KR20160069415A - Sdn 환경에서 플로우 엔트리 복구를 위한 sdn 스위치 플로우 저장 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 SDN 환경에서 플로우 엔트리 복구를 위한 SDN 스위치 플로우 저장 방법을 제안한다. 따라서, SDN 컨트롤러 장애시 SDN 스위치 자체적으로 기존 서비스 플로우 엔트리들을 복구할 수 있는 방법을 제공함으로써 신속하게 장애를 복구할 수 있으며, 신속하게 기존 서비스 플로우 엔트리를 복구함으로써 SDN 망의 안정성 및 고가용성을 보장할 수 있다.

Description

SDN 환경에서 플로우 엔트리 복구를 위한 SDN 스위치 플로우 저장 방법{METHOD FOR SAVING FLOW OF SDN SWITCH FOR FLOW ENTRY BACKUP IN SOFTWARE DEFINED NETWORK ENVIRONMENT}

본 발명은 SDN 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, SDN(Software Defined Network) 환경에서 스위치와 컨트롤러의 연결 장애시 플로우 엔트리 복구를 위한 SDN 스위치 플로우 저장 방법에 관한 것이다.

SDN(Software Defined Network)은 데이터 평면과 제어 평면을 분리한 것으로 데이터 플로우에 대한 통제는 SDN 컨트롤러를 통해 수행된다.

SDN 스위치가 아닌 기존 스위치에서는 CLI를 통해 설정 정보를 입력 받으며 설정된 정보는 SDN 스위치와 마찬가지로 휘발성 메모리에 저장되며 CLI를 통해 설정 정보를 비 휘발성 메모리에 저장할 수 있다. 하지만 현재 상용화된 SDN 스위치는 컨트롤러로부터 수신한 플로우 엔트리 메시지를 휘발성 메모리에 저장할 뿐 비 휘발성 메모리에 저장할 수 있는 방법을 제공하고 있지 않는 실정이다.

SDN 스위치에서는 플로우 엔트리가 비 휘발성 메모리에만 저장되기 때문에 SDN 스위치 재 시작시 모든 플로우 엔트리 정보가 삭제되며 SDN 스위치 재 시작시 기존 서비스 복구를 위해서는 SDN 컨트롤러로부터 플로우 엔트리 정보를 다시 수신하여야 한다.

SDN 스위치와 SDN 컨트롤러 사이의 연결이 정상적인 경우 서비스가 복구될 수 있지만 SDN 스위치와 SDN 컨트롤러 사이의 연결이 원활하지 않은 경우 신규 서비스뿐만 아니라 기존 서비스에 대한 장애를 초래하게 된다.

서비스 운용시 스위치가 재 시작된 경우 신규로 플로우 엔트리를 추가하기 보다는 기존 서비스 되고 있는 플로우 엔트리를 빠르게 복구하여 신속하게 기존 서비들을 원활하게 해주는 것이 관건이며 이는 SDN 컨트롤러를 통해 수행되기 보다는 SDN 스위치를 통해서 수행되는 것이 복구 시간과 안정성 측면에서 큰 이득을 줄 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, SDN 스위치에서 플로우 엔트리를 SDN 스위치의 비 휘발성 메모리에 저장하는 다양한 방법을 제시하며, SDN 컨트롤러 장애시 SDN 스위치 자체적으로 기존 서비스 플로우 엔트리들을 복구할 수 있는 방법을 제공함으로써 신속하게 장애를 복구 할 수 있는 SDN 스위치 플로우 저장 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 신속하게 기존 서비스 플로우 엔트리를 복구함으로써 SDN 망의 안정성 및 고가용성을 보장할 수 있는 SDN 스위치 플로우 저장 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, SDN에서 스위치와 컨트롤러의 연결 장애시 SDN 스위치가 자체적으로 Flow 정보를 백업함으로써 장애 상황에서도 빠르게 네트워크 서비스를 복구할 수 있도록 하는 SDN 스위치 플로우 저장 방법을 제안한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 장애시 플로우 엔트리 복구를 신속하게 하기 위한 SDN 스위치 플로우 저장 방법에 따르면, SDN 스위치에서 플로우 엔트리를 SDN 스위치의 비 휘발성 메모리에 저장하는 다양한 방법을 제시하며, SDN 컨트롤러 장애시 SDN 스위치 자체적으로 기존 서비스 플로우 엔트리들을 복구할 수 있는 방법을 제공함으로써 신속하게 장애를 복구 할 수 있다.

또한, 신속하게 기존 서비스 플로우 엔트리를 복구함으로써 SDN 망의 안정성 및 고가용성을 보장할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 Openflow Flow 메시지 구조를 설명하는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플래그 설정에 따른 Flow 정보 저장 방식을 설명하는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 우선 순위 설정에 따른 Flow 정보 저장 방식을 설명하는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 양에 따른 Flow 정보 저장 방식을 설명하는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플로우 엔트리 지속 시간 설정에 따른 정보 저장 방식을 설명하는 예시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 Openflow Flow 메시지 구조를 설명하는 예시도이다.

