專利名稱：Openflow交換機(jī)系統(tǒng)及其報(bào)文處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以太網(wǎng)領(lǐng)域技術(shù)，尤其涉及一種Openflow交換機(jī)系統(tǒng)及其報(bào)文處理方法。
背景技術(shù)：
目前互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，其應(yīng)用規(guī)模的龐大及其地位的重要性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了設(shè)計(jì)者們的想象，而現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)主要有以下弊端特定的范圍內(nèi)沒有統(tǒng)一的管理、網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制與策略單一、運(yùn)營商難以最大限度優(yōu)化自身網(wǎng)絡(luò)、以及傳統(tǒng)交換機(jī)用于轉(zhuǎn)發(fā)的功能和協(xié)議多且雜，很難配置，系統(tǒng)容易出錯(cuò)等問題。為應(yīng)對(duì)上述弊端，人們提出了 Openflow交換機(jī)，其將傳統(tǒng)交換機(jī)上的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)發(fā)策略分離開來，采用專門的一臺(tái)控制器(controller)通過網(wǎng)線和交換機(jī)連接。這樣原來同在一臺(tái)交換機(jī)設(shè)備上的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)功能(硬件芯片實(shí) 現(xiàn))和報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)策略(各種軟件協(xié)議)就被分開到了不同的硬件設(shè)備上。而一臺(tái)控制器(controller)還可以控制多臺(tái)Openflow交換機(jī),從而實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的轉(zhuǎn)發(fā)控制端，更有效地控制了網(wǎng)絡(luò)。參圖I所示，目前，在Openflow交換機(jī)系統(tǒng)中，往往控制網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)或多個(gè)控制器與相應(yīng)的Openflow交換機(jī)直接相連并進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，然而，一個(gè)或多個(gè)控制器的控制通道(control path)的帶寬是有限的,而一般Openflow交換機(jī)的中央處理器(CPU)處理能力也不強(qiáng)，在Openflow交換機(jī)和多個(gè)控制器連接時(shí),Openf low的管理端口往往需要同時(shí)收發(fā)大量報(bào)文，由于帶寬的限制，易產(chǎn)生控制報(bào)文丟包現(xiàn)象，從而造成了整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于對(duì)現(xiàn)有的控制通道網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改良，以提供一種可靠性高的Openflow交換機(jī)系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種Openflow交換機(jī)系統(tǒng)的報(bào)文處理方法。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種Openflow交換機(jī)系統(tǒng)，其包括一個(gè)或多個(gè)控制器；與一個(gè)或多個(gè)終端相連接的Openflow交換機(jī)；與所述Openflow交換機(jī)相連接的應(yīng)用服務(wù)器，其用于根據(jù)報(bào)文的消息類型，對(duì)所述報(bào)文中的DSCP值進(jìn)行賦值；與所述應(yīng)用服務(wù)器相連接的QoS三層交換機(jī)，其用于根據(jù)報(bào)文中的DSCP值，獲取當(dāng)前報(bào)文的優(yōu)先級(jí)，并按照所述報(bào)文的優(yōu)先級(jí)高低發(fā)送報(bào)文至控制器。作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述報(bào)文的消息類型包括contro11er-to-switch消息、異步消息、對(duì)稱消息，其中，每一種消息類型還包括若干子類型。作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述應(yīng)用服務(wù)器具體用于獲取報(bào)文中的Openflow Type值；根據(jù)所述Openflow Type值獲悉該報(bào)文所屬的報(bào)文類型及相應(yīng)的子類型；根據(jù)報(bào)文所屬子類型，相應(yīng)地為該報(bào)文的DSCP值賦值。相應(yīng)地，一種Openflow交換機(jī)系統(tǒng)的報(bào)文處理方法，其包括51、接收?qǐng)?bào)文；
