所述目标功能包括：
确定包括所述目标功能的候选节点，所述候选节点是所述网络的中间节点；
响应于所述候选节点与所述中间节点之间的距离小于阈值距离，从所述候选节点获取所述目标功能；以及
在所述中间节点处激活所述目标功能。
10.根据权利要求7所述的方法，还包括：
基于关于所述关联关系的所述信息，确定所述中间节点的下一节点，所述数据流将从所述中间节点被路由到所述下一节点；以及
将经处理的数据流路由到所述下一节点。
11.一种用于处理数据流的设备，包括：
至少一个处理器；和
包括计算机程序代码的至少一个存储器；
所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使所述设备至少：
在控制器处确定用于处理数据流的服务链，所述服务链包括在网络中针对所述数据流而将被执行的目标功能；
确定用于在所述网络的入口和出口之间路由所述数据流的最短路径，所述最短路径指示所述网络中的用于执行所述目标功能的中间节点；
将所述服务链的所述目标功能按照所述服务链的顺序实例化到所述最短路径中；以及
生成关于所述服务链和所述最短路径之间的关联关系的信息。
12.根据权利要求11所述的设备，其中通过以下方式使所述设备确定所述服务链：
获取所述数据流的类型；
确定与所述数据流的所述类型相对应的网络策略；以及
基于所述网络策略来确定所述目标功能。
13.根据权利要求11所述的设备，其中通过以下方式使所述设备确定用于路由所述数据流的所述最短路径：
确定所述网络的入口和出口之间的候选路径的长度；
确定所述候选路径的所述长度是否小于阈值长度；以及
响应于所述候选路径的所述长度小于所述阈值长度，将所述候选路径确定为用于路由所述数据流的所述最短路径。
14.根据权利要求11所述的设备，其中通过以下方式使所述设备生成关于所述关联关系的所述信息：
确定所述中间节点的下一节点，所述数据流将从所述中间节点被路由到所述下一节点；以及
生成信息，所述信息指示所述数据流将在所述中间节点处利用所述目标功能而被处理并且经处理的数据流将被路由到所述下一节点。
15.根据权利要求11所述的设备，其中还使所述设备：
将关于所述关联关系的所述信息发送到所述网络的所述入口。
16.根据权利要求11所述的设备，其中通过以下方式使所述设备将所述服务链的所述目标功能按照所述服务链的顺序实例化到所述最短路径中：
选择所述最短路径中的节点来放置所述目标功能。
17.一种用于处理数据流的设备，包括：
至少一个处理器；和
包括计算机程序代码的至少一个存储器；
所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使设备至少：
响应于在网络中的中间节点处接收到数据流，获取关于用于处理所述数据流的服务链与用于在所述网络的入口和出口之间路由所述数据流的路径之间的关联关系的信息，所述服务链包括在所述网络中针对所述数据流而将被执行的目标功能，所述路径指示所述网络中的用于执行所述目标功能的中间节点，其中所述路径是所述网络的所述入口和所述出口之间路由所述数据流的最短路径，并且所述目标功能按照所述服务链的顺序被实例化到所述路径中；
基于关于所述关联关系的所述信息来确定所述目标功能是否将在所述中间节点处将被执行；以及
响应于确定所述目标功能将在所述中间节点处被执行，在所述中间节点处利用所述目标功能来处理所述数据流。
18.根据权利要求17所述的设备，通过以下方式使所述设备在所述中间节点处针对所述数据流执行所述目标功能：
确定在所述中间节点处是否存在所述目标功能；以及
响应于确定在所述中间节点处不存在所述目标功能，从所述中间节点可访问的另一中间节点获取所述目标功能。
19.根据权利要求18所述的设备，其中通过以下方式使所述设备从所述另一中间节点获取所述目标功能：
确定包括所述目标功能的候选节点，所述候选节点是所述网络的中间节点；
响应于所述候选节点与所述中间节点之间的距离小于阈值距离，从所述候选节点获取所述目标功能；以及
在所述中间节点处激活所述目标功能。
20.根据权利要求17所述的设备，其中还使所述设备：
基于关于所述关联关系的所述信息，确定所述中间节点的下一节点，所述数据流将从所述中间节点被路由到所述下一节点；以及
将经处理的数据流路由到所述下一节点。
21.一种用于处理数据流的装置，包括：
用于在控制器处确定用于处理数据流的服务链的部件，所述服务链包括在网络中针对所述数据流而将被执行的目标功能；
用于确定在所述网络的入口和出口之间路由所述数据流的路径的部件，所述路径指示所述网络中的用于执行所述目标功能的中间节点；
用于将所述服务链的所述目标功能按照所述服务链的顺序实例化到最短路径中的部件；和
用于生成关于服务链和路径之间的关联关系的信息的部件。
22.一种用于处理数据流的装置，包括：
用于响应于在网络中的中间节点处接收到数据流而获取关于用于处理所述数据流的服务链与用于在所述网络的入口和出口之间路由所述数据流的路径之间的关联关系的信息的部件，所述服务链包括在所述网络中针对所述数据流而将被执行的目标功能，所述路径指示所述网络中的用于执行所述目标功能的中间节点，其中所述路径是所述网络的所述入口和所述出口之间路由所述数据流的最短路径，并且所述目标功能按照所述服务链的顺序被实例化到所述路径中；
用于基于关于所述关联关系的所述信息来确定所述目标功能是否将在所述中间节点处被执行的部件；和
用于响应于确定所述目标功能将在所述中间节点处被执行而在所述中间节点处利用所述目标功能来处理所述数据流的部件。
23.一种非瞬态计算机可读介质，包括用于使装置至少执行根据权利要求1-6中任一项所述的方法的程序指令。
24.一种非瞬态计算机可读介质，包括用于使装置至少执行根据权利要求7-10中任一项所述的方法的程序指令。
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