도 1 및 표 1을 참조하면, OpenFlow 버전 1.4의 Flow Mod 메시지 구조로 16비트의 플래그들을 가지며 정의된 Flags의 유형은 표 1과 같다. Openflow 1.3에서도 1.4와 동일한 플래그들을 갖는다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플래그 설정에 따른 Flow 정보 저장 방식을 설명하는 예시도이다.

도 2 및 표 2를 참조하면, Openflow 표준에서 플로우 엔트리 메시지 전송시 데이터의 저장 장소를 구분하는 OFPFF_WRITE_FLASH를 플래그에 신규로 정의하여 표준에 반영하고자 하며 이 플래그의 값은 1<<5(32)로 한다.

Openflow 플로우 메시지에 해당 플래그가 활성화되어 있는 경우 플로우 엔트리 정보를 비 휘발성 메모리에 저장하며 활성화되어 있지 않은 경우 휘발성 메모리에 저장한다. 플래그 설정을 통해 비 휘발성 메모리에 저장된 플로우 엔트리 정보는 플로우 엔트리 처리를 위해 휘발성 메모리에도 동시에 로드 된다.

비 휘발성 메모리에 저장된 플로우 엔트리 정보는 삭제 되지 않으며 스위치가 재 시작시 Controller의 개입 없이 자동으로 휘발성 메모리로 로드되어 기존 서비스를 제공할 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 우선 순위 설정에 따른 Flow 정보 저장 방식을 설명하는 예시도이다.

도 3을 참조하면, Openflow 메시지의 우선순위(Priority)를 활용하는 방법으로 SDN 스위치에서 플로우 엔트리 우선 순위를 수신하는 경우 특정 우선 순위에 대해서는 자동으로 비 휘발성 메모리로 저장되도록 한다. Openflow의 메시지에서는 우선순위를 16비트로 정의하고 있으며 0부터 32768값을 부여할 수 있다.

예를 들어 SDN 스위치는 컨트롤러로부터 수신 받은 플로우 엔트리 메시지에서 우선 순위가 30,000 이상인 경우 해당 플로우 엔트리 정보를 휘발성과 비활성 메모리에 모두에 저장하며 우선 순위가 30,000 미만인 경우 휘발성 메모리에만 저장한다. 비 휘발성 메모리에 저장된 플로우 엔트리 정보는 삭제 되지 않으며 스위치가 재 시작시 Controller의 개입 없이 자동으로 휘발성 메모리로 로드되어 기존 서비스를 제공할 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 양에 따른 Flow 정보 저장 방식을 설명하는 예시도이다.

도 4를 참조하면, SDN 스위치에서 데이터 플로우의 트래픽 처리량을 분, 시, 일 단위의 통계를 수집하여 트래픽이 가장 많은 특정 상위 플로우들을 비 휘발성 메모리로 저장한다. 통계를 수집하여 플로우 엔트리를 업데이트 하는 시간은 SDN 스위치에서 임의로 설정할 수 있도록 한다.

예를 들어 타이머를 5분으로 설정하여 5분마다 현재 서비스되고 있는 플로우의 트래픽 양을 계산한다. 현재 서비스되고 있는 플로우 엔트리 정보를 모두 비 휘발성 메모리에 저장할 수 있는 경우 모든 플로우 엔트리 정보를 저장하며 그렇지 않은 경우 선별적으로 플로우 정보를 저장한다. 즉, 비 휘발성 메모리에 저장할 수 있는 플로우 정보가 100개로 한정되어 있는 경우 5분간의트래픽 양이 많은 플로우를 정렬하여 최상우부터 100번째 순위의 플로우 엔트리 정보를 비 휘발성 메모리에 저장한다. 또한 전체 플로우의 평균 트래픽 양이나 미리 설정된 값 이상인 경우 해당 플로우 정보를 비 휘발성 메모리에 저장할 수도 있다. 이 방법은 현재 GiGA Office에 적용된 SDN 스위치에 추가 개발하여 15년도 초에 적용할 계획이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플로우 엔트리 지속 시간 설정에 따른 정보 저장 방식을 설명하는 예시도이다.

도 5를 참조하면, Openflow 플로우 메시지에 저장되어 있는 idle_timeout, hard_timeout을 활용하는 방법을 들 수 있다. idle_timeout와 hard_timeout가 0으로 설정된 경우 플로우는 SDN 스위치가 재 시작하기 전까지 반 영구적으로 존재하게 된다. 반 영구적으로 설정되어 있는 플로우에서 플로우 지속시간이 특정 시간 이상인 경우 선별적으로 비 휘발성 메모리로 저장한다.

예를 들어 idle_timeout, hard_timeout이 모두 0으로 설정되어 있으며 플로우가 1일 이상 지속되고 있는 모든 플로우 엔트리 정보들을 비활성 메모리에 저장한다. 또는 비활성 메모리의 제약인 있는 경우 플로우 지속 시간 또는 트래픽 양을 플로우 갱신 주기마다 계산 한 후 정렬하여 특정 순위까지 비활성 메모리에 저장한다. 비활성 메모리에 저장된 플로우 엔트리의 갱신 주기는 분, 시, 일등으로 설정할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. SDN 환경에서 플로우 엔트리 복구를 위한 SDN 스위치 플로우 저장 방법.

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