一种多控制器的wmSDN组网方法技术

本发明专利技术公开一种多控制器的wmSDN组网方法，步骤包括：交换机使用wmSDN网络协议来发现基础路径并转发控制流量，而交换机对数据流量则通过控制器下发的流表来确定转发路径；控制器通过读取与之直连的交换机中的wmSDN网络协议模块来得到wmSDN全网络的状态信息，并选举一个控制器作为主控制器，剩下则作为从控制器；主控制器对全部从控制器和交换机进行分区；主控制器随时检查自身的负载状态，若主控制器的负载过重，则会触发主控选举程序，从控制器间重新选举主控制器；从控制器周期性地检查主控制器的有效性，若发现主控制器失效则触发主控选举程序。本发明专利技术既很好地解决单控制器的劣势，又可以解决目前现有的多控制器组网方式的局限性。

A wmSDN networking method for multiple controllers

WmSDN networking method, the invention discloses a multi controller switch comprises the following steps: the wmSDN network protocol is used to find the basic path and traffic control, and switch on the data flow through the surface flow controller issued to determine the forwarding path; the controller through the wmSDN network protocol module to read and direct switch to get state wmSDN information network, and the election of a controller as the main controller, the rest is as from the controller; the main controller from all controllers and switches to partition; check the load state of the main controller at any time, if the main controller of the heavy load, it will trigger the main election procedures, from the controller to re elect the main controller; the controller periodically check the validity of the main controller, if it is found that the main controller failure trigger control procedures for the election . The invention not only solves the disadvantage of the single controller, but also solves the limitation of the existing network mode of the multiple controllers.

