本發(fā)明屬于軟件定義網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，具體講,涉及sdn網(wǎng)絡(luò)中的onos部署暨ovsmanager應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著智能終端以及云服務(wù)得到廣泛的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和流量快速增長。預(yù)計未來5～10年，寬帶流量將增長數(shù)十倍，連接節(jié)點數(shù)增加到數(shù)百億。同時網(wǎng)絡(luò)和信息服務(wù)的領(lǐng)域已經(jīng)不再限于公眾用戶，越來越多的創(chuàng)新服務(wù)和垂直行業(yè)應(yīng)用正在成為互聯(lián)網(wǎng)的新興發(fā)展領(lǐng)域。傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主體還是封閉網(wǎng)絡(luò)，面對越來越

多的開放性需求，原有的通過疊加一層“能力開放平臺”來完成內(nèi)部功能開放的做法，降低了網(wǎng)絡(luò)功能的實現(xiàn)和效率。同時傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)在對接垂直行業(yè)應(yīng)用時，通常是以專網(wǎng)的方式來服務(wù)，這無論是在資源利用還是敏捷性上，都難以滿足新的要求。在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)不斷發(fā)展的過程中，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)逐漸不能滿足新興網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的需求。sdn(軟件定義網(wǎng)絡(luò))把傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的控制功能與轉(zhuǎn)發(fā)功能進行分離，能夠在一定程度上，滿足新興網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的需求。openflow(開放流)協(xié)議的提出，使得sdn(軟件定義網(wǎng)絡(luò))得到了很大發(fā)展。

sdn(軟件定義網(wǎng)絡(luò))是一種基于軟件的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和技術(shù)。它的最大特點是控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面分離，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)控制實現(xiàn)集中化，底層資源對上層業(yè)務(wù)應(yīng)用具有可見性。集中化的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)控制，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)資源進行靈活的調(diào)用。底層資源對上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的可見性，能夠使底層資源得到充分利用。這些特點符合以相關(guān)業(yè)務(wù)為代表的動態(tài)化趨勢，對相對靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)能夠進行改變，而且能夠支持更多的創(chuàng)新業(yè)務(wù)。sdn(軟件定義網(wǎng)絡(luò))來源于斯坦福大學(xué)的一個項目，隨之被應(yīng)用到其他的網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域。

sdn(軟件定義網(wǎng)絡(luò))控制器軟件目前主要是開源控制器，包括opendaylight(面向模型的驅(qū)動控制器)、onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))等。onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))是一種軟件定義網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)，用于讓服務(wù)提供者具有可擴展性、高可靠性、高性能和抽象能力，從而使得創(chuàng)建應(yīng)用程序和服務(wù)變得很容易。因為onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))的核心可以是分布式的，所以其擴展性、可靠性和穩(wěn)定性都很高。onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))可以用集群模式運行，使得網(wǎng)絡(luò)的靈敏度與網(wǎng)頁類似。在北向接口方面，onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))設(shè)計了抽象層及其api(應(yīng)用程序編程接口)，具有圖像化的界面，可以在圖像化的界面中實現(xiàn)應(yīng)用。在南向接口方面，onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))也設(shè)計了一個抽象層及其api(應(yīng)用程序編程接口)，可以插拔式運行，對下層設(shè)備與協(xié)議的差異進行了屏蔽。

openvswitch(下面簡稱為ovs，虛擬交換軟件)是運行在虛擬化平臺上的虛擬交換機。在虛擬化平臺上，ovs(虛擬交換軟件)可以為動態(tài)變化的端點提供2層交換功能，很好的控制虛擬網(wǎng)絡(luò)中的訪問策略、網(wǎng)絡(luò)隔離、流量監(jiān)控等等。ovs(虛擬交換軟件)遵循apache2.0(交換通信協(xié)議)許可證,能同時支持多種標準的管理接口和協(xié)議。ovs(虛擬交換軟件)也提供了對openflow協(xié)議的支持，用戶可以使用任何支持openflow(開放流)協(xié)議的控制器對ovs(虛擬交換軟件)進行遠程管理控制。openvswitch(虛擬交換軟件)是目前主流的開源openflow(開放流)交換機，因此在ovs(虛擬交換軟件)上進行系統(tǒng)的原型開發(fā)與實現(xiàn)。

sdn(軟件定義網(wǎng)絡(luò))網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍非常的廣泛，同時對于ovs(虛擬交換軟件)創(chuàng)建的交換機的控制方法也很多，ovs(虛擬交換軟件)自主創(chuàng)建交換機，利用命令腳本進行控制具有一定的局限性，控制器不能夠自主創(chuàng)建交換機類型，信息交換轉(zhuǎn)發(fā)需要每設(shè)計一次拓寬，重新定義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在進行onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))的app開發(fā)與部署，對ovs(虛擬交換軟件)的交換機能夠創(chuàng)建自定義的兩類ovs(虛擬交換軟件)交換機，能夠刪除ovs(虛擬交換軟件)交換機，能夠查看網(wǎng)絡(luò)中ovs(虛擬交換機)交換機的信息，當不同類型的ovs(虛擬交換軟件)交換機上線時，能夠下發(fā)不同的固定流表。ovsmanager(虛擬交換機管理者)應(yīng)用的開發(fā)，可以使得控制器對交換機的控制更加靈活自主，適用于不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，sdn網(wǎng)絡(luò)中的onos部署暨ovsmanager實現(xiàn)方法，步驟如下：

