一种用于广域网长距离通信的SDN网络控制平面的部署架构制造技术

本发明专利技术公开了一种用于广域网长距离通信的SDN网络控制平面的部署架构，包括：所述网络控制平面包括全局控制器集群、边缘控制器集群和控制器；其中，所述广域网被划分成多个可控的区域，每个区域的控制平面由一个边缘控制器集群负责；所有边缘控制器集群的管理和协调由全局控制器集群负责；每个边缘控制器集群内部包含多个控制器；每个控制器独立完成对网络功能实体的管理。本发明专利技术通过软件架构技术，提供了SDN在全球化控制平面的软件架构和部署方案，实际解决了在管理一张全国、全球网络时使用SDN需要面临的最大问题。

A deployment architecture for SDN network control plane for WAN communication

The invention discloses a deployment architecture of SDN network control plane for WAN long distance communication, including: the network control plane comprises a global controller cluster, an edge controller cluster and a controller; wherein the WAN is divided into a plurality of controllable areas, and the control plane of each area has an edge. Controller cluster is responsible; the management and coordination of all edge controller clusters is responsible for the global controller cluster; each edge controller cluster contains multiple controllers; each controller independently completes the management of network functional entities. The invention provides the software architecture and deployment scheme of SDN in the global control plane through software architecture technology, and solves the biggest problem of using SDN in managing a national and global network.

【技术实现步骤摘要】
一种用于广域网长距离通信的SDN网络控制平面的部署架构
本申请涉及通信
，具体涉及一种用于广域网长距离通信的SDN网络控制平面的部署架构。
技术介绍
目前比较有代表性的集群式网路控制平面架构主要是ODL和ONOS。在介绍ODL和ONOS之前必须先介绍Master选举技术，因为所述Master选举技术是整个集群式控制平面架构的以正常运行服务的核心问题。Master负责管理控制器的正常运行。如果没有Master，则整个集群不可用。Master选举技术，比较典型的是Raft方法。Raft方法详细介绍如下：在服务集群中，每个服务器有三个状态:leader状态,follower状态,candidate状态：如果服务器处于leader则表示服务器赢得了选举，是服务集群中的Master.如果服务器处于Follower状态，则表示服务器不会主动发送request消息，而只会回复leader状态的服务器发送的request和candidate状态的服务器发送的request。如果服务器处于Candidate状态，则表示服务器是leader服务器的的候选人服务器。Raft方法把系统时间分为多个terms.每一个term开始时进行一次选举。每一个term里最多有一个leader,或者没有leader。即以term为周期进行Master的选举。如果一个follower在electiontimeout的时间里没有收到leader的信息，就进入新的term，转成candidate，给自己投票，发起选举请求，这个状态持续到发生下面三个中的任意事件：第一，本服务器赢得选举，则将本服务器状态由follower状态变更为leader状态；第二，另外有其他服务器获得选举；第三，1个term过去了，还是任何服务器赢得选举；之所以会出现上述这3种情况，是由于，当所有服务器同时发起选举时，每个服务器都会投给自己。如果出现这种情况，导致的结果就是没有服务器能够得到多数选票了，即没有服务器能赢得选举。在这种情况下，系统就要进入下一个term，再进行一次选举。为了避免这个情况持续发生，每个服务器的electiontime被随机的设成不同的值，所以先timeout的服务器就可以先发起下一次选举。重复上述选举的过程，直至某个服务器赢得选举，即Master产生。Master选举技术是非常重要的一项技术，对于目前的SDN控制器框架都也会依赖Master选举技术。ODL即OpenDayLight,是一种网络控制器的开源架构。是目前较为典型的一种架构。图1是ODL框架Master-Slave结构示意图。如图1所示，ODL框架中单Master多Slave的集群模式，不论集群中有多少控制器结点，只有一个作为Master存在。Master是根据Raft选举方法产生。Master选举完成后，会执行如下流程：控制器集群的所有结点间通过实现Raft选举协议选举出Master：控制器Controller-1；Controller-1通过Openflow的RoleReq请求，向所有NE设置自己的角色为Master控制器；NE通过Openflow收到RoleReq请求后，将Controller-1角色设置为Master控制器，至此，NE只接受从Controller-1发出的管理请求消息，不接受其他Controller发出的管理请求消息；Controller-2、Controller-3同样会通过Openflow通道发送RoleReq请求，向NE宣布自己的角色为Slave，作为Slave的Controller-2和Controller-3虽然和NE保持TCP连接，但是NE不接受Controller-2和Controller-3的控制请求；Controller-1通过Openflow协议的FlowMod消息尝试去控制NE-1时，可以正常处理；当Controller-2通过Openflow协议的FlowMod消息尝试去控制NE-1时，因为Controller-2角色是Slave，请求被拒绝。ONOS即OpenNetworkOperationSystem,是一种开发网络操作系统，同时也是一种控制器架构。图2是ONOS的“多Master”集群化架构示意图。ONOS中也是以“Master-Slave”方式组织控制器节点，只不过不同的NE可以拥有不同的Master，从而一方面分散请求，另一方面避免一点故障导致所有NE的Master进行变更。如图2所示，Controller-1作为NE-1的Master控制器，而同时作为NE-2的Slave控制器结点；NE-2的Master控制器是Controller-3。图3是分布式集群式控制器架构(集群式控制器架构)示意图。不论是ODL还是ONOS，控制器是作为一套分布式系统Cluster的形态存在，在这套分布式系统中，有明确的Master角色，当Master缺失时，必须通过选举策略产生新的Master，当集群中没有Master存在时，整个控制器集群处于“无控制能力”状态，为了解决这个问题，必须依赖整个控制集群通过选举直到Master产生。当用户需要管理某个NE时，管理请求必须从Master下发，即使用户请求在Slave的机器上，仍会在集群内部转发到Master，再由Master实际执行。图4为局域采用集群式控制器架构全局通过传统路由协议实现网络互通的网络架构示意图。多Cluster之间跑传统网络协议。因此，现有技术存在以下问题：无法全局SDN，只能在独立的Cluster中使用SDN技术，跨Cluster的网络配置依然是传统方式，做不到按需分配、自动化。局域使用集群控制器，集群之间通过网络协议实现互通。以ODL、ONOS为代表的【集群式控制器架构】中存在的问题：Master选举是整个控制器集群得以正常服务的最核心问题。为了保证选举的正常进行，一个控制集群中，控制器的数量至少为3个结点，并且它们为了进行选举的正常进行，必须进行高频的RPC通讯来维持集群中Master的存在。无Master，则整个集群不可用，因此集群化架构，一般部署在控制器结点之间网络通讯质量高、延时低的前提下(如同一个数据中心中、同一个城市中通过专线通讯)；跨长距离传输中，无法完成选举，因此无法直接使用集群化控制器集群，而采取局域使用SDN、广域使用传统协议的方式，又陷入了传统网络的不灵活境地。在跨地域网络中，通过网元设备，将城市和城市连通是最普遍和基础的需求，基于此前提才可以将国家与国家、大洲与大洲进行互联。在传统网络方案里，往往通过众多的分布式协议进行路由信息同步，完成这一需求。在SDN网络中，控制器是整网的大脑，负责管控所有网络设备和配置下发，因此控制器的核心控制地位决定了，控制器如何解决长距离管理问题将是SDN能否广泛应用在大范围网络环境中的重要问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于广域网长距离通信的SDN网络控制平面的部署架构，以形成的一套能够在局域范围及时响应，又能在全局范围灵活自动化的SDN系统架构。本专利技术提供一种用于广域网长距离通信的SDN网络控制平面的部署架构，所述网络控制平面包括全局控制器集群、边缘控制器集群和控制器；其中，所述广域网被划分成多个可控的区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于广域网长距离通信的SDN网络控制平面的部署架构，其特征在于，所述网络控制平面包括全局控制器集群、边缘控制器集群和控制器；其中，所述广域网被划分成多个可控的区域，每个区域的控制平面由一个边缘控制器集群负责；所有边缘控制器集群的管理和协调由全局控制器集群负责；每个边缘控制器集群内部包含多个控制器；每个控制器独立完成对网络功能实体的管理；当收到所述全局控制器集群的业务请求时，所述边缘控制器集群将所述业务请求分发给该边缘控制器集群内部的不同的所述控制器进行处理。

