WO2015192306A1

WO2015192306A1 - 软件定义网络中的控制设备、系统和传输通道控制方法

Info

Publication number: WO2015192306A1
Application number: PCT/CN2014/080024
Authority: WO
Inventors: 李建飞; 王蛟
Original assignee: 华为技术有限公司
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2015-12-23
Also published as: US10103979B2; CN105637817B; EP3145132B1; EP3145132A1; EP3145132A4; US20170099217A1; CN105637817A

Abstract

本发明实施例提供了一种SDN中的控制设备、系统和传输通道控制方法。通过本发明实施例提供的技术方案，获取控制通道的连接状态，按照预先设置的阈值判断备用通道是否适合继续作为备用通道,如果备用通道拥塞到一定程度时,调整备用通道,将其它未拥塞的通道设置为备用通道, 并在主用通道拥塞时,将备用通道切换为主用通道,保证了通道调整的实时性，确保了控制信息的有效传输，提高了SDN中控制设备实现控制的可靠性。

Description

软件定义网络中的控制设备、系统和传输通道控制方法技术领域本发明涉及信息技术领域，尤其涉及软件定义网络 SDN中的控制设备、系统和传输通道的控制方法。背景技术软件定义网络 SDN是将传统网络设备的数据转发与管理控制两大功能模块分离，通过集中式的控制设备通过标准化的接口对各种网络设备进行配置、管理和控制。交换设备 Swi tch严格基于流表转发； Swi tch提供接口供控制设备 Con t r 011 e r控制； Swi t ch和 Con t r o 11 e r之间遵循一定的协议。

在 S匪网络中， Swi tch的特性包括： 1.初始时，流表为空； 2.收到的数据包在 s w i t ch中找不到不匹配路由表时，上报到 Con t r 01 1 e r请求转发策略。 Control ler的特性包括：拥有整网得全局视图，为交换机上报的请求制定下发策略。

SDN网络的组网模式通常有两种：带外连接控制（Out-of-band mod ) 和带内连接控制（In-band mod ) 。

1 ) 带外连接模式：

控制设备与每个交换设备直接相连，网络中拥有独立的控制通道。控制信息与数据信息传输互不影响，控制信令有较好的安全性。但该种模式下，需要网络中每个交换机有一个专门的端口做转发控制信令，对端口资源的消耗较多。

2 ) 带内连接模式：控制设备只需与部分交换设备相连，借助数据平面的链路实现与其它交换设备的通信，该种模式下，控制信息与数据信息的传输相互影响，安全性较差。

在带内控制模式下，控制信息与数据信息共用同一条传输通道，数据信息的转发会导致传输通道的拥塞，影响到控制信息的有效传递。如果传输控制信息的通道拥塞导致失效，将使控制设备失去对多个交换设备的控制能力。发明内容

本发明实施例提供一种 SDN中的控制设备、系统和传输通道的控制方法，以解决在带内模式下，传输通道拥塞导致、控制通道未及时调整带来的可靠性不高的问题。

本发明实施例提供了一种软件定义网络 SDN中的控制设备，所述 SDN中的控制信息与数据信息在同一个传输通道中传输，所述控制设备控制第一传输通道、第二传输通道和第三传输通道，所述第一传输通道是主用通道；所述第二传输通道是所述第一传输通道的备用通道，用于在所述第一传输通道拥塞时切换为主用通道进行控制信息和 /或数据信息的传输；所述控制设备包括：

状态获取单元，用于获取所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道的连接状态；

第一控制单元，用于在所述第二传输通道的连接状态达到第一状态时，将所述第三传输通道设置为所述第一传输通道的备用通道，所述第一状态是指传输通道的拥塞程度达到第一阈值但未达到第二阈值，其中，达到所述第一阈值的传输通道出现拥塞但能够进行控制信息的传输，达到所述第二阈值的传输通道出现拥塞不能进行控制信息的传输；所述第三传输通道是未达到所述第一状态且能够代替所述第一传输通道进行控制信息和 /或数据信息传输的通道；

第二控制单元，用于在所述第一传输通道的连接状态达到第二状态时，将所述第一传输通道的备用通道切换为主用通道，所述第二状态是指传输通道的拥塞程度达到所述第二阔值。

可选的，所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道，是所述控制设备与所述 SDN中的交换设备之间的传输通道，或所述交换设备之间的传输通道。

可选的，所述控制设备还包括流表下发单元，所述流表下发单元通过向交换设备下发流表的方式实现备用通道的设置或更新，或通过下发流表的方式实现主用通道与备用通道之间的切换。

可选的，所述状态获取单元包括：

探测包发送单元，用于向所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道发送探测数据包；

状态获取子单元，用于根据所述探测数据包在每一条传输通道中传输的时间，获取每一条传输通道的连接状态。

可选的，所述状态获取子单元包括：

传输时间获取单元，用于获取所述探测数据包在每一条传输通道的传输时间；

状态确定子单元，用于判断传输通道的传输时长是否达到所述第一阔值且未达到第二阔值，如果是，则确定所述传输通道的连接状态达到所述第一状态；如果传输通道的传输时长超过所述第二阈值，则确定所述传输通道的连接状态达到所述第二状态。

