一种软件定义网络操作系统及其实现方法技术方案

技术编号:8685445 阅读:255 留言:0更新日期:2013-05-09 05:05
本发明专利技术公开了一种SDN操作系统,包括:NOS内核、控制接口、应用;该系统还包括:转发抽象层,一个以上对应转发面设备的驱动模块;所述转发抽象层,设置于NOS内核与转发面设备驱动模块之间,用于管理驱动模块,将应用或NOS内核的转发表操作请求转换成统一标准的与硬件无关的功能接口;调用对应转发面设备的驱动模块;所述驱动模块,用于NOS内核与对应转发面设备之间的连接;根据所述转发抽象层的调用,将所述标准操作转换成硬件流水线特定的转发表操作。本发明专利技术还同时公开了一种SDN操作系统的实现方法,采用本发明专利技术所述系统及方法,使NOS在不知晓转发面硬件流水线设计细节的情况下,也能实现对转发面设备的最优化控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及软件定义网络(SDN, Software Defined Network)领域,尤其涉及一种SDN 操作系统(NOS, Network Operating System)及其实现方法。
技术介绍
SDN是一种新兴的控制与转发分离并直接可编程的网络架构,SDN主要有四个特征:一是控制与转发分离,即支持第三方控制面设备通过OpenFlow等开放式的协议远程控制通用硬件的交换/路由功能;二是控制平面集中化;三是转发平面通用化;四是可通过软件编程方式满足客户化定制需求。SDN作为一种控制与转发分离、集中控制的网络架构,其面临的一个很大的挑战就是SDN控制平面NOS如何将网络路由、策略映射到不同厂家的多种转发面设备上,实现真正的网络可编程。由于有多种硬件以及转发优化方法的存在,NOS很难用统一的模型去描述底层硬件,也就很难采用标准化手段有效地对转发面进行编程。另外,部分转发面设备提供厂商也未必完全愿意向NOS厂商公开自己的硬件流水线模型,这使得NOS直接对硬件进行流水线级别的编程更加不现实。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的主要目的在于提供一种SDN操作系统及其实现方法,使NOS在不知晓转发面硬件流水线设计细节的情况下,也能实现对转发面设备的最优化控制。为达到上述目的,本专利技术的技术方案是这样实现的:本专利技术提供了一种软件定义网络SDN操作系统,包括:N0S内核、控制接口、应用;所述系统还包括:转发抽象层、一个以上对应转发面设备的驱动模块;其中,所述转发抽象层,设置于NOS内核与转发面设备的驱动模块之间,用于管理驱动模块;将应用或NOS内核的转发表操作请求转换成统一标准的与硬件无关的功能接口 ;调用对应转发面设备的驱动模块提供的接口;所述驱动模块,用于NOS内核与对应转发面设备之间的连接;根据所述转发抽象层的调用,将所述标准操作转换成硬件流水线特定的转发表操作。上述方案中,所述转发面设备为交换机、或为路由器;所述转发面设备具有唯一的设备类型标识符。上述方案中,所述转发抽象层,还用于根据收集到的转发面设备类型标识符,加载对应的驱动模块,并将具体的转发面实例和驱动模块建立对应关系。上述方案中,所述驱动模块,还用于记录所述转发面设备的实例号和设备类型标识符,初始化硬件特性数据。上述方案中,所述控制接口为转发面设备管理协议接口、控制协议接口 ;所述控制协议包括OpenFlow协议;所述管理协议包括命令行、简单网络管理协议、网络配置协议。上述方案中,所述转发抽象层和驱动模块之间的接口为NOS规范接口。本专利技术还提供了一种SDN操作系统实现方法,在NOS内核与转发面设备的驱动模块之间设置转发抽象层;所述方法还包括:转发抽象层将应用或NOS内核的转发表操作请求转换成统一标准的与硬件无关的接口 ;转发抽象层调用对应转发面设备的驱动模块提供的接口 ;所述驱动模块根据所述转发抽象层的调用,将所述标准操作转换成硬件流水线特定的转发表操作。上述方案中,所述转发面设备为交换机、或为路由器;所述转发面设备具有唯一的设备类型标识符;所述转发抽象层调用对应转发面设备的驱动模块提供的接口为:转发抽象层根据转发面设备的设备类型标识符找到对应的转发面驱动,并调用所述驱动模块提供的接口。上述方案中,所述方法还包括:所述转发抽象层根据收集到的转发面设备类型标识符,加载对应的驱动模块,并将具体的转发面实例和驱动模块建立对应关系。上述方案中,所述方法还包括:转发面设备首次与SDN NOS建立连接关系时,主动上报自身的设备类型标识符,SDN NOS根据所述设备类型标识符查找到对应的驱动模块实例,由所述驱动模块记录所述转发面设备的实例号和设备类型标识符,并初始化硬件特性数据。上述方案中,所述驱动模块为任何与转发面设备相对应的驱动程序;所述驱动程序在NOS上安装时,注册自身与一种或几种设备类型标识符之间的绑定关系。上述方案中,所述转发抽象层和驱动模块之间的接口为NOS规范接口。本专利技术所提供的SDN操作系统及其实现方法,通过引入转发抽象层和驱动模块,使得NOS可以很容易地控制各种厂家的转发面设备硬件,并且可以依赖厂商特定驱动模块来生成最优化的转发表;对于将来可能引入的新转发面设备硬件,只需在NOS上安装针对新转发面设备的新驱动模块即可,无需要求NOS提供商升级整个N0S,这使得新的网络硬件、功能的部署周期大大缩短。另外,本专利技术使得转发面硬件厂家无需公开自身详细的硬件内部细节就可以与其它厂家的NOS进行对接,改善了 SDN互通的可行性。附图说明图1为NOS控制不同转发面硬件的示意图;图2为本专利技术实施例NOS架构的组成结构示意图;图3为本专利技术NOS控制转发面设备方法的实现流程示意图;图4为本专利技术转发面设备驱动加载实施例的实现流程示意图;图5为本专利技术转发表管理流程实施例的实现流程示意图。具体实施例方式本专利技术的基本思想为:为NOS引入独立的转发抽象层(FAL,ForwardingAbstraction Layer),各种SDN的转发面设备和NOS对接时,安装相应的驱动模块,所有驱动模块由NOS的FAL管理,FAL将应用或NOS内核的转发表操作请求转换成统一标准的与硬件无关的功能接口,然后调用对应转发面设备的驱动模块,由对应转发面设备驱动将标准操作转换成硬件流水线特定的转发表操作。其中,所述转发面设备为交换机、或为路由器。本专利技术中,实现本专利技术方案的前提包括:I)每种SDN系统的转发面设备具有唯一的设备类型标识符,比如,一个字符串形式的设备规格描述符:厂商名设备品牌规格型号版本号;2)转发面厂商驱动的实现遵循NOS厂商的接口规范,也就是FAL和驱动模块之间的接口规范;3)转发面驱动在NOS上安装时,需要注册自身与某一种或某几种设备类型标识符之间的绑定关系,以便于相应转发面设备连接到NOS时,NOS可以根据设备类型标识符查找到相应的驱动程序入口。图1为NOS控制不同转发面硬件的示意图,如图1所示,在图1中,一个NOS控制了两个转发面设备,显然,图1中这两个转发面设备具有不同的流水线级数,并且也有不同的流水线跳转关系。其中,Packet_in表示到达设备的报文,Packet_out表示设备处理后转发出去的报文;Table k表示有k个流水线级数,Table η表示有η个流水线级数,流水线环节之间的箭头指向表明不同的跳转关系。实际应用中,转发面硬件差异性比图1所示更大,同时各个厂商也未必愿意完全向NOS公布自身转发面模型的细节,这样NOS想将转发面设备看成白盒直观地去控制的难度很大。所以,本专利技术就是要解决在NOS不知晓转发面硬件流水线设计细节的情况下,如何能实现对转发面设备最优化控制的问题。通常一个转发面设备,如常用的交换机和路由器,都包括至少一个本地CPU和一个转发面报文处理器,CPU用于处理各类协议和网管接口,在SDN框架下,转发面的控制接口协议也是由转发面设备的本地CPU处理的。而转发面报文处理器通常都是由多条流水线组成,每条流水线又由多个处理环节构成,每个处理环节可以认为是一个并发的硬件线程;一个报文到达转发面入口时首先被分配到某个报文处理流水线上,从流水线的第一个处理环节开始,直到最后一个处理环节处理完毕,然后通过转发面报文处理器的某个端口发送出去。这里,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软件定义网络SDN操作系统,包括:NOS内核、控制接口、应用;其特征在于,所述系统还包括:转发抽象层、一个以上对应转发面设备的驱动模块;其中,所述转发抽象层,设置于NOS内核与转发面设备的驱动模块之间,用于管理驱动模块;将应用或NOS内核的转发表操作请求转换成统一标准的与硬件无关的功能接口;调用对应转发面设备的驱动模块提供的接口;所述驱动模块,用于NOS内核与对应转发面设备之间的连接;根据所述转发抽象层的调用,将所述标准操作转换成硬件流水线特定的转发表操作。

