本發(fā)明涉及交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)層儲(chǔ)存領(lǐng)域，尤其涉及一種基于儲(chǔ)存端口的二層交換機(jī)儲(chǔ)存方法。

背景技術(shù)：

2009年，美國斯坦福大學(xué)clean state研究組提出一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系，軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)，通過將網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)層與控制層實(shí)現(xiàn)分離，提高網(wǎng)絡(luò)的可編程性，為核心網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用的創(chuàng)新提供了良好的平臺(tái)。近年來OpenFlow與POF(協(xié)議無感知)等技術(shù)相繼對(duì)SDN的思想進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，尤為一提的是POF技術(shù)不僅對(duì)已有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議具有良好的支持，還支持用戶自定義的任意的新協(xié)議。目前POF軟交換機(jī)與POF硬件交換機(jī)均已經(jīng)發(fā)布，開發(fā)人員可以很方便利用POF技術(shù)進(jìn)行一些新應(yīng)用的設(shè)計(jì)。POF交換機(jī)對(duì)接收到的每一個(gè)報(bào)文都將進(jìn)行匹配流表項(xiàng)里面所規(guī)定的指令，而流表的生成完全由控制器進(jìn)行控制，開發(fā)人員只需對(duì)控制器進(jìn)行編程，便能實(shí)現(xiàn)對(duì)接收到的幀的任意層執(zhí)行POF的指令集。

未來網(wǎng)絡(luò)將從現(xiàn)在的以IP為中心向以內(nèi)容為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)移，然而當(dāng)前的路由交換節(jié)點(diǎn)并不能支持對(duì)內(nèi)容的長(zhǎng)久緩存。由于路由交換節(jié)點(diǎn)并未對(duì)經(jīng)過的內(nèi)容進(jìn)行緩存，用戶每一次都需從內(nèi)容源提供商獲取感興趣的內(nèi)容服務(wù)，無疑會(huì)造成帶寬等資源的巨大浪費(fèi)。通過在轉(zhuǎn)發(fā)層支持?jǐn)?shù)據(jù)的存取，交換節(jié)點(diǎn)可以通過可配置的緩存策略，將網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過的流行度高的內(nèi)容緩存在本地，為以后的用戶提供就近服務(wù)，從而大大降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用以及內(nèi)容源節(jié)點(diǎn)的壓力。

本發(fā)明針對(duì)交換機(jī)不能對(duì)儲(chǔ)存設(shè)備進(jìn)行訪問控制的問題，提供了一種基于擴(kuò)展儲(chǔ)存端口支持二層交換機(jī)儲(chǔ)存的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了一種基于擴(kuò)展儲(chǔ)存端口的二層交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)層支持儲(chǔ)存的方法，使交換機(jī)在轉(zhuǎn)發(fā)層面實(shí)現(xiàn)了對(duì)儲(chǔ)存設(shè)備的訪問控制。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于儲(chǔ)存端口的二層交換機(jī)儲(chǔ)存方法，所述方法包括：

步驟1、具有儲(chǔ)存端口的交換機(jī)啟動(dòng)時(shí)，預(yù)先建立一個(gè)環(huán)形緩沖區(qū)；

步驟2、交換機(jī)接收儲(chǔ)存報(bào)文，提取儲(chǔ)存報(bào)文的凈荷部分，根據(jù)環(huán)形緩沖區(qū)儲(chǔ)存容量，確定是否將儲(chǔ)存報(bào)文的凈荷部分寫入緩存區(qū)；

步驟3、當(dāng)環(huán)形緩沖區(qū)儲(chǔ)存容量未滿，將儲(chǔ)存報(bào)文的凈荷部分寫入緩存區(qū)，并將環(huán)形緩沖區(qū)中的寫指針后移；

步驟4、交換機(jī)生成一個(gè)請(qǐng)求報(bào)文，儲(chǔ)存端口根據(jù)請(qǐng)求報(bào)文轉(zhuǎn)化為協(xié)議報(bào)文數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存設(shè)備進(jìn)入儲(chǔ)存準(zhǔn)備狀態(tài)；

步驟5、交換機(jī)根據(jù)儲(chǔ)存設(shè)備發(fā)送的反饋報(bào)文，確定環(huán)形緩沖區(qū)是否為空；

步驟6、當(dāng)環(huán)形緩沖區(qū)為不空，將環(huán)形緩沖區(qū)中的讀指針?biāo)赶虻木彌_區(qū)的凈荷部分提取出來，并放置在反饋報(bào)文的數(shù)據(jù)部分，將環(huán)形緩沖區(qū)的讀指針后移。

