本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于SDN的虛擬網(wǎng)絡(luò)單鏈路故障恢復(fù)方法及系統(tǒng)?？蓱?yīng)用于數(shù)據(jù)中心和廣域網(wǎng)在產(chǎn)生單鏈路故障時(shí)進(jìn)行快速恢復(fù)。

背景技術(shù)：

虛擬網(wǎng)絡(luò)由于鏈路頻繁的建立和撤銷，很容易產(chǎn)生鏈路故障，在故障中占大部分的是單鏈路故障，大約占全部故障的70%左右，解決單鏈路故障問題有很大的現(xiàn)實(shí)意義。原有的單鏈路故障恢復(fù)單純依靠冗余鏈路，只能對關(guān)鍵鏈路進(jìn)行保護(hù)，而且設(shè)置冗余鏈路造成的資源浪費(fèi)很大，無法靈活的實(shí)現(xiàn)鏈路故障恢復(fù)。

軟件定義網(wǎng)絡(luò)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)路由器/交換機(jī)數(shù)據(jù)平面和控制平面的分離,控制平面提供對新架構(gòu)協(xié)議、新服務(wù)應(yīng)用的支持,數(shù)據(jù)平面則實(shí)現(xiàn)自定義的包轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)作,這樣可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)自定義數(shù)據(jù)包,同時(shí)更好地保證數(shù)據(jù)平面性能，只需利用SDN的基本功能，就可以實(shí)現(xiàn)對虛擬網(wǎng)絡(luò)的全局管理，應(yīng)用與虛擬網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)領(lǐng)域，可以快速的根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息對故障部分進(jìn)行定位并利用現(xiàn)有資源重新計(jì)算可用的鏈路已進(jìn)行故障回復(fù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于SDN的虛擬網(wǎng)絡(luò)單鏈路故障恢復(fù)方法及系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。通過對虛擬網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵鏈路設(shè)置冗余，同時(shí)利用SDN的技術(shù)在非關(guān)鍵單鏈路失效時(shí)重新計(jì)算鏈路，實(shí)現(xiàn)了占虛擬網(wǎng)絡(luò)故障大部分的單鏈路故障恢復(fù)功能，并兼顧了關(guān)鍵鏈路的重點(diǎn)保護(hù)、資源的消耗以及全局的可靠性。能夠?qū)φ继摂M網(wǎng)絡(luò)故障中大部分份額的單鏈路故障進(jìn)行回復(fù)，保證虛擬網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

基于SDN的虛擬網(wǎng)絡(luò)單鏈路故障恢復(fù)方法，通過在建立虛擬網(wǎng)絡(luò)時(shí)對一些關(guān)鍵的鏈路直接設(shè)置源地址和目的地址相同的冗余鏈路，在關(guān)鍵鏈路產(chǎn)生故障時(shí)直接用冗余鏈路進(jìn)行故障恢復(fù)，減少了重新計(jì)算路徑的過程，保證了關(guān)鍵業(yè)務(wù)的可靠執(zhí)行，具體步驟如下：

步驟1：在虛擬網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置冗余鏈路；

步驟2：當(dāng)鏈路失效時(shí)，首先查看冗余鏈路的可用性，如可用，使用冗余鏈路代替失效鏈路；

2.1、鏈路發(fā)生故障時(shí)，獲取故障鏈路信息，包括源地址和目的地址以及故障鏈路的帶寬；

2.2、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)庫中的冗余鏈路信息，查找是否有滿足要求的冗余鏈路可以用作故障恢復(fù)；

2.3、如果有可用冗余鏈路則用SDN控制器下發(fā)流表，將要轉(zhuǎn)發(fā)到故障鏈路上的流量轉(zhuǎn)發(fā)到冗余鏈路上去，如果沒有可用鏈路則轉(zhuǎn)到步驟3；

步驟3：如果沒有冗余鏈路或者鏈路帶寬不滿足要求，去除失效鏈路，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息重新計(jì)算恢復(fù)鏈路，使恢復(fù)鏈路代替故障鏈路；

3.1、獲取故障鏈路的信息，包括源地址和目的地址以及故障鏈路的帶寬；

3.2 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)庫中的信息以及故障鏈路的信息，使用最短路徑算法，計(jì)算滿足帶寬要求的可用的恢復(fù)鏈路；

3.3 如果能夠計(jì)算得出恢復(fù)鏈路，根據(jù)計(jì)算出的恢復(fù)鏈路，使用SDN控制器下發(fā)流表，將故障鏈路的流量轉(zhuǎn)發(fā)到恢復(fù)鏈路上，如果不能計(jì)算出滿足要求的恢復(fù)鏈路，則匯報(bào)故障恢復(fù)失敗。

所述的在虛擬網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置冗余鏈路時(shí)，根據(jù)鏈路優(yōu)先級(jí)，為關(guān)鍵鏈路設(shè)置冗余鏈路。

