一种OpenFlow大规模流表聚合与加速查找方法技术

本发明专利技术设计了一种基于动作集树的流表聚合方法，其根据掩码将原始OpenFlow流表划分成若干个元组，然后通过构建或合成动作集树合并元组内外动作集可能不同的流表项。当流表进行插入或删除时，只聚合或拆分相关表项，以减小流表更新开销。进一步，本发明专利技术提供了一种OpenFlow大规模流表加速查找方法。该方法首先将流表项的内容字段分离出来采用DRAM存储，然后采用上述基于动作集树的流表聚合方法压缩流表的匹配字段，以使TCAM能够容纳绝大多数甚至所有流表项。当聚合后的流表仍超出TCAM容量时，将多数的活跃流存入TCAM，只有少数的空闲流存入SRAM，从而使大部分数据包能够直接命中TCAM实现快速转发。TCAM实现快速转发。

【技术实现步骤摘要】
一种OpenFlow大规模流表聚合与加速查找方法


[0001]本专利技术涉及一种基于动作集树的流表聚合方法，以及一种OpenFlow大规模流表聚合与加速查找方法。

技术介绍

[0002]软件定义网络(Software
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Defined Networking,SDN)作为一种创新网络架构，将逻辑控制功能从数据转发设备中解耦出来，构建逻辑上集中的SDN控制平面，进而向上层应用提供统一编程接口，从而大大提升网络的开放性、灵活性和可编程能力，成为迈向互联网未来最有前景的发展方向之一。SDN控制平面负责构建全局网络视图并制定流规则，进而通过以OpenFlow为代表的南向接口协议下发给数据平面的交换机，以指导网络数据包的转发行为。OpenFlow将各层网络协议首部的关键字段作为流表匹配字段，并引入通配符实现任意字段的组合，以灵活定义和管理不同粒度的网络流。由于TCAM存储器支持带通配符的三态数据查询，且具有并行查找整个数据集的能力，能在一个时钟周期内输出查找结果，因此OpenFlow交换机通常采用TCAM存储流表，以实现快速通配查找。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动作集树的OpenFlow流表聚合方法，该方法首先根据掩码将原始OpenFlow流表中的所有流表项划分至聚合流表内不同的元组中，然后在每个元组中不断选取匹配字段汉明距离为1的两条流表项进行合并，并将合并后的新流表项根据其掩码放置到对应的元组中继续聚合，直到无法聚合为止。在上述合并过程中，将所有流表项的动作集生成相应的动作集树，用于指导数据包的转发处理操作。2.根据权利要求1所述的一种基于动作集树的OpenFlow流表聚合方法，其特征在于，所述基于Trie树结构的动作集树，其设计如下：非叶子节点记录流表项合并时的比特位置信息，而叶子节点保存原始流表项的动作集和优先级，以用于数据包成功匹配聚合表项后确定对应的动作集。3.根据权利要求1和2所述的一种OpenFlow大规模流表加速查找方法，具体包括以下操作：a、OpenFlow分组转发操作每个到达OpenFlow交换机的数据包，通过查找流表匹配对应的流表项，进而根据其中的动作集进行转发；当一个数据包成功匹配SRAM子流表后，若其所属的流进入活跃状态，则需对该数据包所匹配表项进行转存操作。b、OpenFlow流表插入操作当OpenFlow交换机收到SDN控制器下发的带ADD命令的Flow_Mod消息时，需根据消息内容新建一条流表项，然后将其在OpenFlow子流表中进行聚合，并构建相应的动作集树；c、OpenFlow流表删除操作当OpenFlow交换机收到SDN控制器下发的带DELETE命令的Flow_Mod消息后，需删除对应的流表项；若待删除表项为聚合表项，则需对其进行拆分还原，再删除相应的流表项。4.根据权利要求3所述的OpenFlow大规模流表加速查找方法，其特征在于，所述OpenFlow分组转发操作，具体包括以下步骤：首先解析其首部字段，并提取其匹配字段，然后查找TCAM子流表；若查找成功，则根据匹配TCAM子表项中的索引值读取对应的DRAM子表项，进而查找其中的动作集(树)，最后按照找到的动作集转发处理数据包，并更新DRAM子表项中的计数器与时间戳等内容字段；若TCAM查找失败，则进一步查找SRAM子流表；若查找成功，则同样根据对应的DRAM子表项进行数据包转发处理和内容字段更新。此时，若该数据包所属的流进入活跃状态，则将该流从SRAM子流表转存到TCAM子流表；若TCAM和SRAM子流表查找均失败，则意味着该数据包属于一条新流，于是将该数据包信息封装成packet
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in消息发送给控制器，以请求控制器下发对应的流规则。5.根据权利要求4所述的OpenFlow分组转发操作，其特征在于，所述OpenFlow流表项转存操作，其转存思想如下：首先获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊兵，周浩，曾振国，袁月，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：