可选的，所述控制设备还包括切换通知获取单元，用于获取所述 SDN中的交换设备发送的传输通道切换通知消息，所述切换通知消息是在所述第一传输通道达到所述第二状态且所述交换设备未收到所述控制设备切换通道的通知时，所述交换设备将备用通道切换为主用通道并通知所述控制设备的消息。

可选的，所述控制设备还包括第三控制单元，用于根据所述交换设备发送的切换通知消息，启用所述切换通知消息中携带的备用通道或下发其它传输通道作为主用通道。

本发明实施例还提供一种传输通道调整的方法，应用于软件定义网络

SDN中，所述 SDN中的控制信息与数据信息在同一个传输通道中传输，所述 SDN网络包括第一传输通道、第二传输通道和第三传输通道，所述第一传输通道是主用通道；所述第二传输通道为所述第一传输通道的备用通道，用于在所述第一传输通道不满足传输条件时切换为主用通道进行控制信息和 /或数据信息的传输；包括：

所述 SDN中的控制设备获取所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道的连接状态；

在所述第二传输通道的连接状态达到第一状态时，将所述第三通道设置为所述第一通道的备用通道，所述第一状态是指传输通道的拥塞程度达到第一阔值但未达到第二阔值，其中，达到所述第一阔值的传输通道出现拥塞但能够进行控制信息的传输，达到所述第二阈值的传输通道出现拥塞不能进行控制信息的传输；所述第三传输通道是未达到所述第一状态且能够代替所述第一传输通道进行控制信息和 /或数据信息传输的通道；

在所述第一传输通道的连接状态达到第二状态时，将所述第一传输通道的备用通道切换为主用通道，所述第二状态是指传输通道的拥塞程度达到所述第二阔值。

可选的，所述控制设备通过向交换机下发流表的方式实现对备用通道的设置或更新，或通过下发流表的方式实现主用通道与备用通道之间的切换。

可选的，所述 SDN中的控制设备获取所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道的连接状态包括：

所述控制设备向所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道发送探测数据包，通过探测数据包在每一条传输通道中传输的时长获取每一条传输通道的连接状态。

可选的，所述通过探测数据包在每一条传输通道中传输的时长获取每一条传输通道的连接状态包括：

获取探测数据包在每一条传输通道的传输时长；

判断传输通道的传输时长是否达到所述第一阈值且未达到所述第二阔值，如果是，则确定所述传输通道的连接状态达到所述第一状态；如果传输通道的传输时长达到所述第二阈值，则确定所述传输通道的连接状态达到所述第二状态。

可选的，所述方法还包括：

所述控制设备获取所述交换设备发送的切换通知消息，所述切换通知消息是在所述第一传输通道达到所述第二状态且所述交换设备未收到所述控制设备切换主用通道的通知时，所述交换设备将备用通道切换为主用通道并通知所述控制设备的消息；

所述控制设备根据所述切换通知消息，启用所述切换通知消息中携带的备用通道或下发其它传输通道作为主用通道。

可选的，所述 SDN中的交换设备获取获取所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道的连接状态，在所述第一传输通道达到所述第二状态且未收到所述控制设备的通道切换通知时，将备用通道切换为主用通道，并向所述控制设备发送切换通道的切换通知消息。

本发明实施例还提供一种软件定义网络 SDN系统，包括控制设备和交换设备，所述 SDN中的控制信息与数据信息在同一个传输通道中传输，所述控制设备控制第一传输通道、第二传输通道和第三传输通道，所述第一传输通道是所述控制设备与所述交换设备之间的主用通道；所述第二传输通道是所述控制设备与所述交换设备之间的备用通道，用于在所述第一传输通道拥塞时切换为主用通道进行控制信息和 /或数据信息的传输；所述控制设备包括：

本发明实施例提供的 SDN中的控制设备、系统和传输通道控制方法，通过获取的控制通道的连接状态，按照预先设置的阈值判断备用通道是否适合继续作为备用通道，如果备用通道拥塞到一定程度时，调整备用通道，将其它未拥塞的通道设置为备用通道，并在主用通道拥塞时，将备用通道切换为主用通道，保证了通道调整的实时性，确保了控制信息的有效传输，提高了 SDN中控制设备实现控制的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为 SDN中控制设备 100的基本硬件结构示意图；

图 2为控制设备 100包含网路信息库的软硬件结构示意图；

图 3为 SDN中一种网络拓朴关系示意图；

图 4为本发明实施例一种控制设备的结构实现图；

图 5为本发明实施例另一种控制设备的结构实现图；

图 6为本发明实施例另一种控制设备具体实现的结构实现图；图 7为本发明实施例另一种控制设备的结构实现图；

图 8为本发明实施例一种通道控制方法流程示意图；

图 9为本发明实施例另一种通道控制方法流程示意图；

图 10为本发明实施例一种 SDN中系统的结构示意图。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的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