【技术实现步骤摘要】
一种多控制器的wmSDN组网方法
本专利技术涉及计算机网络
，尤其涉及一种多控制器的wmSDN组网方法。
技术介绍
无线Mesh网(WMN)是一种新型的无线宽带网络，具有容量高、稳定性好、结构灵活和部署简便等特点，在网络拓扑上，无线Mesh网网络节点移动性小，拓扑变化少，目前WMN较多应用于接入网和回程网中。SDN是一种新型的网络架构，它强调网络设备控制平面和数据平面的分离，控制平面的功能完全汇聚到网络中的控制器来实现，比如说网络拓扑的收集、路由的计算、流表的生成和下发、网络的管理与控制等功能；而数据平面的交换机仅仅负责数据流量的转发和控制器策略的执行，本身并无决策功能。通过将转发与控制的分离，SDN控制器可以得到全网络的拓扑和各种资源信息，从而可以针对全网络的状态确定最优的策略，实现网络资源的高效利用。同时由于控制策略是通过控制器上的应用来实现的，所以当网络中的策略需要改变时只需要更改控制器上的应用程序即可，而不需要改变网络中众多的交换机。通过将SDN与WMN结合起来，利用wmSDN网络协议来建立基础路径并转发控制流量，而数据流量的转发路径则通过控制器来决定，这样可以将SDN的优点与WMN的优点结合起来。OpenFlow是实现SDN架构中控制器与交换机通信的协议规范，在OpenFlow体系中，控制器方式实现简单，一般情况下整个网络由单个控制器控制，单控制器虽然带来了控制上的便利性，但使用在wmSDN网络中时存在以下问题：第一，流向单一控制器的控制流量会随着网络规模的增长而增长，而单一控制器与交换机之间的带宽是有限的；第二，当网络规模很大时，则远离控制器的交换机会遭受长时间的流表建立时延，从而大大降低数据平面的转发速率；第三，整个系统的性能会受到单一控制器处理能力的约束，从而限制网络规模的增大；第四，单一控制器会使整个网络缺乏强壮性，即当控制器因为链路断开或其他原因失效时则整个网络会崩溃。目前也有一些多控制器的组网方式，但这些方案有以下不足：第一，在现有的组网方式中，控制器和交换机的匹配方式基本都是人为匹配的，这样不具有灵活性；第二，由于多控制器方案中所有控制器需要有一致的全网络拓扑，因此现有方式中基本都需要一个第三方的存储介质来存放全网络的拓扑，相应地也需要控制器与该第三方的存储介质间的通信支持；第三，在现有方式中，控制器间的通信需要另外单独建立信道进行通信。因此，本专利技术提出一个多控制器组网方法，既可以很好地解决单控制器的问题，又可以解决目前现有的多控制器组网方式的局限性。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本专利技术提供一种多控制器的wmSDN组网方法，既可以很好地解决单控制器的劣势，又可以解决目前现有的多控制器组网方式的局限性。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种多控制器的wmSDN组网方法，包括如下步骤：S1、交换机使用wmSDN网络协议来发现基础路径并转发控制流量，而交换机对数据流量则通过控制器下发的流表来确定转发路径；S2、控制器通过读取与之直连的交换机中的wmSDN网络协议模块来得到wmSDN全网络的状态信息，不同控制器之间选举出负载最小或处理能力最强的一个控制器作为主控制器，剩下的控制器则作为从控制器；S3、主控制器将wmSDN全网络的从控制器和交换机进行分区，一个分区包括一个从控制器和多个交换机；S4、主控制器随时检查自身的负载状态，若主控制器的负载过重，则会触发主控选举程序，此时，所有从控制器重新选举出负载最小或处理能力最强的一个从控制器作为主控制器；S5、从控制器周期性地检查主控制器的有效性，若发现主控制器失效则触发主控选举程序，此时，从控制器间重新选举出负载最小或处理能力最强的一个从控制器作为新的主控制器。进一步地，所述步骤S1中，所述控制流量和数据流量，虽然通过不同的逻辑信道传输，但两者均采用同一物理信道进行转发。进一步地，所述数据流量，当其源节点和目的节点在不同控制器的管理区域时，源节点所在区域的控制器称源控制器、交换机成为源交换机，所述源控制器收到由源交换机发来的请求流表消息后根据全网络的拓扑确定转发路径，并将该转发路径通过控制器信道发送到相关控制器，相关控制器按照该路径下发相应区域交换机的流表项。进一步地，所述步骤S3中进行分区，其具体为：一个分区的信息同步发送至所有控制器，主控制器根据该分区的信息来决定交换机由哪个从控制器管理，选中的从控制器则连接并管理相应的交换机；其中，每个从控制器分配多少个交换机，是根据从控制器的负载和位置所决定。进一步地，所述步骤S3的主控制器，其周期性地检查网络拓扑变化，当网络中有节点失效或加入时则会触发主控制器的分区操作，使主控制器重新对从控制器和交换机进行分区配对。进一步地，所述步骤S3的主控制器，其周期性地检查从控制器的负载，若发生从控制器负载过重情况，则触发主控制器的分区操作，使主控制器重新对从控制器和交换机进行分区配对。进一步地，所述步骤S5的有效性指的是主控制器是否正常工作，即主控制器是否正常连接在wmSDN全网络中，从控制器通过定期检查是否收到来自主控制器的心跳信息来判断主控制器是否失效。进一步地，所述交换机均运行wmSDN网络协议，且每个交换机上均包括全网络的状态信息，因此控制器可以从任意一个连接的交换机中读取到全网络的状态信。采用上述技术方案后，本专利技术至少具有如下有益效果：(1)本专利技术很好地解决了wmSDN网络单控制器的脆弱性问题、扩展性问题和性能约束问题；(2)本专利技术主控制器通过各个控制器负载动态分配控制器和交换机的映射列表，可以避免控制器过载，确保数据稳定高效传输；(3)本专利技术控制器之间通过控制信道通信，不需要在控制器之间再建立其他物理路径，这样方便实施；(4)本专利技术会周期性地检查主控制器的负载情况，若过载则启动主控选举程序，选举一个负载最小或处理能力最强的控制器作为主控制器，这样可以保证主控制器可以快速执行功能，避免主控制器成为全网络的瓶颈；(5)本专利技术中控制器可以从任意一个连接的交换机中的wmSDN网络协议模块中读取到全网络的状态信息，这样可以有效解决控制器的隐藏问题，增强网络的安全性。附图说明图1为本专利技术一种多控制器的wmSDN组网方法的网络拓扑图；图2为本专利技术一种多控制器的wmSDN组网方法的选择主控制器的步骤流程图；图3为本专利技术一种多控制器的wmSDN组网方法的主控制器对网络进行分区步骤流程图；图4为本专利技术一种多控制器的wmSDN组网方法的数据流量转发步骤流程图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术提供一种多控制器的wmSDN组网方法，在wmSDN网络中设有多个控制器，每个控制器管理若干个交换机，控制器中有一个主控制器，负责协调其他的控制器工作。wmSDN网络在网络路由协议信息交换机制的基础上，通过增加新的信息域，以携带网络的各种状态信息，实现交换机之间、交换机与控制器之间的信息交换。在网络刚启动时，交换机中的wmSDN网络协议模块发现链路并保存全网络的拓扑，各个控制器则通过读取与之相连交换机中的wmSDN网络协议模块得到全网络拓扑。本专利技术一种多控制器的wm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多控制器的wmSDN组网方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、交换机使用wmSDN网络协议来发现基础路径并转发控制流量，而交换机对数据流量则通过控制器下发的流表来确定转发路径；S2、控制器通过读取与之直连的交换机中的wmSDN网络协议模块来得到wmSDN全网络的状态信息，不同控制器之间选举出负载最小或处理能力最强的一个控制器作为主控制器，剩下的控制器则作为从控制器；S3、主控制器将wmSDN全网络的从控制器和交换机进行分区，一个分区包括一个从控制器和多个交换机；S4、主控制器随时检查自身的负载状态，若主控制器的负载过重，则会触发主控选举程序，此时，所有从控制器重新选举出负载最小或处理能力最强的一个从控制器作为主控制器；S5、从控制器周期性地检查主控制器的有效性，若发现主控制器失效则触发主控选举程序，此时，从控制器间重新选举出负载最小或处理能力最强的一个从控制器作为新的主控制器。