優(yōu)選地，當(dāng)環(huán)形緩沖區(qū)儲(chǔ)存容量已滿，反饋至交換機(jī)的控制單元，丟棄儲(chǔ)存報(bào)文。

優(yōu)選地，當(dāng)環(huán)形緩沖區(qū)為空，反饋至交換機(jī)的控制單元，丟棄儲(chǔ)存報(bào)文。

優(yōu)選地，環(huán)形緩沖區(qū)具有固定儲(chǔ)存容量。

優(yōu)選地，寫指針指向可輸入數(shù)據(jù)的空緩沖區(qū)。

優(yōu)選地，讀指針指向可提取數(shù)據(jù)的第一個(gè)滿緩存區(qū)。

優(yōu)選地，請(qǐng)求報(bào)文為讀請(qǐng)求、寫請(qǐng)求或刪除請(qǐng)求中的一種。

優(yōu)選地，交換機(jī)生成一個(gè)請(qǐng)求報(bào)文的方法具體包括：進(jìn)入交換機(jī)的二層幀,通過流表匹配后執(zhí)行流表項(xiàng)中的動(dòng)作,生成一個(gè)請(qǐng)求報(bào)文或控制器發(fā)送一個(gè)擴(kuò)展OpenFlow消息。

優(yōu)選地，基于儲(chǔ)存端口的二層交換機(jī)讀取方法，具體包括：

步驟1、交換機(jī)接收讀取報(bào)文，儲(chǔ)存端口根據(jù)請(qǐng)求報(bào)文轉(zhuǎn)化為協(xié)議報(bào)文數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存設(shè)備進(jìn)入儲(chǔ)存準(zhǔn)備狀態(tài)；

步驟2、交換機(jī)根據(jù)儲(chǔ)存設(shè)備發(fā)送的反饋報(bào)文，為儲(chǔ)存設(shè)備從儲(chǔ)存端口發(fā)送的包含內(nèi)容凈荷部分的報(bào)文加上協(xié)議頭部；

步驟3、將包含內(nèi)容凈荷部分的報(bào)文和協(xié)議頭部的報(bào)文從原來報(bào)文的進(jìn)入端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。

優(yōu)選地，協(xié)議為二層協(xié)議或iSCSI協(xié)議。

本發(fā)明提供的一種基于儲(chǔ)存端口的二層交換機(jī)儲(chǔ)存方法，通過帶儲(chǔ)存端口的二層交換機(jī)寫入數(shù)據(jù)到儲(chǔ)存設(shè)備，當(dāng)交換機(jī)接收到一個(gè)需要寫入的報(bào)文時(shí)，先將報(bào)文的凈荷部分放置在環(huán)形緩沖區(qū)中，然后產(chǎn)生一請(qǐng)求報(bào)文，并向儲(chǔ)存端口轉(zhuǎn)發(fā)，用于通知儲(chǔ)存設(shè)備就緒。經(jīng)過交換機(jī)與儲(chǔ)存設(shè)備的報(bào)文交互，交換機(jī)最終將環(huán)形緩存區(qū)當(dāng)前讀指針指向的凈荷提取出來從儲(chǔ)存端口轉(zhuǎn)發(fā)給儲(chǔ)存設(shè)備，完成報(bào)文的寫入。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于儲(chǔ)存端口的二層交換機(jī)儲(chǔ)存方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的SDN交換機(jī)、SDN控制器、儲(chǔ)存設(shè)備關(guān)系示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的交換機(jī)寫入內(nèi)容到儲(chǔ)存設(shè)備示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的交換機(jī)從儲(chǔ)存設(shè)備讀取內(nèi)容示意圖。

具體實(shí)施方式

POF交換機(jī)相比其他交換機(jī)具有更高的靈活性和可編程性，下面以POF交換機(jī)為例，現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明所提供的提供一種基于擴(kuò)展儲(chǔ)存端口實(shí)現(xiàn)二層交換機(jī)在轉(zhuǎn)發(fā)層支持儲(chǔ)存的方法作進(jìn)一步闡述。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于儲(chǔ)存端口的二層交換機(jī)儲(chǔ)存方法流程圖。圖1所示，該方法包括：

S101、具有儲(chǔ)存端口的交換機(jī)啟動(dòng)時(shí)，預(yù)先建立一個(gè)環(huán)形緩沖區(qū)；

具體地，儲(chǔ)存端口既可對(duì)應(yīng)邏輯上的端口，也可對(duì)應(yīng)物理上的端口、可以配置，也可以固化；對(duì)于可配置的儲(chǔ)存端口，既可以支持靜態(tài)配置，也可以支持動(dòng)態(tài)配置，如對(duì)于SDN(軟件定義內(nèi)容網(wǎng)絡(luò))交換機(jī)可以通過SDN控制器進(jìn)行配置。帶儲(chǔ)存端口的交換機(jī)在啟動(dòng)時(shí)預(yù)先建立一個(gè)環(huán)形緩沖區(qū)。

