一种软件定义数据中心网络数据平面转发方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种软件定义数据中心网络数据平面转发方法及系统，其中方法包括：第一交换机接收发送设备发送的数据包；第一交换机判断是否存在通信路径，如果不存在通信路径，向控制器发送获取通信路径控制指令；控制器接收通信路径控制指令，获取通信路径，根据通信路径生成源地址指令集，其中，通信路径至少包括第一交换机，源地址指令集包括第一交换机输出端口序号；控制器将源地址指令集发送至第一交换机；第一交换机将源地址指令集添加至数据包的包头，形成待转发数据包，将待转发数据包按照第一交换机输出端口序号对应的输出端口发送至与第一交换机输出端口序号对应的输出端口连接的设备。

A method and system of data plane forwarding in data center network defined by software

【技术实现步骤摘要】
一种软件定义数据中心网络数据平面转发方法及系统
本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种软件定义数据中心网络数据平面转发方法及系统。
技术介绍
软件定义数据中心(SoftwareDefinedDatacenter，SDDC)是指通过软件方式实现整个数据中心内基础设施资源的抽象、池化、自动部署和管理，满足定制化、差异化的应用和业务需求，向用户提供云服务。其中，软件定义网络(SoftwareDefinedNetworking,SDN)将用于网络决策的控制平面与进行转发的数据平面相分离，并提供网络可编程能力用于加速网络创新。利用SDN搭建数据中心网络能够有效简化网络管理、提高网络利用率并实现数据流的细粒度调度，进一步提升数据中心的业务承载能力。目前，数据中心网络流量特征及OpenFlow协议依据流表进行查找和转发的处理机制在交换机流表空间、成本和能耗等方面存在限制因素。OpenFlow交换机通常采用三态内容存储器(TernaryContentAddressableMemory，TCAM)进行流表项存储。但其高成本、高能耗及容量受限等特点导致OpenFlow交换机流表结构不够灵活且无法有效处理突发流问题，极易引起网络延迟，增加硬件存储压力。同时，基于OpenFlow协议的SDN仅支持现有的数据报文协议转发，不支持新协议且无法主动增加未知协议。OpenFlow通过被动式增加字段以支持更多协议的方式会导致协议的臃肿和数据平面硬件的不断重新设计。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种克服上述问题之一或者至少部分地解决上述任一问题的软件定义数据中心网络数据平面转发方法及系统。为达到上述目的，本专利技术的技术方案具体是这样实现的：本专利技术的一个方面提供了一种软件定义数据中心网络数据平面转发方法，包括：第一交换机接收发送设备发送的数据包；第一交换机判断是否存在通信路径，如果不存在通信路径，向控制器发送获取通信路径控制指令；控制器接收通信路径控制指令，获取通信路径，根据通信路径生成源地址指令集，其中，通信路径至少包括第一交换机，源地址指令集包括第一交换机输出端口序号；控制器将源地址指令集发送至第一交换机；第一交换机将源地址指令集添加至数据包的包头，形成待转发数据包，将待转发数据包按照第一交换机输出端口序号对应的输出端口发送至与第一交换机输出端口序号对应的输出端口连接的设备。其中，通信路径还包括：第二交换机，第二交换机为与第一交换机输出端口序号对应的输出端口连接的设备；源地址指令集依次包括第一交换机输出端口序号和第二交换机输出端口序号；方法还包括：第二交换机接收待转发数据包，解析待转发数据包的包头，获取源地址指令集，将待转发数据包按照源地址指令集中第二交换机输出端口序号对应的输出端口发送至与第二交换机输出端口序号对应的输出端口连接的设备。其中，第一交换机输出端口序号为经过控制器的预设处理得到的，第二交换机输出端口序号为经过控制器的预设处理得到的。其中，方法还包括：第一交换机将数据包采用片上的BRAM进行队列缓冲；第二交换机将待转发数据包采用片上的BRAM进行队列缓冲。本专利技术另一方面提供了一种软件定义数据中心网络数据平面转发系统，包括：第一交换机，用于接收发送设备发送的数据包；判断是否存在通信路径，如果不存在通信路径，向控制器发送获取通信路径控制指令；控制器，用于接收通信路径控制指令，获取通信路径，根据通信路径生成源地址指令集，其中，通信路径至少包括第一交换机，源地址指令集包括第一交换机输出端口序号；将源地址指令集发送至第一交换机；第一交换机，还用于将源地址指令集添加至数据包的包头，形成待转发数据包，将待转发数据包按照第一交换机输出端口序号对应的输出端口发送至与第一交换机输出端口序号对应的输出端口连接的设备。其中，通信路径还包括：第二交换机，第二交换机为与第一交换机输出端口序号对应的输出端口连接的设备；源地址指令集依次包括第一交换机输出端口序号和第二交换机输出端口序号；系统还包括：第二交换机，用于接收待转发数据包，解析待转发数据包的包头，获取源地址指令集，将待转发数据包按照源地址指令集中第二交换机输出端口序号对应的输出端口发送至与第二交换机输出端口序号对应的输出端口连接的设备。其中，第一交换机输出端口序号为经过控制器的预设处理得到的，第二交换机输出端口序号为经过控制器的预设处理得到的。其中，第一交换机，还用于将数据包采用片上的BRAM进行队列缓冲；第二交换机，还用于将待转发数据包采用片上的BRAM进行队列缓冲由此可见，本专利技术实施例提供的软件定义数据中心网络数据平面转发方法及系统，设计一种应用在软件定义数据中心网络环境下的协议无关的源路由转发机制，使得转发硬件设备对数据报文协议及转发流程没有感知，通过统一源地址指令标签以支持任意转发协议和分组数据格式，网络行为完全由控制面负责定义并支持任意转发协议和分组数据格式，同时可以设计低造价可扩展的可编程网络交换机，通过识别源端控制的地址指令集实现流表无关的数据包转发操作，做到既保证硬件的转发速率，还能确保识别转发规则的灵活性。由此，本专利技术提供的源路由转发机制能够做到支持任意协议的特点并无需任何多余协议和字段，实现简单源路由转发并完成与硬件无关及弹性可扩展的转发过程，有效解决数据中心网络可扩展性问题；设计支持以上转发机制的网络交换机，新数据流时，无需下载流表项且转发过程不再需要查表操作，网络控制信令数量大幅减少，成本及能耗显著降低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的软件定义数据中心网络数据平面转发方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的软件定义数据中心网络数据平面转发方法的一种具体示意图；图3为本专利技术实施例提供的源路由转发方案同现有源路由协议的协议格式比较示意图；图4为本专利技术实施例提供的软件定义数据中心网络数据平面转发系统的结构示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。图1示出了本专利技术实施例提供的软件定义数据中心网络数据平面转发方法的流程图，参见图1，本专利技术实施例提供的软件定义数据中心网络数据平面转发方法，包括：S1，第一交换机接收发送设备发送的数据包。具体地，在实现本专利技术实施例提供的软件定义数据中心网络数据平面转发方法之前，先架构出软件定义数据中心网络数据平面转发系统，该系统至少包括：控制器和多个交换机，其中一个交换机连接发送设备。该与发送设备连接的交换机主要包括流表查找和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软件定义数据中心网络数据平面转发方法，其特征在于，包括：/n第一交换机接收发送设备发送的数据包；/n所述第一交换机判断是否存在通信路径，如果不存在通信路径，向控制器发送获取通信路径控制指令；/n所述控制器接收所述通信路径控制指令，获取通信路径，根据所述通信路径生成源地址指令集，其中，所述通信路径至少包括所述第一交换机，所述源地址指令集包括第一交换机输出端口序号；/n所述控制器将所述源地址指令集发送至所述第一交换机；/n所述第一交换机将所述源地址指令集添加至所述数据包的包头，形成待转发数据包，将所述待转发数据包按照所述第一交换机输出端口序号对应的输出端口发送至与所述第一交换机输出端口序号对应的输出端口连接的设备。/n