【技术特征摘要】
1.一种用于广域网长距离通信的SDN网络控制平面的部署架构，其特征在于，所述网络控制平面包括全局控制器集群、边缘控制器集群和控制器；其中，所述广域网被划分成多个可控的区域，每个区域的控制平面由一个边缘控制器集群负责；所有边缘控制器集群的管理和协调由全局控制器集群负责；每个边缘控制器集群内部包含多个控制器；每个控制器独立完成对网络功能实体的管理；当收到所述全局控制器集群的业务请求时，所述边缘控制器集群将所述业务请求分发给该边缘控制器集群内部的不同的所述控制器进行处理。2.根据权利要求1所述的用于广域网长距离通信的SDN网络控制平面的部署架构，其特征在于，各个所述边缘控制器集群相互之间不可见。3.根据权利要求1所述的用于广域网长距离通信的SDN网络控制平面的部署架构，其特征在于：所述全局控制器集群在初始化过程中获取所述边缘控制器集群的服务列表；通过分析所述边缘控制器集群的服务列表，获取每个区域的拓扑；并将所有区域的拓扑合并为全局拓扑。4.根据权利要求3所述的用于广域网长距离通信的SDN网络控制平面的部署架构，其特征在于：所述边缘控制器集群提供应用层协议形式的所述区域拓扑获取接口，全局控制器集群调用该接口，获取所述区域内的所有网络功能实体信息和连接信息，并将其保存到自己的数据库中；待所有区域的拓扑获取并合并完毕后，全局控制器集群的数据库中即保存了全局拓扑信息；全局控制器集群用于为用户提供全局拓扑获取请求服务。5.根据权利要求3或4所述的用于广域网长距离通信的SDN网络控制平面的部署架构，其特征在于：当所述区域内的局部拓扑发生变化时，所述边缘控制器集群将该变化上报给所述全局控制器集群，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：公令君，鸣华，庞俊英，吕屹，翁建毅，赵杨旭峰，
申请(专利权)人：杭州达乎科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33