所述的使用冗余鏈路代替失效鏈路時(shí)，使用SDN將失效鏈路的流量遷移到冗余鏈路上。

所述的使用SDN將失效鏈路的流量遷移的步驟是：

A1、通過控制器檢測是否有源地址和目的地址與失效鏈路相同的鏈路；

A2、檢查帶寬是否滿足要求；

A3、修改流表，將失效鏈路的流量遷移到冗余鏈路上；在滿足限制條件如帶寬等要求的情況下，將流量遷移到冗余鏈路上；當(dāng)流量遷移方法找不到冗余鏈路時(shí)，或冗余鏈路的帶寬不能滿足要求時(shí)，控制器統(tǒng)計(jì)全局拓?fù)淝闆r和鏈路剩余帶寬，重新計(jì)算路徑并將流量遷移到計(jì)算得出的鏈路上。

使用最短路徑算法計(jì)算端點(diǎn)和失效鏈路相同，并且?guī)挐M足要求的鏈路，用新鏈路代替失效鏈路；如果不能得出符合要求的鏈路，則故障恢復(fù)失敗。

本發(fā)明的另一目的在提供一種基于SDN的虛擬網(wǎng)絡(luò)單鏈路故障恢復(fù)系統(tǒng)，包括SDN控制器，用于下發(fā)流表，控制故障恢復(fù)策略；若干個(gè)相連的SDN交換設(shè)備，分別與SDN控制器相連，接收控制器下發(fā)的流表；網(wǎng)絡(luò)信息采集器，配合SDN控制器收集網(wǎng)絡(luò)信息，尤其是帶寬信息；恢復(fù)策略引擎，根據(jù)故障鏈路的情況判斷如何恢復(fù)鏈路，在沒有冗余鏈路的情況下，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)信息收集器提供的網(wǎng)絡(luò)信息，計(jì)算恢復(fù)鏈路。

本發(fā)明的有益效果在于：實(shí)現(xiàn)了占虛擬網(wǎng)絡(luò)故障大部分的單鏈路故障恢復(fù)功能，并兼顧了關(guān)鍵鏈路的重點(diǎn)保護(hù)、資源的消耗以及全局的可靠性。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明的基于SDN的虛擬網(wǎng)絡(luò)單鏈路故障恢復(fù)方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明的基于SDN的虛擬網(wǎng)絡(luò)單鏈路故障恢復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容及其具體實(shí)施方式。

參見圖1所示，本發(fā)明的基于SDN的虛擬網(wǎng)絡(luò)單鏈路故障恢復(fù)方法，前提為虛擬網(wǎng)絡(luò)部署在純SDN環(huán)境下即所有網(wǎng)絡(luò)的交換設(shè)備均為SDN交換設(shè)備并和控制器相連，基于以上條件，系統(tǒng)獲取全網(wǎng)視圖，在發(fā)生故障的時(shí)候進(jìn)行故障恢復(fù)。解決了虛擬網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)頻率最大的單鏈路故障問題，通過在建立虛擬網(wǎng)絡(luò)時(shí)對一些關(guān)鍵的鏈路直接設(shè)置源地址和目的地址相同的冗余鏈路，在關(guān)鍵鏈路產(chǎn)生故障時(shí)直接用冗余鏈路進(jìn)行故障恢復(fù)，減少了重新計(jì)算路徑的過程，保證了關(guān)鍵業(yè)務(wù)的可靠執(zhí)行。通過對關(guān)鍵鏈路設(shè)置冗余鏈路，在失效時(shí)直接替換以保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)的可靠性；對非關(guān)鍵業(yè)務(wù)，使用最短路徑算法重新計(jì)算可用路徑；使用控制器下發(fā)流表將故障鏈路流量遷移到備份鏈路上去。該方法保證了關(guān)鍵業(yè)務(wù)的可靠性，同時(shí)在保證全局可用性的情況下兼顧了資源的利用率，利用SDN網(wǎng)絡(luò)可編程的靈活特性減少了冗余鏈路的設(shè)置數(shù)量，節(jié)約了寶貴的帶寬資源。以交換設(shè)備為交換機(jī)為例，本發(fā)明的具體步驟如下：配置SDN交換設(shè)備和控制器，對虛擬網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境進(jìn)行設(shè)置；

步驟1：設(shè)置虛擬網(wǎng)絡(luò)，在虛擬網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置冗余鏈路；在關(guān)鍵鏈路上設(shè)置冗余鏈路以保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)的可靠性，冗余鏈路由網(wǎng)絡(luò)工作人員根據(jù)需求提前設(shè)置，冗余鏈路的信息保存在網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)庫中

步驟2：在鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，檢查是否有冗余鏈路，如果有且冗余鏈路的帶寬滿足要求，使用冗余鏈路進(jìn)行故障恢復(fù)；