【技术特征摘要】
1.一种软件定义数据中心网络数据平面转发方法，其特征在于，包括：
第一交换机接收发送设备发送的数据包；
所述第一交换机判断是否存在通信路径，如果不存在通信路径，向控制器发送获取通信路径控制指令；
所述控制器接收所述通信路径控制指令，获取通信路径，根据所述通信路径生成源地址指令集，其中，所述通信路径至少包括所述第一交换机，所述源地址指令集包括第一交换机输出端口序号；
所述控制器将所述源地址指令集发送至所述第一交换机；
所述第一交换机将所述源地址指令集添加至所述数据包的包头，形成待转发数据包，将所述待转发数据包按照所述第一交换机输出端口序号对应的输出端口发送至与所述第一交换机输出端口序号对应的输出端口连接的设备。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信路径还包括：第二交换机，所述第二交换机为与所述第一交换机输出端口序号对应的输出端口连接的设备；
所述源地址指令集依次包括第一交换机输出端口序号和第二交换机输出端口序号；
方法还包括：
所述第二交换机接收所述待转发数据包，解析所述待转发数据包的包头，获取所述源地址指令集，将所述待转发数据包按照所述源地址指令集中第二交换机输出端口序号对应的输出端口发送至与所述第二交换机输出端口序号对应的输出端口连接的设备。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述第一交换机输出端口序号为经过所述控制器的预设处理得到的，所述第二交换机输出端口序号为经过所述控制器的预设处理得到的。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
所述第一交换机将所述数据包采用片上的BRAM进行队列缓冲；
所述第二交换机将所述待转发数据包采用片上的BRAM进行队列缓冲。
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【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，陈扬，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32