参考图 1 , 图 1为 SDN中控制设备 100的基本硬件结构示意图。控制设备 100包括处理器 101、内存 102、硬盘 103、网卡 104等基本硬件组成，通过处理器 1 01从内存 102读取指令，或从硬盘 103、网卡 104获取相关数据和信息实现控制。控制设备 100还包括其它设备，实现控制设备的其它控制和管理功能，在此不再赘述。控制设备 100 除了必要的硬件之外，还包括必要的软件，与硬件配合功能实现控制的功能。参考图 2 , 图 2为控制设备 100包含网路信息库的软硬件结构示意图。该网络信息库 105包含控制设备 100所在的 SDN网络的状态信息、节点信息等，网络信息库 105的信息可以存储在硬盘 103或内存 102等存储介质上，处理器 101可以通过内存 102或硬盘 103来读取网络信息库 105中的信息，实现网络的相关控制。

S匪中，控制设备可以有多个，多个控制设备之间可以是主从关系，也可以是对等关系。一个控制设备可以控制多个交换设备，一个交换设备也可以被多个控制设备控制。通常情况下，控制设备是一台独立的服务器，例如 X86服务器等等。本发明实施例中，以 SDN网络中只有一个控制设备，六个交换设备为例进行说明。如图 3所示，控制设备与交换设备 1直接相连，交换设备 1分别与交换设备 2、交换设备 3和交换设备 4直接相连，交换设备 5与交换设备 2、交换设备 3和交换设备 6直接相连，交换设备 6与交换设备 3、交换设备 4和交换设备 5直接相连，任意两个交换设备之间可以通过不同的连接链路相连，每个交换设备可以通过不同的连接链路与控制设备相连，并接收控制设备下发的控制信息。

SDN中的控制设备对网络的控制，通常是通过网络控制通道的预规划以及控制通道的动态调整机制来实现的。例如，在带内模式下，控制设备已经建立了整个网络的交换设备的初始控制通道，该初始控制通道是控制设备与交换设备之间，以及交换设备之间的控制通道，这些初始控制通道是畅通的，能够实现控制设备的控制信息到交换设备的顺利下发，从而实现控制设备对 SDN的有效控制。在 SDN网络运行过程中，由于控制信息和数据信息在一个传输通道进行传输，数据信息的转发可能会导致传输通道的拥塞，并进而影响到控制信息的有效传递。现有的动态调整机制，通过提前配置备用通道或在网络出现故障的时候重新计算新的传输通道的方式来实现。这种动态调整机制均存在着实时性差，不能及时有效切换到正常的传输通道来实现控制信息的传递。

例如图 3 中，控制设备与所有交换设备之间在带内模式下进行数据的转发和数据流的控制，假设控制设备与交换设备 5之间的主用通道为：控制设备→交换设备 2→交换设备 5 , 该主用通道的备用通道为：控制设备→ 交换设备 2→交换设备 3→交换设备 5。当出现交换设备 2与交换设备 3之间的传输通道拥塞时，例如拥塞程度 75%, 该条传输通道可能即将出现完全拥塞，按照现有技术的方案，此时备用通道（控制设备→交换设备 2→交换设备 3→交换设备 5 )不会被调整；当控制设备与交换设备 5之间的通道因拥塞而需要切换时，该未调整的备用通道可能也已经拥塞而无法进行控制信息的传输。

本发明实施例提供了一种 SDN中的控制设备、 SDN系统和传输通道的调整方法，以解决 SDN 网络中，带内模式下控制通道调整机制实时性差，备用通道未及时更新，在传输通道出现拥塞切换到备用通道时，备用通道也存在拥塞影响到控制信息的有效传输的问题。

本发明实施例提供的 SDN中的控制设备，如图 4所示，在现有的控制设备的基础之上，增加状态获取单元、第一控制单元和第二控制单元，通过实时调整备用路径，实现在主用通道拥塞时，切换后的传输通道能够有效地进行控制信息的传输。以图 1 中控制设备 100为例，本发明实施例提供的控制设备在控制设备 100基础之上，增加状态获取单元 106、第一控制单元 107和第二控制单元 108。其中，状态获取单元 106、第一控制单元 107 和第二控制单元 108可以存在于现有控制设备 100的某个模块或单元中，也可以单独的设置；第一控制单元 107和第二控制单元 108可以合并为一个独立的控制单元，也可以分开单独设置；本发明实施例以状态获取单元 106、第一控制单元 107和第二控制单元 108分别单独设置为例进行说明。