52、根據(jù)報(bào)文的消息類型，對(duì)所述報(bào)文中的DSCP值進(jìn)行賦值；
53、根據(jù)報(bào)文中的DSCP值，獲取當(dāng)前報(bào)文的優(yōu)先級(jí)，并按照所述報(bào)文的優(yōu)先級(jí)高低進(jìn)行報(bào)文發(fā)送。作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述報(bào)文的消息類型包括contro 11 er-to-switch消息、異步消息、對(duì)稱消息，其中，每一種消息類型還包括若干子類型。作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S2還具體包括獲取報(bào)文中的OpenflowType值；根據(jù)所述Openflow Type值獲悉該報(bào)文所屬的報(bào)文類型及相應(yīng)的子類型；根據(jù)報(bào) 文所屬子類型，相應(yīng)地為該報(bào)文的DSCP值賦值。作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)，該方法還包括如下步驟計(jì)算各報(bào)文所對(duì)應(yīng)的報(bào)文加權(quán)值及交換機(jī)系統(tǒng)中各控制器所對(duì)應(yīng)的控制器加權(quán)值；根據(jù)所述報(bào)文加權(quán)值，獲取多個(gè)報(bào)文加權(quán)值區(qū)間，并根據(jù)各控制器加權(quán)值，為每一個(gè)報(bào)文加權(quán)值區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè)控制器，其中，所述報(bào)文加權(quán)值區(qū)間的數(shù)目與控制器的數(shù)目相等；根據(jù)當(dāng)前報(bào)文的報(bào)文加權(quán)值所處于的報(bào)文加權(quán)值區(qū)間，將該報(bào)文發(fā)送至與該報(bào)文加權(quán)值區(qū)間相對(duì)應(yīng)的控制器。作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)，“計(jì)算報(bào)文加權(quán)值”的步驟具體包括根據(jù)各報(bào)文自身的優(yōu)先級(jí)字段進(jìn)行加權(quán)，得到包權(quán)值；根據(jù)Openflow流自身的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行加權(quán)，得到流權(quán)值；根據(jù)所述包權(quán)值及流權(quán)值，計(jì)算得出所述報(bào)文加權(quán)值，其中，報(bào)文加權(quán)值=(2/3) *包權(quán)值+ (1/3)*流權(quán)值。作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)，“計(jì)算控制器加權(quán)值”的步驟具體包括獲取控制器與交換機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)鏈路的速度權(quán)值；根據(jù)控制器所連接的交換機(jī)數(shù)目得到數(shù)量權(quán)值；根據(jù)控制器當(dāng)前的服務(wù)質(zhì)量得到質(zhì)量權(quán)值；綜合所述速度權(quán)值、數(shù)量權(quán)值、及質(zhì)量權(quán)值計(jì)算得出控制器加權(quán)值，其中，控制器加權(quán)值=(2/4)*速度權(quán)值+ (1/4)*數(shù)量權(quán)值+ (1/4)*質(zhì)量權(quán)值。作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)，“獲取多個(gè)報(bào)文加權(quán)值區(qū)間”的步驟具體包括將所有報(bào)文加權(quán)值按大小進(jìn)行排序，并均勻劃分為N個(gè)報(bào)文組，其中，N為控制器的數(shù)目；根據(jù)每個(gè)報(bào)文組中報(bào)文加權(quán)值，獲取N個(gè)初始權(quán)值區(qū)間；將低優(yōu)先級(jí)的初始權(quán)值區(qū)間的區(qū)間上限設(shè)置為與高優(yōu)先級(jí)的初始權(quán)值區(qū)間的區(qū)間下限相等；將最高優(yōu)先級(jí)的的初始權(quán)值區(qū)間的區(qū)間上限設(shè)為100，將最低優(yōu)先級(jí)的的初始權(quán)值區(qū)間的區(qū)間下限設(shè)為O。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過根據(jù)報(bào)文的類型，將系統(tǒng)中報(bào)文按照一定的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度，在不提高整個(gè)系統(tǒng)成本的同時(shí)，避免了系統(tǒng)因帶寬過小，導(dǎo)致高優(yōu)先級(jí)的報(bào)文掉包的現(xiàn)象，進(jìn)而提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
