软件定义网络（SDN）中的分层控制制造技术

利用包含控制器层级体系的分布式控制系统提供SDN网络服务管理的系统和方法。分布式控制系统包括区域控制器和一个或多个根控制器。各个区域控制器配置为控制网络设备组并维护其相关的区域网络地图。各个根控制器配置为控制区域控制器组并维护跨SDN的多个区域的全局网络地图。根控制器能在彼此间或与其下级控制器同步全局网络地图。根控制器不可被激活以用于确定分组传输路由，除非其下级区域控制器不具备确定所请求的路由的足够信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及通信网络领域，尤其涉及软件定义网络(SDN)领域。
技术介绍
在软件定义网络(SDN)架构中，执行重要的网络路由和切换功能的控制平面(control plane)与数据转发平面(data forwarding plane)是分离的(decoupled)。控制平面可以是逻辑集中的，且可以利用各种不同架构的硬件组件来实现。数据平面可采用廉价且简单的网络开关或路由器，该网络开关或路由器可由SDN控制器配置而得到。由于在定制和优化特定用户需求的网络服务方面的可量测性(scalability)、成本效益、可靠性和灵活性，因此在研究和商业环境中，SDN范式(paradigm)均已日益获得普及。SDN能够使信息技术(IT)组织迁移至横向扩展模型联网技术，由此可在需要时添加网络功能，并且SDN控制器能使该组织以集中方式管理所有的联网功能。但是，SDN中的常规集中控制方法也存在中央控制器所能支持的网络设备(例如开关或路由器)数量的限制，这限制了SDN的可量测性和扩展性。因此，SDN的应用不得不限制在相对较小规模的网络中。通常，在广域网(WAN)中，不同子网络的SD控制器依靠硬件设施相互链接并通信。因此，难以用软件综合管理整个WAN。用于SDN中的流程处理的一种标准是OpenFlow，其定义了用于在控制平面和转发平面之间传输消息的协议，并描述了分组处理模型。例如，当分组到达OpenFlow开关时，将头字段(head fields)与流量表(Flow Table)条目进行比较。如果匹配，则根据流量表中规定的相应操作来处理分组，例如转发至指定端口或丢弃。当OpenFlow开关接收到不能与流量表中的任何条目匹配的分组时，其对分组进行封装并发送给控制器。然后控制器决定应怎样处理该分组，并通知开关丢弃分组或在流量表中生成新的条目以支持新的流量。传统的SDN系统一般会维护预定义的网络地图。如果需要将分组发送至未包含在该预定义网络地图内的网络节点，则路由器或虚拟路由器向控制器发送请求，作为响应，控制器可更新网络地图。为了减少等待时间(latency)，网络地图需要被快速更新，例如以毫秒级，但不幸的是这难以实现。因此，传统的SDN网络通常对于等待时间很敏感。
技术实现思路
因此，有利地，需要提供一种软件定义网络(SDN)控制机制，为SDN提供增强的可量测性和较高的等待时间冗余。因此，本专利技术的多个实施方式采用分布式控制系统来控制SDN中的网络设备，从而管理SDN的网络服务。分布式控制系统包括控制器层级体系，其包括区域控制器以及一个或多个根控制器。各个区域控制器配置为控制一组网络装置并维护与之相关的区域网络地图。各个区域控制器可包括多层，并能根据OpenFlow协议直接控制虚拟路由器。各个根控制器配置为控制一组区域控制器，并维护跨SDN的多个区域的全局网络地图(global network map)。根控制器能在彼此间以及与其下级控制器之间同步全局网络地图。根控制器不可被激活以用于确定分组传输路由，除非其下级区域控制器未具备用以确定所请求路由的足够信息。在本专利技术的一个实施方式中，一种配置以用于为软件定义网络(SDN)提供网络管理的分级控制系统包括：(1)区域控制器，配置为控制各个网络设备组，并维护其区域网络地图，其中，SDN包括多个区域，其中各个区域包括区域控制器和各个网络设备组；和(2)一个或多个根控制器，其中，各个根控制器配置为：维护跨SDN的多个区域的全局网络地图；将全局网络地图传送给区域控制器；与另一根控制器同步全局网络地图。上述内容是概要说明，因此包含对细节的必要的简化、概括和省略；因此，本领域技术人员可以理解，该概要说明只是示意性的，并非意在做出任何方式的限制。在下文所阐述的非限制性详细说明中，仅由权利要求限定的本专利技术的其他方面、创新性特征和优点将变得清楚。附图说明通过阅读以下详细说明并结合附图，可以更好地理解本专利技术的多个实施例，附图中相同的参考标记指代相同的元件，其中：图1为示出根据本专利技术的一个实施方式的分布式SDN控制系统的示例性架构的框图。图2为描绘根据本专利技术的一个实施方式的、通过分布式控制系统确定分组传输路径的示例性方法的流程图。图3为示出根据本专利技术的一个实施方式的采用分布式控制系统的SDN的示例性架构的框图。具体实施方式下面将对本专利技术的优选实施例进行详细说明，附图中举例说明了其示例。虽然本专利技术是结合优选实施例进行描述的，但应当意识到的是，这些优选实施例并非意在将本专利技术限制于这些实施例。相反，本专利技术意在覆盖如权利要求所限定的包含在本专利技术的精神和保护范围内的变形、修改和等同体。此外，在本专利技术的下述实施例的详细说明中，提供了许多特定细节以便于更彻底地理解本专利技术。但是，本领域技术人员应当意识到，本专利技术可以在不需要这些特定细节的情况下得以实施。在其他方面，未详细描述公知的方法、步骤、组件和电路，以避免对本专利技术的实施例中的各个方面造成不必要的混淆。虽然为了清楚起见，方法是按照编号的步骤的顺序来描述的，但该编号并不必然代表步骤的顺序。应当理解的是，某些步骤可以跳过，或并行执行，或不需要维持严格的顺序而执行。显示本专利技术实施例的附图是半概括性的，并非按比例的，尤其是附图中的某些尺寸为了呈现得清楚是被放大显示的。类似的，虽然为了便于描述，附图中的视角呈现为大致相似的方向，但附图中的这种描绘在很大程度上是任意的。一般而言，本专利技术能够以任意方向来操作。符号和术语但是，应当记住的是，所有这些以及类似的术语与适当的物理量相关，且仅仅是适用于这些物理量的便捷标记。除非特别声明，否则从下面的描述中可以清楚地理解的是，在本专利技术的全文中，采用诸如“处理”、“访问”、“执行”、“存储”或“表现(rendering)”之类术语的描述指的是计算机系统或类似电子计算装置的动作和处理，计算机系统对在计算机系统的寄存器和存储器以及其他计算机可读介质中代表物理(电子)量的数据进行管理，以及将其转换为计算机系统的存储器或寄存器或其他类似信息存储器、传输或显示装置中的类似的代表物理量的其他数据。当某个组件出现于多个实施例中时，使用相同的参考标记意味着该组件是与最初的实施例中所示组件相同的组件。软件定义网络(SDN)中的分级控制本专利技术的实施方式采用分布式控制系统，其包括控制器层级体系以控制网络设备，从而管理软件定义网络(SDN)的网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配置以用于为软件定义网络(SDN)提供网络管理的分级控制系统，包括：区域控制器，配置为控制各个网络设备组并维护其区域网络地图，其中所述SDN包括多个区域，其中各个区域包括所述区域控制器及所述各个网络设备组；以及一个或多个根控制器，其中各个根控制器配置为：维护跨所述SDN的多个区域的全局网络地图；将所述全局网络地图传送给所述区域控制器；将所述全局网络地图与另一个根控制器同步。