其中，状态获取单元 106 , 用于获取所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道的连接状态；第一控制单元 1 07 , 用于在所述第二传输通道的连接状态达到第一状态时，将所述第三传输通道设置为所述第一传输通道的备用通道，所述第一状态是指传输通道的拥塞程度达到第一阈值但未达到第二阈值，其中，达到所述第一阈值的传输通道出现拥塞但能够进行控制信息的传输，达到所述第二阈值的传输通道出现拥塞不能进行控制信息的传输；所述第三传输通道是未达到所述第一状态且能够代替所述第一传输通道进行控制信息和 /或数据信息传输的通道；

第二控制单元 1 08 ,用于在所述第一传输通道的连接状态达到第二状态时，将所述第一传输通道的备用通道切换为主用通道,所述第二状态是指传输通道的拥塞程度达到所述第二阔值。

以图 3所示的 SDN网络架构为例，第一传输通道可以是：控制设备→ 交换设备 2→交换设备 5 , 第二传输通道可以是：控制设备→交换设备 2→ 交换设备 3→交换设备 5 , 第三传输通道可以是：控制设备→交换设备 3→ 交换设备 5。状态获取单元 1 06可以从网络信息库 1 05获取第一传输通道和第二传输通道的信息，并通过处理器 1 01 等获取第一传输通道、第二传输通道和第三传输通道的实时状态。第一控制单元 1 07 , 根据状态获取单元 1 06获取的三个传输通道的实时状态，判断第二传输通道是否拥塞，以及拥塞的程度，当第二传输通道出现部分拥塞，可能即将发展成为拥塞而无法传输控制信息时，例如达到预设的部分拥塞的阔值而为达到完全拥塞的阔值时，将还未达到部分拥塞的第三传输通道设置为第一传输通道的备用通道，或者将第三传输通道作为第一传输通道的备用通道且优先级高于第二传输通道。如果此时控制设备与交换设备 2之间，或交换设备 2与交换设备 5之间也出现拥塞，例如达到完全拥塞的阔值时，不能进行控制信息的传输，由第二控制单元 1 08将备用通道，即第三传输通道，切换为主用通道。这样，就不会将将会出现拥塞或已经出现拥塞的之前设置的备用通道切换为主用通道，保证了通道调整的实时性，确保了控制信息的有效传输，提高了 SDN中控制设备实现控制的可靠性。

在具体实现时， S匪中控制设备和交换设备之间通常釆用 Openf low协议，控制设备通过流表的方式方式实现对交换设备以及控制通道的设置。流表通常包含包头域、计数器和动作三部分，其中包头域用于数据包的匹配，计数器用于统计数据包的个数，动作用于描述匹配的数据包如何处理，即交换设备在接收到匹配的数据包后应该如何处理。

本发明实施例提供的控制设备，具体还可以包括流表下发单元 109 ,如图 5所示，该流表下发单元 109 , 通过向交换设备下发流表的方式实现备用通道的设置或更新，或通过下发流表的方式实现主用通道与备用通道之间的切换。例如，图 3中，控制设备向交换设备 5下发流表，该流表中的动作部分记录有备用通道的信息，以及在主用通道拥塞时，流表下发单元 109 下发新的流表，在动作部分记录将备用通道切换为主用通道的操作信息。

在具体的实现中，如图 6所示，本发明实施例的状态获取单元 106可以包括：

探测包发送单元 1061 , 用于向所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道发送探测数据包；

具体的，对不同的传输通道，可以用不同的 ID来标识，以区分不同的传输通道。探测包发送单元 1061发送探测包的频率，可以依据网络的状态设定，例如，在网络负载大的时候，加大探测包的发送频率，在网络负载较轻时，可以降低探测包的发送频率。

探测数据包的形式，可以包括链路级别的探测包和路径级别的探测包等。对于链路级别的探测数据包，是一条链路的起点设备到终点设备，然后再返回到起点设备，这样一条链路的两个方向都检测到了传输时间。其中，起点设备可以是 SDN中的控制设备或交换设备，终点设备可以是 SDN中的交换设备。

对于路径级别的探测数据包，是控制设备根据传输通道上的所有节点 (交换设备）发送带有指定跳数的的探测数据包。该种检测数据包按照路径的长短分别设定不同的长度。例如图 3中的路径：控制设备→交换设备 2 →交换设备 5 , 共有三个节点，需要分别设置控制设备到交换设备 2的探测数据包，交换设备 2到交换设备 5的探测数据包，交换设备 5返回交换设备 2 的探测数据包，以及交换设备 2到控制设备的探测数据包，使得该路径上所有节点之间的探测包都有设定。

状态获取子单元 1062 , 用于根据所述探测数据包在每一条传输通道中传输的时间，获取每一条传输通道的连接状态。

接收到探测数据包的交换设备，会根据探测数据包的 ID , 给探测数据包打上时间戳，记录收到探测数据包的时间，并将探测数据包转发给探测数据包的下一个交换设备，这样，在探测数据包返回控制设备时，就记录了传输通道上各个节点打上的时间戳，根据时间戳，也就相应获取到每一条传输通道的连接状态。每条链路的源交换设备与目的交换设备的时间戳差值，就是每条链路的传输时间。传输时间长的，例如超过预设阔值的，说明该传输通道的连接状态出现拥塞，如果传输时长低于预设阈值的，说明未出现拥塞。