2.1、鏈路發(fā)生故障時(shí)，獲取故障鏈路信息，包括源地址和目的地址以及故障鏈路的帶寬；

2.2、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)庫中的冗余鏈路信息，查找是否有滿足要求的冗余鏈路可以用作故障恢復(fù)；

2.3、如果有可用冗余鏈路則用SDN控制器下發(fā)流表，將要轉(zhuǎn)發(fā)到故障鏈路上的流量轉(zhuǎn)發(fā)到冗余鏈路上去，如果沒有可用鏈路則轉(zhuǎn)到步驟3；

步驟3：如果沒有冗余鏈路或者鏈路帶寬不滿足要求，去除失效鏈路，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息重新計(jì)算恢復(fù)鏈路，使恢復(fù)鏈路代替故障鏈路；

3.1、獲取故障鏈路的信息，包括源地址和目的地址以及故障鏈路的帶寬；

3.2 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)庫中的信息以及故障鏈路的信息，使用最短路徑算法，計(jì)算滿足帶寬要求的可用的恢復(fù)鏈路；

3.3 如果能夠計(jì)算得出恢復(fù)鏈路，根據(jù)計(jì)算出的恢復(fù)鏈路，使用SDN控制器下發(fā)流表，將故障鏈路的流量轉(zhuǎn)發(fā)到恢復(fù)鏈路上，如果不能計(jì)算出滿足要求的恢復(fù)鏈路，則匯報(bào)故障恢復(fù)失敗。

步驟4：將故障恢復(fù)的結(jié)果匯報(bào)給恢復(fù)策略引擎，如果成功則更新全局網(wǎng)絡(luò)信息，如果恢復(fù)失敗則視情況采用減少帶寬要求或者更換計(jì)算恢復(fù)鏈路的策略。

所述的在虛擬網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置冗余鏈路時(shí)，根據(jù)鏈路優(yōu)先級(jí)，為關(guān)鍵鏈路設(shè)置冗余鏈路。

所述的使用冗余鏈路代替失效鏈路時(shí)，使用SDN將失效鏈路的流量遷移到冗余鏈路上。

所述的使用SDN將失效鏈路的流量遷移的步驟是：

A1、通過控制器檢測是否有源地址和目的地址與失效鏈路相同的鏈路；

A2、檢查帶寬是否滿足要求；

A3、修改流表，將失效鏈路的流量遷移到冗余鏈路上；在滿足限制條件如帶寬等要求的情況下，將流量遷移到冗余鏈路上；當(dāng)流量遷移方法找不到冗余鏈路時(shí)，或冗余鏈路的帶寬不能滿足要求時(shí)，控制器統(tǒng)計(jì)全局拓?fù)淝闆r和鏈路剩余帶寬，重新計(jì)算路徑并將流量遷移到計(jì)算得出的鏈路上。

使用最短路徑算法計(jì)算端點(diǎn)和失效鏈路相同，并且?guī)挐M足要求的鏈路，用新鏈路代替失效鏈路；如果不能得出符合要求的鏈路，則故障恢復(fù)失敗。

對非關(guān)鍵鏈路，不設(shè)置冗余鏈路，利用SDN可對網(wǎng)絡(luò)編程的特性，計(jì)算可用鏈路并利用流量遷移方法將故障鏈路的流量遷移到計(jì)算出的流量上去，具體實(shí)施方法如下：

B1.去除物理網(wǎng)絡(luò)中的故障鏈路，根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的可用資源，生成網(wǎng)絡(luò)資源圖；

B2.根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源圖，計(jì)算源地址和目的地址和故障鏈路一致，帶寬滿足要求的鏈路，作為恢復(fù)鏈路；

B3.使用上面提到的流量遷移方法將故障鏈路的流量遷移到恢復(fù)鏈路上去。

參見圖2所示，本發(fā)明的基于SDN的虛擬網(wǎng)絡(luò)單鏈路故障恢復(fù)系統(tǒng)，包括SDN控制器，用于下發(fā)流表，控制故障恢復(fù)策略；若干個(gè)相連的SDN交換設(shè)備，分別與SDN控制器相連，接收控制器下發(fā)的流表；網(wǎng)絡(luò)信息采集器，配合SDN控制器收集網(wǎng)絡(luò)信息，尤其是帶寬信息；恢復(fù)策略引擎，根據(jù)故障鏈路的情況判斷如何恢復(fù)鏈路，在沒有冗余鏈路的情況下，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)信息收集器提供的網(wǎng)絡(luò)信息，計(jì)算恢復(fù)鏈路。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種基于SDN的虛擬網(wǎng)絡(luò)單鏈路故障恢復(fù)方法及系統(tǒng)，在虛擬網(wǎng)絡(luò)的故障恢復(fù)中引入了SDN，能夠靈活的實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)可靠性，在全局可靠的情況下，保證了關(guān)鍵鏈路的快速恢復(fù)，同時(shí)，也兼顧了可靠性和網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡對本發(fā)明所作的任何修改、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)。