圖I是現(xiàn)有技術(shù)中Openflow交換機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式中Openflow交換機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明第一實(shí)施方式中Openflow交換機(jī)系統(tǒng)的報(bào)文處理方法的流程 圖4是本發(fā)明第二實(shí)施方式中Openflow交換機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意 圖5是本發(fā)明第二實(shí)施方式中Openflow交換機(jī)系統(tǒng)的報(bào)文處理方法的流程圖；圖6是本發(fā)明第二實(shí)施方式中報(bào)文處理系統(tǒng)的單元示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖所示的具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。參圖2所示，其示意地繪示了本發(fā)明Openflow交換機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，該架構(gòu)100包括一個(gè)或者多個(gè)控制器(contro I Ier I、contro 11 er2、contro 11 er3 …control I erN),控制器與Openflow交換機(jī)101之間通過控制網(wǎng)絡(luò)相連,Openflow交換機(jī)101另一端通過多業(yè)務(wù)端口連接多個(gè)終端設(shè)備(終端I、終端2、終端3…終端N)，上述終端設(shè)備可包括手機(jī)、電腦、PDA (個(gè)人數(shù)字處理)等。所述終端可通過數(shù)據(jù)通道與Openflow交換機(jī)101相互通信，實(shí)現(xiàn)報(bào)文發(fā)送。于本發(fā)明第一實(shí)施方式中，上述Openflow交換機(jī)系統(tǒng)100還包括一應(yīng)用服務(wù)器 102及一支持QoS(服務(wù)質(zhì)量)的QoS三層交換機(jī)103，其中，應(yīng)用服務(wù)器102與所述Openflow交換機(jī)101相連接，其用于根據(jù)報(bào)文的消息類型，對(duì)所述報(bào)文中的DSCP值進(jìn)行賦值；而QoS三層交換機(jī)103與所述應(yīng)用服務(wù)器102相連接，其用于根據(jù)報(bào)文中的DSCP值，獲取當(dāng)前報(bào)文的優(yōu)先級(jí)，并按照所述報(bào)文的優(yōu)先級(jí)高低發(fā)送報(bào)文至控制器。于本發(fā)明中，Openflow協(xié)議里的支持的消息類型大約分為以下3類control I er-to-switch 消息、異步消息(asynchronous)、及對(duì)稱消息(symmetric),每一類消息又有多個(gè)子類型。controller-to-switch消息由控制器發(fā)起,用來管理或獲取switch狀態(tài)！asynchronous消息由switch發(fā)起,用來將網(wǎng)絡(luò)事件或交換機(jī)狀態(tài)變化更新到控制器；symmetric消息可由交換機(jī)或控制器發(fā)起。這幾類消息最終會(huì)組成TCP報(bào)文在控制網(wǎng)絡(luò)中傳輸，本實(shí)施方式中，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所掌握的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出其中有些類型的報(bào)文是非常重要的，這些報(bào)文必須得到交換機(jī)或控制器及時(shí)相應(yīng)，否則會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)中斷或不穩(wěn)定，比如、一些對(duì)稱消息和controller-to-switch消息,這類報(bào)文一般所占帶寬也不大；而相比上述的重要報(bào)文，大量相對(duì)不重要的報(bào)文(如packet_in類型報(bào)文)，甚至是冗余報(bào)文可以延遲發(fā)送甚至直接被丟失(對(duì)整個(gè)交換機(jī)系統(tǒng)的正常工作幾乎無影響)。其中，本發(fā)明具體實(shí)施方式