进一步的，在备用通道出现拥塞并且拥塞程度超过第一阔值时，还可以判断该传输通道的拥塞程度在前后两个时间点是否呈上升趋势，如果是呈上升趋势，则将未达到所述第一阔值的第三传输通道设置为备用通道，或将所述第三传输通道作为最高优先级的备用通道。

上述通过探测包发送单元 1061发送探测数据包，状态获取子单元 1062 根据所述探测数据包的传输时间获取每一条传输通道的连接状态，能够使得控制设备实时获取每一条传输通道的拥塞状况，为备用通道的选定和主备用通道的切换提供参考，在备用传输通道出现拥塞并将发展成为拥塞状态时及时调整备用通道提供有效的支撑。需要说明的是，本发明实施例是以探测数据包在传输通道的传输时间来判断传输通道的连接状态的，在具体的实现过程中，还可以釆用其它的方式来获取传输通道的连接状态，只要能够获取传输通道是否出现拥塞，或是否将发展成为拥塞，都可以用来实现本发明关于控制设备实现有效传输控制信息的目的，本发明实施例不限定具体的获取传输通道状态的方式。

作为一种可选的实现方式，所述状态获取子单元 1062包括：

传输时间获取单元 10621 , 用于获取所述探测数据包在每一条传输通道的传输时间；

状态确定子单元 10622 , 用于判断传输通道的传输时长是否达到所述第一阔值且未达到第二阈值，如果是，则确定所述传输通道的连接状态达到所述第一状态；如果传输通道的传输时长超过所述第二阈值，则确定所述传输通道的连接状态达到所述第二状态。

在 SDN的运行过程中，还会出现网络中部分链路或交换设备的某个端口已经拥塞，而相关的交换社会也没有收控制设备下发的新的流表启动传输通道的切换。此时，控制设备已经失去了对部分交换设备的控制能力。为确保控制设备的有效控制，相关的交换设备可以主动切换控制通道，并将切换的信息上报给控制设备。相应的，如图 7所示，本发明实施例的控制设备还包括切换通知获取单元 110 , 用于获取所述 SDN中的交换设备发送的传输通道切换通知消息，所述切换通知消息是在所述第一传输通道达到所述第二状态且所述交换设备未收到所述控制设备切换通道的通知时，所述交换设备将备用通道切换为主用通道并通知所述控制设备的消息。

以图 3中的 S匪网络为例，如果交换设备 2与交换设备 5之间出现拥塞，交换设备 5不能从主用通道接收控制设备的控制信息，交换设备 5也未收到控制设备切换通道的通知，这种情况下，交换设备 5可以将之前已经收到的控制设备下发的备用通道（例如控制设备→交换设备 3→交换设备 5 )切换为主用通道，并将该切换后的通道信息发送给控制设备，控制设备中的切换通知获取单元 110接收到交换设备 5的通知后，判断该通道（控制设备→ 交换设备 3→交换设备 5 )是否可以作为交换设备 5的传输通道来传输控制信息，如果该通道适合作为新的主用通道，则接受该切换，并做相关记录，例如记录在网络信息库 1 05中；如果切换通知获取单元 1 1 0判断该通道（控制设备→交换设备 3→交换设备 5 )不适合作为交换设备 5的传输通道来传输控制信息，例如该通道也存在拥塞或时延较长等，则重新获取新的到交换设备 5的传输通道，并下发给交换设备 5。

相应的，本发明实施例的控制设备还可以包括第三控制单元 1 1 1 , 用于根据所述交换设备发送的切换通知消息，启用所述切换通知消息中携带的备用通道或下发其它传输通道作为主用通道。

通过切换通知获取单元 1 1 0获取 SDN中的交换设备发送的传输通道切换通知消息，以及第三控制单元 1 1 1根据所述交换设备发送的切换通知消息，启用所述切换通知消息中携带的备用通道或下发其它传输通道作为主用通道，能够在传输通道故障无法实现通道切换的情况下，实现传输通道的切换，进一步保证了控制信息传输通道的及时调整，提高了控制设备实现控制的可靠性。

参考图 8 , 图 8为本发明实施例一种传输通道调整的方法的流程示意图。该方法应用于软件定义网络 SDN中，所述 SDN中的控制信息与数据信息在同一个传输通道中传输，所述 SDN网络包括第一传输通道、第二传输通道和第三传输通道，所述第一传输通道是主用通道；所述第二传输通道为所述第一传输通道的备用通道，用于在所述第一传输通道不满足传输条件时切换为主用通道进行控制信息和 /或数据信息的传输；该方法包括：

步骤 800 : 所述 SDN中的控制设备获取所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道的连接状态；