S102、交換機(jī)接收儲(chǔ)存報(bào)文，提取儲(chǔ)存報(bào)文的凈荷部分，根據(jù)環(huán)形緩沖區(qū)儲(chǔ)存容量，確定是否將儲(chǔ)存報(bào)文的凈荷部分寫入緩存區(qū)；

具體地，當(dāng)交換機(jī)收到一個(gè)需要寫入到儲(chǔ)存設(shè)備的報(bào)文后，提取報(bào)文的凈荷部分，檢查環(huán)形緩沖區(qū)是否已滿。

S103、當(dāng)環(huán)形緩沖區(qū)儲(chǔ)存容量未滿，將儲(chǔ)存報(bào)文的凈荷部分寫入緩存區(qū)，并將環(huán)形緩沖區(qū)中的寫指針后移；

具體地，環(huán)形緩沖區(qū)若不滿，則將報(bào)文的凈荷部分寫入到緩存區(qū)中，同時(shí)將環(huán)形緩沖區(qū)中的寫指針后移；環(huán)形緩沖區(qū)若滿，則將通知控制器(對(duì)于SDN交換機(jī)來說)，環(huán)形緩存區(qū)已滿，丟棄該報(bào)文。

S104、交換機(jī)生成一個(gè)請(qǐng)求報(bào)文，儲(chǔ)存端口根據(jù)請(qǐng)求報(bào)文轉(zhuǎn)化為協(xié)議報(bào)文數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存設(shè)備進(jìn)入儲(chǔ)存準(zhǔn)備狀態(tài)；

具體地，交換機(jī)產(chǎn)生一個(gè)報(bào)文，指明請(qǐng)求操作類型(讀、寫、刪除等，這 里為寫請(qǐng)求)，然后向儲(chǔ)存端口轉(zhuǎn)發(fā)，儲(chǔ)存端口的驅(qū)動(dòng)將寫請(qǐng)求報(bào)文轉(zhuǎn)化為約定的協(xié)議報(bào)文數(shù)據(jù)(如采用自定義的二層協(xié)議或iSCSI協(xié)議等)，用于通知儲(chǔ)存設(shè)備進(jìn)入寫準(zhǔn)備狀態(tài)。另外，進(jìn)入交換機(jī)的二層幀,通過流表匹配后執(zhí)行流表項(xiàng)中的動(dòng)作(即生成一個(gè)請(qǐng)求報(bào)文)或控制器發(fā)送一個(gè)擴(kuò)展OpenFlow消息,交換機(jī)調(diào)用此方法生成一個(gè)請(qǐng)求報(bào)文等。

S105、交換機(jī)根據(jù)儲(chǔ)存設(shè)備發(fā)送的反饋報(bào)文，確定環(huán)形緩沖區(qū)是否為空；

S106、當(dāng)環(huán)形緩沖區(qū)為不空，將環(huán)形緩沖區(qū)中的讀指針?biāo)赶虻木彌_區(qū)的凈荷部分提取出來，并放置在反饋報(bào)文的數(shù)據(jù)部分，將環(huán)形緩沖區(qū)的讀指針后移。

具體地，交換機(jī)收到儲(chǔ)存設(shè)備的“寫就緒”報(bào)文后，檢查環(huán)形緩沖區(qū)是否為空，若不為空，則將環(huán)形緩沖區(qū)的讀指針?biāo)赶虻木彌_區(qū)的凈荷部分提取出來，并將提取出來的凈荷部分放置在“寫就緒”報(bào)文的數(shù)據(jù)部分，操作完成后將環(huán)形緩存區(qū)的讀指針后移；若為空，則將通知控制器(對(duì)于SDN交換機(jī)來說)，環(huán)形緩存區(qū)為空，丟棄該報(bào)文。