中，對(duì)于不同消息的區(qū)分，主要通過獲取TCP報(bào)文中的第2個(gè)字節(jié)(Openflow Type值),并根據(jù)所述Openf low Type值獲悉該報(bào)文所屬的報(bào)文類型及相應(yīng)的子類型(如Hello信息、Features_Reply信息、Port-Status信息等),其中按照?qǐng)?bào)文的子類型，分別對(duì)應(yīng)賦予該報(bào)文的DSCP為一定值，在此之前，本發(fā)明需要根據(jù)不同等級(jí)的重要信息，對(duì)其報(bào)文進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸層面的報(bào)文優(yōu)先級(jí)分類。在本發(fā)明中，可以使用應(yīng)用服務(wù)器102對(duì)指定消息類型的報(bào)文做DSCP值(差分服務(wù)代碼點(diǎn)，一種IP報(bào)文的優(yōu)先級(jí))重寫動(dòng)作，其中，DSCP使用6個(gè)bit，DSCP的值得范圍為(Γ63，O優(yōu)先級(jí)最低，63優(yōu)先級(jí)最高。本發(fā)明中，對(duì)于較為重要的Hello/Echo等類型的消息報(bào)文，一般將其DSCP值設(shè)置成60 ;而對(duì)于大量相對(duì)不重要或者可以有延遲的異步消息(如Packet_in報(bào)文)，則將其DSCP值設(shè)置成30。當(dāng)被修改過DSCP值的消息報(bào)文發(fā)送到支持QoS的3層交換機(jī)時(shí)，該交換機(jī)能夠根據(jù)不同的DSCP值進(jìn)行優(yōu)先級(jí)調(diào)度，從而使DSCP值高的報(bào)文優(yōu)先通過，這樣可以大幅度提高Openflow交換機(jī)系統(tǒng)的連接性和可靠性。
本發(fā)明中，對(duì)于不同消息類型的報(bào)文所對(duì)應(yīng)的DSCP值，詳見下表(表I):其中，DSCP值越高地報(bào)文，表示為優(yōu)先級(jí)越高，系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先處理。
權(quán)利要求
1.一種Openflow交換機(jī)系統(tǒng),其特征在于,其包括 一個(gè)或多個(gè)控制器； 與一個(gè)或多個(gè)終端相連接的Openflow交換機(jī)； 與所述Openflow交換機(jī)相連接的應(yīng)用服務(wù)器，用于根據(jù)報(bào)文的消息類型，對(duì)所述報(bào)文中的DSCP值進(jìn)行賦值； 與所述應(yīng)用服務(wù)器相連接的QoS三層交換機(jī)，用于根據(jù)報(bào)文中的DSCP值，獲取當(dāng)前報(bào)文的優(yōu)先級(jí)，并按照所述報(bào)文的優(yōu)先級(jí)高低發(fā)送報(bào)文至控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的Openflow交換機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述報(bào)文的消息類型包括controller-to-switch消息、異步消息、對(duì)稱消息,其中，每一種消息類型還包括若干子類型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Openflow交換機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述應(yīng)用服務(wù)器具體用于 獲取報(bào)文中的Openflow Type值； 根據(jù)所述Openflow Type值獲悉該報(bào)文所屬的報(bào)文類型及相應(yīng)的子類型； 根據(jù)報(bào)文所屬子類型，相應(yīng)地為該報(bào)文的DSCP值賦值。
4.一種Openflow交換機(jī)系統(tǒng)的報(bào)文處理方法,其特征在于,該方法包括 51、接收?qǐng)?bào)文； 52、根據(jù)報(bào)文的消息類型，對(duì)所述報(bào)文中的DSCP值進(jìn)行賦值； 53、根據(jù)報(bào)文中的DSCP值，獲取當(dāng)前報(bào)文的優(yōu)先級(jí)，并按照所述報(bào)文的優(yōu)先級(jí)高低進(jìn)行報(bào)文發(fā)送。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述報(bào)文的消息類型包括control Ier-to-switch消息、異步消息、對(duì)稱消息，其中，每一種消息類型還包括若干子類型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟S2還具體包括 獲取報(bào)文中的Openflow Type值； 根據(jù)所述Openflow Type值獲悉該報(bào)文所屬的報(bào)文類型及相應(yīng)的子類型； 根據(jù)報(bào)文所屬子類型，相應(yīng)地為該報(bào)文的DSCP值賦值。