步骤 802 : 在所述第二传输通道的连接状态达到第一状态时，将所述第三通道设置为所述第一通道的备用通道，所述第一状态是指传输通道的拥塞程度达到第一阔值但未达到第二阔值，其中，达到所述第一阔值的传输通道出现拥塞但能够进行控制信息的传输，达到所述第二阈值的传输通道出现拥塞不能进行控制信息的传输；所述第三传输通道是未达到所述第一状态且能够代替所述第一传输通道进行控制信息和 /或数据信息传输的通道；

步骤 804 : 在所述第一传输通道的连接状态达到第二状态时，将所述第一传输通道的备用通道切换为主用通道，所述第二状态是指传输通道的拥塞程度达到所述第二阔值。

上述方法通过获取传输通道的状态，并根据传输通道的状态，按照预先设置的阔值判断备用通道是否适合继续作为备用通道，如果备用通道拥塞到一定程度时，调整备用通道，将其它未拥塞的通道设置为备用通道，并在主用通道拥塞时，将备用通道切换为主用通道，保证了通道调整的实时性，确保了控制信息的有效传输，提高了 SDN中控制设备实现控制的可靠性。

其中，所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道，是所述控制设备与所述 SDN中的交换设备之间的传输通道，或所述交换设备之间的传输通道。

本发明实施例中，所述控制设备通过向交换机下发流表的方式实现对备用通道的设置或更新，或通过下发流表的方式实现主用通道与备用通道之间的切换。

作为一种可选的实现方式，上述方法实施例中的控制设备获取所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道的连接状态可以包括：所述控制设备向所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道发送探测数据包，通过探测数据包在每一条传输通道中传输的时长获取每一条传输通道的连接状态。

其中，所述通过探测数据包在每一条传输通道中传输的时长获取每一条传输通道的连接状态可以包括：

获取探测数据包在每一条传输通道的传输时长；判断传输通道的传输时长是否达到所述第一阈值且未达到所述第二阔值，如果是，则确定所述传输通道的连接状态达到所述第一状态；如果传输通道的传输时长达到所述第二阈值，则确定所述传输通道的连接状态达到所述第二状态。

上述方法实施例中控制设备实现传输通道控制的方法，还可以参考上述实施例中控制设备 100的具体实现方式来实现，不再赘述。

如果出现主用通道出现拥塞而控制设备无法及时获取拥塞的相关信息时，所述控制设备所在的 SDN中相关的交换设备，例如在所述主用通道上的交换设备，依据事先探测并获取到的主用通道拥塞的情况，在未收到控制设备的切换通知消息时，启动备用通道的切换，并将通道切换的通知消息发送给所述控制设备。相应的，如图 9所示，本发明实施例的传输通道控制方法还包括：

步骤 806: 所述控制设备获取所述交换设备发送的切换通知消息，所述切换通知消息是在所述第一传输通道达到所述第二状态且所述交换设备未收到所述控制设备切换主用通道的通知时，所述交换设备将备用通道切换为主用通道并通知所述控制设备的消息；

步骤 808: 所述控制设备根据所述切换通知消息，启用所述切换通知消息中携带的备用通道或下发其它传输通道作为主用通道。

通过获取交换设备发送的传输通道切换通知消息，并根据所述切换通知消息，启用所述切换通知消息中携带的备用通道或下发其它传输通道作为主用通道，能够在传输通道故障无法实现通道切换的情况下，实现传输通道的切换，进一步保证了控制信息传输通道的及时调整，提高了控制设备实现控制的可靠性。

下面以图 3所示的 SDN架构为例，对本发明实施例的传输通道控制方法和控制设备的实现方式进行说明：

图 3所示网络的组网模式是带内控制模式。控制设备根据初始的控制通道，设定控制通道上已建立的所有通道的检测数据包。本实施例以制定三条传输通道的探测数据包为例说明。控制设备制定的探测消息的格式如表 1-表 3所示，假设该数据包为第 001次探测。

表 3: 控制通道路径【交换设备 1→交换设备 2→交换设备 3】的探测数据包交换机对每个检测数据包，在时间空闲位打时间戳，转给下一跳。如对于控制通道路径交换设备 1→交换设备 2→交换设备 5的探测数据包。该数据包首先由控制设备发送给交换设备 1, 该交换设备在 T1的空闲位打时间戳 toi, 然后根据该探测数据包中下一跳的交换设备 ID, 将该探测数据包转发给下一跳交换设备 2。交换设备 2在 T2位置打时间戳 t02, 同样依照上面的规律，将该探测数据包转发给下一跳交换设备 5。交换设备 5接收到后，在时间空闲位打时间戳 t03, 并将该探测数据包转发给交换设备 2, 交换设备 2接收到交换设备 5发来的探测数据包，然后在 T4位置打时间戳 t04, 然后转给交换设备 1, 交换设备 1在 T5的位置打时间戳 t05。则控制通道路径交换设备 1→交换设备 2→交换设备 5的探测数据包在控制通道中经过打时间戳之后，如下：