優(yōu)選地，環(huán)形緩沖區(qū)具有固定儲(chǔ)存容量。

具體地，環(huán)形緩沖區(qū)是在交換機(jī)啟動(dòng)時(shí)預(yù)先分配的，具有固定大小。

優(yōu)選地，寫指針指向可輸入數(shù)據(jù)的空緩沖區(qū)。

優(yōu)選地，讀指針指向可提取數(shù)據(jù)的第一個(gè)滿緩存區(qū)。

具體地，環(huán)形緩沖區(qū)維護(hù)2個(gè)指針，讀指針與寫指針，其中讀指針始終指向可以提取數(shù)據(jù)的第一個(gè)滿緩存區(qū)，寫指針始終指向可以輸入數(shù)據(jù)的一個(gè)空緩沖區(qū)。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的SDN交換機(jī)、SDN控制器、儲(chǔ)存設(shè)備關(guān)系示意圖。如圖2所示，首先要確定交換機(jī)需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)中哪一種類型的數(shù)據(jù)包進(jìn)行緩存，這可以通過對(duì)控制器進(jìn)行編程來實(shí)現(xiàn)。在本場(chǎng)景中，假定交換機(jī)與儲(chǔ)存設(shè)備之間的通信協(xié)議為SSCP協(xié)議，假定交換機(jī)采用以太網(wǎng)報(bào)文，在以太網(wǎng) 報(bào)文中CCN(內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò))對(duì)應(yīng)的EtherType為0x0011，EtherType后1個(gè)字節(jié)表示數(shù)據(jù)包的類型字段Type，其中類型Type字段0x01字段代表興趣包，類型Type字段0x02代表內(nèi)容包，控制器在下發(fā)給交換機(jī)的流表中配置類型為EtherType為0x0011，Type為0x02的內(nèi)容包需要寫入到儲(chǔ)存設(shè)備中，EtherType為0x0011，Type為0x01的興趣包需要從儲(chǔ)存設(shè)備中讀取內(nèi)容。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的交換機(jī)寫入內(nèi)容到儲(chǔ)存設(shè)備示意圖。如圖3所示，在一個(gè)例子中，交換機(jī)接收到EtherType為0x0011，Type為0x02的內(nèi)容包。交換機(jī)將執(zhí)行匹配流表中的指令，這些指令包括：(1)對(duì)環(huán)形緩沖區(qū)操作的指令：將會(huì)提取內(nèi)容包中的凈荷部分寫入到緩存區(qū)中；(2)向儲(chǔ)存設(shè)備發(fā)起初始請(qǐng)求(包括讀，寫，刪除等操作)的指令：通知儲(chǔ)存設(shè)備進(jìn)入寫請(qǐng)求階段。儲(chǔ)存設(shè)備的請(qǐng)求分發(fā)線程收到類型為寫請(qǐng)求的SSCP報(bào)文后將報(bào)文放入到寫請(qǐng)求隊(duì)列中。儲(chǔ)存設(shè)備的請(qǐng)求處理線程將從寫請(qǐng)求隊(duì)列中取出一個(gè)請(qǐng)求，同時(shí)將儲(chǔ)存設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)從WAIT_REQUEST狀態(tài)更改為Prepare_Write狀態(tài)，經(jīng)過一組報(bào)文的交互后，交換機(jī)最終收到儲(chǔ)存設(shè)備的“寫就緒”報(bào)文，此時(shí)交換機(jī)將從環(huán)形緩沖區(qū)中取出報(bào)文凈荷放置在“寫就緒”報(bào)文的數(shù)據(jù)部分，并通過儲(chǔ)存端口轉(zhuǎn)發(fā)給儲(chǔ)存設(shè)備，儲(chǔ)存設(shè)備收到該報(bào)文后完成報(bào)文的真正寫入。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的交換機(jī)從儲(chǔ)存設(shè)備讀取內(nèi)容示意圖。如圖4所示，在一個(gè)例子中，交換機(jī)接收到EtherType為0x0011，Type為0x01的興趣包。交換機(jī)將執(zhí)行匹配流表中的指令，這些指令包括，向儲(chǔ)存設(shè)備發(fā)起初始請(qǐng)求(包括讀、寫、刪除等操作)的指令：通知儲(chǔ)存設(shè)備進(jìn)入讀請(qǐng)求階段。儲(chǔ)存設(shè)備的請(qǐng)求分發(fā)線程將收到類型為讀請(qǐng)求的SSCP報(bào)文后將報(bào)文放入到讀請(qǐng)求隊(duì)列中。儲(chǔ)存設(shè)備的請(qǐng)求處理線程將從讀請(qǐng)求隊(duì)列中取出一個(gè)請(qǐng)求，同時(shí)將儲(chǔ)存設(shè)備的狀態(tài)的當(dāng)前狀態(tài)從WAIT_REQUEST狀態(tài)更改為Prepare_Read狀態(tài)，經(jīng)過一組報(bào)文的交互后，儲(chǔ)存設(shè)備將讀取的內(nèi)容放入到“讀完成”報(bào)文的數(shù)據(jù)部分，交換機(jī)收到此報(bào)文后加上CCN協(xié)議頭部，然后從興趣包進(jìn)入 端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。

專業(yè)人員應(yīng)該還可以進(jìn)一步意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)儲(chǔ)存器(RAM)、內(nèi)存、只讀儲(chǔ)存器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動(dòng)磁盤、CD-ROM、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的儲(chǔ)存介質(zhì)中。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。