【技术特征摘要】
1.一种多控制器的wmSDN组网方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、交换机使用wmSDN网络协议来发现基础路径并转发控制流量，而交换机对数据流量则通过控制器下发的流表来确定转发路径；S2、控制器通过读取与之直连的交换机中的wmSDN网络协议模块来得到wmSDN全网络的状态信息，不同控制器之间选举出负载最小或处理能力最强的一个控制器作为主控制器，剩下的控制器则作为从控制器；S3、主控制器将wmSDN全网络的从控制器和交换机进行分区，一个分区包括一个从控制器和多个交换机；S4、主控制器随时检查自身的负载状态，若主控制器的负载过重，则会触发主控选举程序，此时，所有从控制器重新选举出负载最小或处理能力最强的一个从控制器作为主控制器；S5、从控制器周期性地检查主控制器的有效性，若发现主控制器失效则触发主控选举程序，此时，从控制器间重新选举出负载最小或处理能力最强的一个从控制器作为新的主控制器。2.根据权利要求1所述的一种多控制器的wmSDN组网方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述控制流量和数据流量，虽然通过不同的逻辑信道传输，但两者均采用同一物理信道进行转发。3.根据权利要求1或2所述的一种多控制器的wmSDN组网方法，其特征在于，所述数据流量，当其源节点和目的节点在不同控制器的管理区域时，源节点所在区域的控制器称源控制器、交换机成为源交换机，所述源控制器收到由源交换机发来的请求流表消息后根据全网络的拓扑确定转发路径，并将该转发路径通过控制器信道发...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖亮乾，冯穗力，李金凤，李勇，
申请(专利权)人：华南理工大学，广州通信研究所中国电子科技集团公司第七研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44