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，該方法還包括如下步驟 計(jì)算各報(bào)文所對(duì)應(yīng)的報(bào)文加權(quán)值及交換機(jī)系統(tǒng)中各控制器所對(duì)應(yīng)的控制器加權(quán)值； 根據(jù)所述報(bào)文加權(quán)值，獲取多個(gè)報(bào)文加權(quán)值區(qū)間，并根據(jù)各控制器加權(quán)值，為每一個(gè)報(bào)文加權(quán)值區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè)控制器，其中，所述報(bào)文加權(quán)值區(qū)間的數(shù)目與控制器的數(shù)目相等；根據(jù)當(dāng)前報(bào)文的報(bào)文加權(quán)值所處于的報(bào)文加權(quán)值區(qū)間，將該報(bào)文發(fā)送至與該報(bào)文加權(quán)值區(qū)間相對(duì)應(yīng)的控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，“計(jì)算報(bào)文加權(quán)值”的步驟具體包括 根據(jù)各報(bào)文自身的優(yōu)先級(jí)字段進(jìn)行加權(quán)，得到包權(quán)值； 根據(jù)Openflow流自身的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行加權(quán),得到流權(quán)值； 根據(jù)所述包權(quán)值及流權(quán)值，計(jì)算得出所述報(bào)文加權(quán)值，其中，報(bào)文加權(quán)值=(2/3)*包權(quán)值+ (1/3)*流權(quán)值。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，“計(jì)算控制器加權(quán)值”的步驟具體包括獲取控制器與交換機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)鏈路的速度權(quán)值； 根據(jù)控制器所連接的交換機(jī)數(shù)目得到數(shù)量權(quán)值； 根據(jù)控制器當(dāng)前的服務(wù)質(zhì)量得到質(zhì)量權(quán)值； 綜合所述速度權(quán)值、數(shù)量權(quán)值、及質(zhì)量權(quán)值計(jì)算得出控制器加權(quán)值，其中，控制器加權(quán)值=(2/4)*速度權(quán)值+ (1/4)*數(shù)量權(quán)值+ (1/4)*質(zhì)量權(quán)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，“獲取多個(gè)報(bào)文加權(quán)值區(qū)間”的步驟具體包括 將所有報(bào)文加權(quán)值按大小進(jìn)行排序，并均勻劃分為N個(gè)報(bào)文組，其中，N為控制器的數(shù)目； 根據(jù)每個(gè)報(bào)文組中報(bào)文加權(quán)值，獲取N個(gè)初始權(quán)值區(qū)間； 將低優(yōu)先級(jí)的初始權(quán)值區(qū)間的區(qū)間上限設(shè)置為與高優(yōu)先級(jí)的初始權(quán)值區(qū)間的區(qū)間下限相等； 將最高優(yōu)先級(jí)的的初始權(quán)值區(qū)間的區(qū)間上限設(shè)為100，將最低優(yōu)先級(jí)的的初始權(quán)值區(qū)間的區(qū)間下限設(shè)為O。
全文摘要
本發(fā)明提供一種Openflow交換機(jī)系統(tǒng)及其報(bào)文處理方法，其系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)控制器；與一個(gè)或多個(gè)終端相連接的Openflow交換機(jī)；與所述Openflow交換機(jī)相連接應(yīng)用服務(wù)器，其用于根據(jù)報(bào)文的消息類型，對(duì)所述報(bào)文中的DSCP值進(jìn)行賦值；以及與所述應(yīng)用服務(wù)器相連接的QoS三層交換機(jī)，其用于根據(jù)報(bào)文中的DSCP值，獲取當(dāng)前報(bào)文的優(yōu)先級(jí)，并按照所述報(bào)文的優(yōu)先級(jí)高低發(fā)送報(bào)文至控制器。本發(fā)明通過根據(jù)報(bào)文的類型，將系統(tǒng)中報(bào)文按照一定的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度，在不提高整個(gè)系統(tǒng)成本的同時(shí)，避免了系統(tǒng)因帶寬過小，導(dǎo)致高優(yōu)先級(jí)的報(bào)文掉包的現(xiàn)象，進(jìn)而提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H04L12/937GK102868645SQ20121036660
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者趙 怡, 朱堅(jiān), 閆興安 申請(qǐng)人:盛科網(wǎng)絡(luò)(蘇州)有限公司