本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種基于子路徑串接的sdn流控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

sdn將網(wǎng)絡(luò)控制平面從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面分離出來(lái)，在全局網(wǎng)絡(luò)視角和全局流狀態(tài)信息下管理網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理和減少運(yùn)維費(fèi)用，從而促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新和演變。

將sdn應(yīng)用于ip骨干網(wǎng)流控，sdn理論上能夠?yàn)槊織l業(yè)務(wù)流單獨(dú)配置路由路徑，但是，由于ip骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)量龐大，sdn需要維護(hù)并下發(fā)數(shù)目龐大的流表項(xiàng)，交換機(jī)也需要存儲(chǔ)大量的流表項(xiàng)。此外，由于ip骨干網(wǎng)交換機(jī)/路由器地域分布廣，路由路徑的配置和重配置生效時(shí)間較慢。

為減少交換機(jī)流表項(xiàng)與加速路徑配置，使得sdn適用于ip骨干網(wǎng)流控，本專利提出了一種利用mpls實(shí)現(xiàn)子路徑串接的方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于子路徑串接的sdn流控系統(tǒng)，通過搭建sdn流量調(diào)度架構(gòu)，減少了路由器流表數(shù)目，提高全網(wǎng)質(zhì)量。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種基于子路徑串接的sdn流控系統(tǒng)，其特征在于，包括：

一流控app模塊，包括數(shù)據(jù)庫(kù)與流控模塊；

所述的數(shù)據(jù)庫(kù)提供包含流量控制的相關(guān)信息，該信息由sdn控制器中的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)模塊和鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊遞交；

所述的流控模塊根據(jù)實(shí)際需要和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)設(shè)計(jì)相應(yīng)的流量控制功能，同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)規(guī)劃出符合流控目標(biāo)路由路徑，執(zhí)行流控app模塊的任意的流量控制功能；

流控模塊對(duì)業(yè)務(wù)流的路由路徑優(yōu)化并輸出目標(biāo)路由路徑后，再由流控模塊通過北向接口將目標(biāo)路由路徑提交到sdn控制器；

一sdn控制器，包括拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)模塊，鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，子路徑模塊，路徑轉(zhuǎn)換模塊和表項(xiàng)規(guī)則下發(fā)模塊；

所述的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)模塊用于獲取全網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊匯聚所有鏈路相關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)流量控制相關(guān)的全網(wǎng)信息的維護(hù)，同時(shí)將這些網(wǎng)絡(luò)信息遞交到流控app模塊的數(shù)據(jù)庫(kù)保存；

所述的子路徑模塊利用全網(wǎng)信息，按照一定規(guī)則計(jì)算子路徑集，并維護(hù)所有選取的子路徑信息，再將所有的子路徑遞交給表項(xiàng)規(guī)則下發(fā)模塊；；

所述的路徑轉(zhuǎn)換模塊將來(lái)自上層流控app模塊的需求路由路徑與子路徑模塊的子路徑信息，根據(jù)一定設(shè)計(jì)原則挑選一組子路徑串接出請(qǐng)求的路由路徑，形成子路徑序列，再將子路徑序列遞交給表項(xiàng)規(guī)則下發(fā)模塊；

所述的表項(xiàng)規(guī)則下發(fā)模塊將子路徑或子路徑序列轉(zhuǎn)換成流表規(guī)則，并通過openflow協(xié)議將流表規(guī)則下發(fā)到相應(yīng)的邊緣交換機(jī)；

一網(wǎng)絡(luò)基站設(shè)施，包含支持sdn的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備和物理鏈路；主要是利用mpls協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包攜帶子路徑信息并傳遞數(shù)據(jù)包，以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息的采集；

其中，sdn的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備通過南向接口與sdn控制器進(jìn)行信息的交互，具體的講，sdn的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備通過openflow協(xié)議向sdn控制器匯報(bào)請(qǐng)求的網(wǎng)絡(luò)信息；對(duì)于sdn控制器通過openflow協(xié)議下發(fā)的流表規(guī)則，sdn的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備將其安裝在轉(zhuǎn)發(fā)表中。

本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明一種基于子路徑串接的sdn流控系統(tǒng)，通過引入子路徑，將路徑轉(zhuǎn)化為子路徑串接的形式，使得網(wǎng)絡(luò)可以靈活控制網(wǎng)絡(luò)流量。同時(shí)，由于引入了子路徑，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化時(shí)，只需要修改入邊緣路由器的子路徑序列即可實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制，提高了路徑更新速度，并且引入子路徑減少了交換機(jī)上需要安裝的轉(zhuǎn)發(fā)流表數(shù)目，提高了可擴(kuò)展性。