【技术特征摘要】
1.一种软件定义网络SDN操作系统,包括:NOS内核、控制接口、应用;其特征在于,所述系统还包括:转发抽象层、一个以上对应转发面设备的驱动模块;其中, 所述转发抽象层,设置于NOS内核与转发面设备的驱动模块之间,用于管理驱动模块;将应用或NOS内核的转发表操作请求转换成统一标准的与硬件无关的功能接口 ;调用对应转发面设备的驱动模块提供的接口; 所述驱动模块,用于NOS内核与对应转发面设备之间的连接;根据所述转发抽象层的调用,将所述标准操作转换成硬件流水线特定的转发表操作。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述转发面设备为交换机、或为路由器;所述转发面设备具有唯一的设备类型标识符。3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述转发抽象层,还用于根据收集到的转发面设备类型标识符,加载对应的驱动模块,并将具体的转发面实例和驱动模块建立对应关系。4.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述驱动模块,还用于记录所述转发面设备的实例号和设备类型标识符,初始化硬件特性数据。5.根据权利要求1、2、3或4所述的系统,其特征在于,所述控制接口为转发面设备管理协议接口、控制协议接口 ; 所述控制协议包括OpenFlow协议; 所述管理协议包括命令行、简单网络管理协议、网络配置协议。6.根据权利要求1、2 、3或4所述的系统,其特征在于,所述转发抽象层和驱动模块之间的接口为NOS规范接口。7.一种SDN操作系统实现方法,其特征在于,在NOS内核与转发面设备的驱...

【专利技术属性】
技术研发人员:汪军梁亮
申请(专利权)人:中兴通讯股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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