Sw_ID T1/T5 Sw_ID T2/T4 Sw_ID T3 探测 ID

SI t01/t05 S2 t02/t04 S5 t03 001 表 1：控制通道路径【交换设备 1→交换设备 2→交换设备 5】的探测数据包控制设备接收到交换交换申报反馈的探测数据包后，维护控制通道中每条链路的状态。假设针对链路从交换设备 5到交换设备 2的的连接状态如下：

从交换设备 1→交换设备 2→交换设备 5探测数据包中，利用 T4与 T3的差值得出 L52的检测时间。且 L52的物理时延为 100ms, 控制设备每 10ms发送一次探测数据包。状态如下：

表 4: 控制通道链路 L52的状态表对于 L52, 如果预先设定的第一阔值为 10ms, 第二阔值为 50ms。根据上表的实时状态，在接收到探测 ID为 003的探测数据包时， L52的传输时延为 30ms, 超过了预警值 10ms, 且传输时延属于上升状态（ 002的探测的传输时延为 10ms ), 则此刻控制设备将 L52从拓朴中剔除，启动重路由计算 0FS_5到控制设备的新的路由通道。

若此时重路由的结果为交换设备 1→交换设备 3→交换设备 5 , 控制设备为交换设备 5下发备份流表，且作为第一优先级备份流表。下发的流表如表 5所示。表 5中，第二行用黑色实体线加粗的一行的流表项为控制设备下发的第一优先级备份流表。另外一条流表为交换设备 5的控制通道转发流表项。

交换设备 5的流表项当控制设备接收到探测 ID为 004的探测数据包时，发现链路 L52的传输时延 50ms , 已经触到了第二阔值。此时，控制设备通知交换设备 5 , 启动第一优先级备份流表项。此时， S匪网路中，交换设备 5到控制设备的控制通道由交换设备 1→交换设备 2→交换设备 5调整为交换设备 1→交换设备 3→ 交换设备 5。

对于交换设备 2与控制设备之间已经出现拥塞，而交换设备 2没有接收控制设备下发的更新控制通道的策略时，可以由交换设备 2实时检测链路交换设备 2→交换设备 5、交换设备 2→交换设备 3和交换设备 2→交换设备 1的连接状况；交换设备 2检测到链路交换设备 2→交换设备 1出现丟包情况或者拥塞，已经达到第二阔值，交换设备 2又没有接收到控制设备下发的切换控制通道的消息；换机设备 2查询自己的备份流表，如有第一优先级备份流表，则启动该流表为新的转发流表项；若没有第一优先级备份流表，则任意启用其他的端口状态正常的备份流表，如表 6所示，第一优先级备份流表项为第二行中黑色粗体框中的流表项。

交换设备 2中的流表项同时，交换设备 2将控制通道的切换消息发给控制设备，控制通道切换消息如下：

控制设备收到交换设备 2发送的切换通知消息后，启动第三控制单元，判定新的控制通道路径交换设备 2→交换设备 3→交换设备 1→控制设备未出现拥塞，适合作为新的控制通道。接受该控制通道，将新的控制通道信息添加到网络信息库中。

本发明实施例还提供了一种 SDN系统 200 , 包括控制设备 201和交换设备 202 , 所述 SDN中的控制信息与数据信息在同一个传输通道中传输，所述控制设备控制第一传输通道、第二传输通道和第三传输通道，所述第一传输通道是所述控制设备 201与所述交换设备 202之间的主用通道；所述第二传输通道是所述控制设备 201与所述交换设备 202之间的备用通道，用于在所述第一传输通道拥塞时切换为主用通道进行控制信息和 /或数据信息的传输；其特征在于，所述控制设备 201包括：

状态获取单元 2011 , 用于获取所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道的连接状态；

第一控制单元 2012 , 用于在所述第二传输通道的连接状态达到第一状态时，将所述第三传输通道设置为所述第一传输通道的备用通道，所述第一状态是指传输通道的拥塞程度达到第一阔值但未达到第二阔值，其中，达到所述第一阈值的传输通道出现拥塞但能够进行控制信息的传输，达到所述第二阈值的传输通道出现拥塞不能进行控制信息的传输；所述第三传输通道是未达到所述第一状态且能够代替所述第一传输通道进行控制信息和 /或数据信息传输的通道；

第二控制单元 2013 , 用于在所述第一传输通道的连接状态达到第二状态时，将所述第一传输通道的备用通道切换为主用通道，所述第二状态是指传输通道的拥塞程度达到所述第二阔值。