同時(shí)，本發(fā)明一種基于子路徑串接的sdn流控系統(tǒng)還具有以下有益效果：

(1)、通過引入子路徑串接路徑的方案，大幅減少了交換機(jī)上需要安裝的轉(zhuǎn)發(fā)流表項(xiàng)數(shù)目，提高了sdn應(yīng)用于ip流控的可擴(kuò)展性；

(2)、通過引入子路徑轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，提高路徑建立/更新的響應(yīng)速度，減少路徑建立/更新的控制開銷，便于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的流控功能；

(3)、通過設(shè)計(jì)三層sdn流控路徑配置方案，將上層流控功能與控制器路徑轉(zhuǎn)換功能獨(dú)立開來(lái)，便于實(shí)際部署。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于子路徑串接的sdn流控系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式架構(gòu)圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。

實(shí)施例

為了方便描述，先對(duì)具體實(shí)施方式中出現(xiàn)的相關(guān)專業(yè)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行說明：

sdn(software-definednetworkrouting)：軟件定義網(wǎng)絡(luò)；

ip(internetprotocol)：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；

app(application)：應(yīng)用；

mpls(multi-protocollabelswitching)：多協(xié)議標(biāo)簽交換；

圖1是本發(fā)明基于子路徑串接的sdn流控系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式架構(gòu)圖。

在本實(shí)施例中，如圖1所示，本發(fā)明一種基于子路徑串接的sdn流控系統(tǒng)，包括：流控app模塊、sdn控制器和網(wǎng)絡(luò)基站設(shè)施。

流控app模塊又包括數(shù)據(jù)庫(kù)與流控模塊，主要用于對(duì)業(yè)務(wù)流的路由路徑優(yōu)化并輸出目標(biāo)路由路徑后，再由流控模塊通過北向接口將目標(biāo)路由路徑提交到sdn控制器。

其中，數(shù)據(jù)庫(kù)提供包含流量控制的相關(guān)信息，該信息由sdn控制器中的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)模塊和鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊遞交；其中，拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)模塊只在網(wǎng)絡(luò)初始化的階段執(zhí)行一次，維護(hù)靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)生命周期執(zhí)行，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行信息。

流控模塊根據(jù)實(shí)際需要和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)設(shè)計(jì)相應(yīng)的流量控制功能，同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)(如最小化最大網(wǎng)絡(luò)鏈路利用率，最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量等)，為已有業(yè)務(wù)流規(guī)劃路由路徑，執(zhí)行流控app模塊的任意的流量控制功能。比如當(dāng)出現(xiàn)熱點(diǎn)鏈路時(shí)，流控模塊遷移熱點(diǎn)鏈路流量到較空閑的鏈路以避免擁塞，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)低負(fù)載時(shí)，流控模塊聚合低負(fù)載鏈路流量到網(wǎng)絡(luò)部分鏈路以關(guān)閉空閑設(shè)備節(jié)省能耗。

sdn控制器又包括拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)模塊，鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，子路徑模塊，路徑轉(zhuǎn)換模塊和表項(xiàng)規(guī)則下發(fā)模塊。

拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)模塊用于獲取全網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊匯聚所有鏈路相關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)(如流量，故障等)，實(shí)現(xiàn)流量控制相關(guān)的全網(wǎng)信息的維護(hù)，同時(shí)這些網(wǎng)絡(luò)信息將被遞交到流控app模塊的數(shù)據(jù)庫(kù)保存；

子路徑模塊利用全網(wǎng)信息，按照如下規(guī)則：限制路徑跳數(shù)、覆蓋網(wǎng)絡(luò)常用路徑等來(lái)計(jì)算子路徑集，并維護(hù)所有選取的子路徑信息，然后，子路徑模塊觸發(fā)表項(xiàng)規(guī)則下發(fā)模塊將所有子路徑轉(zhuǎn)換為流表的形式并下發(fā)到sdn的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備；子路徑模塊在網(wǎng)絡(luò)初始化階段執(zhí)行，子路徑集一旦建立，一般不隨著網(wǎng)絡(luò)流量的到達(dá)和離去動(dòng)態(tài)變化，但是，sdn控制器可以根據(jù)需要(如鏈路故障場(chǎng)景)或定期地運(yùn)行該模塊以更新子路徑集。