【技术特征摘要】
2013.12.06 US 14/099，6221.一种配置以用于为软件定义网络(SDN)提供网络管理的分级控制
系统，包括：
区域控制器，配置为控制各个网络设备组并维护其区域网络地图，其
中所述SDN包括多个区域，其中各个区域包括所述区域控制器及所述各个
网络设备组；以及
一个或多个根控制器，其中各个根控制器配置为：
维护跨所述SDN的多个区域的全局网络地图；
将所述全局网络地图传送给所述区域控制器；
将所述全局网络地图与另一个根控制器同步。
2.如权利要求1所述的分级控制系统，其中所述各个根控制器控制包
括所述区域控制器在内的区域控制器群组，且其中所述区域控制器包括控
制器层级体系，其中所述层级体系中的上层控制器配置为：
控制所述层级体系中的对应的多个下级控制器；以及
将与所述对应的多个下级控制器关联的所述网络设备组所对应的网络
地图传送给所述对应的多个下级控制器。
3.如权利要求2所述的分级控制系统，进一步包括耦合在所述网络设
备组和所述区域控制器之间的虚拟路由器，其中各个虚拟路由器包括可由
所述控制器层级体系的底层控制器编制的默认流量表，
4.如权利要求3所述的分级控制系统，其中所述区域控制器配置为按
照与OpenFlow协议兼容的方式与所述虚拟路由器通信。
5.如权利要求2所述的分级控制系统，其中所述各个根控制器配置为
基于生存时间信息(TTL，time-to-live)与所述区域控制器同步全局网络地
图，其中所述区域控制器配置为基于同步后的全局网络地图编制流量表，
且其中所述区域控制器进一步配置为与所述群组中的另一区域控制器关于
所述网络设备组的性能信息进行通信，并基于所述性能信息编制流量表。
6.如权利要求1所述的分级控制系统，其中所述各个区域对应于互联
网数据中心(IDC)，且其中所述SDN包括广域网(WAN)。
7.如权利要求1所述的分级控制系统，其中所述区域控制器群组和所

\t述一个或多个根控制器实现为软件程序。
8.如权利要求1所述的分级控制系统，其中所述网络服务管理包括用
于所述SDN的网络资源管理。
9.一种用于管理通信网络的网络设备的计算机实现方法，所述方法包
括：
接收用于将数据分组从通信网络内的源节点发送到目的地节点的路由
探索请求，其中所述通信网络包括多个区域网络，所述区域网络包括区域
控制器和由所述区域控制器控制的网络节点；
维护所述多个区域网络的区域路由信息；
控制所述区域控制器的群组；
维护所述通信网络的全局路由信息；
如果所述源节点和所述目的地节点是在一个区域网络内，则利用相应
的区域控制器基于区域路由信息编制流量表；
如果所述源节点和所述目的地节点是在不同的区域网络中，则接收从
相应的根控制器发送到所述相应的区域控制器的全局路由信息；以及
利用所述相应的区域控制器基于接收的全局路由信息编制流量表。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述网络节点包括虚拟网络单元，
且进一步包括：
向虚拟网络单元提供默认流量表；
基于区域路...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，
申请(专利权)人：智梵网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛;KY