上述 SDN系统的具体实现方式，可以参考上述关于控制设备 100的实现方式来实现，在此不再赘述。

本发明实施例提供的 SDN系统，通过第一控制单元 2012和第二控制单元 2013 , 状态获取单元 2011获取的控制通道的连接状态，按照预先设置的阔值判断备用通道是否适合继续作为备用通道，如果备用通道拥塞到一定程度时，调整备用通道，将其它未拥塞的通道设置为备用通道，并在主用通道拥塞时，将备用通道切换为主用通道，保证了通道调整的实时性，确保了控制信息的有效传输，提高了 SDN中控制设备实现控制的可靠性。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以釆用硬件的形式实现，也可以釆用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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，或者该技术方案的全部或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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括： U盘、移动硬盘、只读存储器 ( ROM, Read-Only Memory ) 、随机存取存储器（ RAM, Random Access Memory ) 、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

权利要求

1 , 一种软件定义网络 SDN中的控制设备，所述 SDN中的控制信息与数据信息在同一个传输通道中传输，所述控制设备控制第一传输通道、第二传输通道和第三传输通道，所述第一传输通道是主用通道；所述第二传输通道是所述第一传输通道的备用通道，用于在所述第一传输通道拥塞时切换为主用通道进行控制信息和 /或数据信息的传输；其特征在于，所述控制设备包括：

第一控制单元，用于在所述第二传输通道的连接状态达到第一状态时，将所述第三传输通道设置为所述第一传输通道的备用通道，所述第一状态是指传输通道的拥塞程度达到第一阔值但未达到第二阔值，其中，达到所述第一阈值的传输通道出现拥塞但能够进行控制信息的传输，达到所述第二阔值的传输通道出现拥塞不能进行控制信息的传输；所述第三传输通道是未达到所述第一状态且能够代替所述第一传输通道进行控制信息和 /或数据信息传输的通道；

2 ,根据权利要求 1所述的控制设备，其特征在于：所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道，是所述控制设备与所述 SDN 中的交换设备之间的传输通道，或所述交换设备之间的传输通道。

3 , 根据权利要求 2所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备还包括流表下发单元，所述流表下发单元通过向交换设备下发流表的方式实现备用通道的设置或更新，或通过下发流表的方式实现主用通道与备用通道之间的切换。

4 , 根据权利要求 1-3所述的任一控制设备，其特征在于，所述状态获取单元包括：

5 , 根据权利要求 4所述的控制设备，其特征在于，所述状态获取子单元包括：

6 , 根据权利要求 1-3任一所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备还包括切换通知获取单元，用于获取所述 SDN中的交换设备发送的传输通道切换通知消息，所述切换通知消息是在所述第一传输通道达到所述第二状态且所述交换设备未收到所述控制设备切换通道的通知时，所述交换设备将备用通道切换为主用通道并通知所述控制设备的消息。

7 , 根据权利要求 6所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备还包括第三控制单元，用于根据所述交换设备发送的切换通知消息，启用所述切换通知消息中携带的备用通道或下发其它传输通道作为主用通道。

8 , 一种传输通道调整的方法，应用于软件定义网络 SDN中，所述 SDN 中的控制信息与数据信息在同一个传输通道中传输，所述 SDN 网络包括第一传输通道、第二传输通道和第三传输通道，所述第一传输通道是主用通道；所述第二传输通道为所述第一传输通道的备用通道，用于在所述第一传输通道不满足传输条件时切换为主用通道进行控制信息和 /或数据信息的传输；其特征在于：

9 , 根据权利要求 8所述的传输通道调整的方法，其特征在于：所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道，是所述控制设备与所述 SDN中的交换设备之间的传输通道，或所述交换设备之间的传输通道。

10 , 根据权利要求 9所述的传输通道调整的方法，其特征在于，所述控制设备通过向交换机下发流表的方式实现对备用通道的设置或更新，或通过下发流表的方式实现主用通道与备用通道之间的切换。

11 , 根据权利要求 8-10所述的任一传输通道调整的方法，其特征在于，所述 SDN中的控制设备获取所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道的连接状态包括：

12 , 根据权利要求 11所述的传输通道调整的方法，其特征在于，所述通过探测数据包在每一条传输通道中传输的时长获取每一条传输通道的连接状态包括：

获取探测数据包在每一条传输通道的传输时长；

1 3 , 根据权利要求 8-10所述的任一传输通道调整的方法，其特征在于，所述方法还包括：

14 , 根据权利要求 1 3所述的传输通道调整的方法，其特征在于，所述 SDN中的交换设备获取获取所述第一传输通道、所述第二传输通道和所述第三传输通道的连接状态，在所述第一传输通道达到所述第二状态且未收到所述控制设备的通道切换通知时，将备用通道切换为主用通道，并向所述控制设备发送切换通道的切换通知消息。

15 , 一种软件定义网络 SDN系统，包括控制设备和交换设备，所述 SDN 中的控制信息与数据信息在同一个传输通道中传输，所述控制设备控制第一传输通道、第二传输通道和第三传输通道，所述第一传输通道是所述控制设备与所述交换设备之间的主用通道；所述第二传输通道是所述控制设备与所述交换设备之间的备用通道，用于在所述第一传输通道拥塞时切换为主用通道进行控制信息和 /或数据信息的传输；其特征在于，所述控制设备包括：