路徑轉(zhuǎn)換模塊將來(lái)自上層流控app模塊的需求路由路徑與子路徑模塊的子路徑信息，根據(jù)一定設(shè)計(jì)原則(如最小化串接子路徑數(shù)目)挑選一組子路徑串接出請(qǐng)求的路由路徑，形成子路徑序列，再將子路徑序列遞交給表項(xiàng)規(guī)則下發(fā)模塊；

表項(xiàng)規(guī)則下發(fā)模塊將子路徑所對(duì)應(yīng)的子路徑序列轉(zhuǎn)換成流表規(guī)則，并通過openflow協(xié)議將流表規(guī)則下發(fā)到相應(yīng)的邊緣交換機(jī)；具體的說，，流表下發(fā)模塊向此子路徑上的所有轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備下發(fā)用于指示此子路徑路由的流表；對(duì)于子路徑序列，流表下發(fā)模塊僅向此子路徑對(duì)應(yīng)的入邊緣轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備下發(fā)包含子路徑序列的流表；

網(wǎng)絡(luò)基站設(shè)施，包含支持sdn的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備和物理鏈路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的傳遞以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息的采集；sdn的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備通過南向接口與sdn控制器進(jìn)行信息的交互；具體地，sdn的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備通過openflow協(xié)議向sdn控制器匯報(bào)請(qǐng)求的網(wǎng)絡(luò)信息；對(duì)于sdn控制器通過openflow協(xié)議下發(fā)的流表規(guī)則，sdn的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備將其安裝在轉(zhuǎn)發(fā)表中。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)需要執(zhí)行流控app的流控功能時(shí)，sdn控制器利用上述所述模塊對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)并生成包含子路徑序列信息的流表規(guī)則，并下發(fā)規(guī)則到入邊緣轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備；其中，對(duì)于起點(diǎn)路由器，下發(fā)的內(nèi)容包括匹配項(xiàng)為源目ip地址對(duì)，匹配操作為添加子路徑序列頭部；對(duì)于中間路由器，匹配項(xiàng)為子路徑labelid；

入邊緣轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備接收流表規(guī)則后，修改已有的規(guī)則；

當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)入邊緣路由器時(shí)，該入邊緣路由器在轉(zhuǎn)發(fā)表中為數(shù)據(jù)包查找匹配的轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)；若數(shù)據(jù)流為首包，則入邊緣路由器由于查找不到匹配的轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)，從而將數(shù)據(jù)包上報(bào)控制器并請(qǐng)求計(jì)算路由路徑和分配相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)；當(dāng)控制器接收到請(qǐng)求后，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中信息為所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)包/所屬的數(shù)據(jù)流建立合適的路由轉(zhuǎn)發(fā)路徑并將此路徑轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的子路徑序列，然后生成包含子路徑序列信息的轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)并下發(fā)到對(duì)應(yīng)的入邊緣路由器；入邊緣路由器存儲(chǔ)接收到的轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)，并按其對(duì)應(yīng)的規(guī)則處理數(shù)據(jù)包，即為此數(shù)據(jù)包添加子路徑序列頭部并將數(shù)據(jù)包按照其頭部信息從相應(yīng)端口轉(zhuǎn)發(fā)到中間網(wǎng)絡(luò)。其中，我們利用mpls協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包攜帶子路徑信息的功能。我們所使用的協(xié)議包括5個(gè)labelid和一個(gè)index。其中l(wèi)abelid為子路徑序列，用于指示數(shù)據(jù)包傳輸；index用于指示當(dāng)前所使用的labelid。其中l(wèi)abelid為本地標(biāo)識(shí)，用兩個(gè)字節(jié)標(biāo)識(shí)一個(gè)labelid；我們利用mpls協(xié)議中的ttl字段，將ttl字段作為index；此時(shí)數(shù)據(jù)包從相應(yīng)端口轉(zhuǎn)發(fā)出去時(shí)index指示第一個(gè)labelid生效；在一個(gè)labelid所指示的子路徑上，若此路由器為所在子路徑終點(diǎn)的前一個(gè)路由器，則將編號(hào)更新為下一編號(hào)，并將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到子路徑終點(diǎn)路由器；

若數(shù)據(jù)流為后續(xù)包不是首包，則可以在入邊緣路由器根據(jù)在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找到的匹配項(xiàng)，則根據(jù)查找到的轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)的規(guī)則處理數(shù)據(jù)包，在數(shù)據(jù)包頭部添加相應(yīng)的子路徑序列頭部并將其從相應(yīng)端口轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)中。

盡管上面對(duì)本發(fā)明說明性的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。