(1)創(chuàng)建開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)onos下的應(yīng)用app，根據(jù)所要實現(xiàn)的功能構(gòu)建項目工程的整體結(jié)構(gòu)與框架，開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)onos是一種軟件定義網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)；

(2)編寫java文件，針對所要實現(xiàn)的不同功能進行編寫，放入工程文件夾中；

(3)對項目工程app進行編譯；

(4)啟動onos，在onos啟動界面下創(chuàng)建交換機，刪除交換機以及顯示交換機信息；

(5)利用創(chuàng)建的交換機構(gòu)成完整的拓撲網(wǎng)絡(luò)。

項目工程主要包括的文件夾以及文件分別是：建立在app文件夾下的實現(xiàn)虛擬交換機管理者ovsmanager功能的文件夾，虛擬交換軟件openvswitch，簡稱為ovs，運行在虛擬化平臺上的虛擬交換機；主要文件main文件夾：作為包含實現(xiàn)功能的腳本文件；java文件夾：實現(xiàn)功能的java腳本文件；開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)工程onosprojiect文件夾：作為工程項目文件夾，包含指定功能腳本文件；創(chuàng)建、刪除、顯示交換機的三個控制命令cli功能由三個java腳本文件組成，三個文件由java語言編寫而成；

在創(chuàng)建完成該項目框架后，編寫java文件，實現(xiàn)指定的對交換機的功能，再對該完整的項目框架app進行編譯，成功編譯后，表示該app功能已經(jīng)可以實現(xiàn)，通過cli命令即可完成創(chuàng)建、刪除、顯示交換機。

通過創(chuàng)建交換機命令創(chuàng)建多個交換機，構(gòu)成交換機網(wǎng)絡(luò)，同時增加網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)送端與接收端的端系統(tǒng)，端與交換機共同構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)拓撲，在布置了網(wǎng)絡(luò)拓撲的前提下，使用者可以進一步開發(fā)不同的信息轉(zhuǎn)發(fā)策略與拓撲鏈路選擇策略。

本發(fā)明的特點及有益效果是：

通過ovsmanager(虛擬交換機管理者)的app(應(yīng)用)應(yīng)用開發(fā)與部署，成功實現(xiàn)了在onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))的應(yīng)用開發(fā)，在onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))下使用cli(一種控制命令)命令自主創(chuàng)建、刪除交換機的功能，同時可以自主靈活選擇交換機類型，更加方便的布置交換機拓撲結(jié)構(gòu)。

附圖說明：

圖1整體實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖。

圖2onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))架構(gòu)圖。

圖3onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))子系統(tǒng)組件層次圖。

圖4ovsmanager(虛擬交換機管理者)項目工程框架。

圖5創(chuàng)建交換機。

圖6顯示交換機信息。

圖7onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))界面交換機信息顯示。

圖8onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))界面可視化拓撲。

具體實施方式

本設(shè)計目的在于進行onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))的app(應(yīng)用)開發(fā)與部署，對ovs(虛擬交換軟件)的交換機能夠創(chuàng)建自定義的兩類ovs(虛擬交換軟件)交換機，能夠刪除ovs(虛擬交換軟件)交換機，能夠查看網(wǎng)絡(luò)中ovs(虛擬交換軟件)交換機的信息，當不同類型的ovs(虛擬交換軟件)交換機上線時，能夠下發(fā)不同的固定流表。ovsmanager(虛擬交換機管理者)應(yīng)用的開發(fā)，可以使得控制器對交換機的控制更加靈活自主，適用于不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

一、實現(xiàn)結(jié)構(gòu)

本發(fā)明的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

整體設(shè)計包含五個功能部分，分別是創(chuàng)建交換機命令，刪除交換機命令，顯示交換機信息，交換機通信，這五個部分共同構(gòu)成了onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))下的ovsmanager(虛擬交換機管理者)功能，可以通過onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))命令直接控制，這些控制功能的實現(xiàn)時通過app(應(yīng)用)的編寫實現(xiàn)的。

二、onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))的app(應(yīng)用)開發(fā)結(jié)構(gòu)與理論基礎(chǔ)

onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))架構(gòu)圖如圖2所示。

onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))架構(gòu)具體由應(yīng)用層、北向接口層、分布式核心層、南向核心接口層、適配層、設(shè)備層6個部分構(gòu)成。

onos的北向接口層是一種應(yīng)用意圖框架結(jié)構(gòu)(aif——applicationintentframework)。包括網(wǎng)絡(luò)圖(networkgraph)、流目標(flowobjective)、意圖(intent)3個部分。網(wǎng)絡(luò)圖是一種根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況抽象出來的有向圖。流目標是一種以設(shè)備為中心的抽象，從而應(yīng)用pipeline-agnostic(管道無關(guān))的模式實現(xiàn)對設(shè)備的編程，使系統(tǒng)支持更好的拓展性和多流表架構(gòu)。意圖提供了一個高層次、以網(wǎng)絡(luò)為中心的抽象。開發(fā)者只需表達要去做什么，而不需要去考慮如何編程實現(xiàn)。通過將這3個部分內(nèi)容抽象出來，實現(xiàn)將應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)細節(jié)隔離，同時網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)又與應(yīng)用隔離，提高了應(yīng)用開發(fā)速度。南向抽象層包括南向核心接口層和適配層，是連接onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))核心層與設(shè)備層的重要橋梁。它將每個網(wǎng)絡(luò)單元表示為通用格式的對象。通過這個抽象層，分布式核心層可以維護網(wǎng)絡(luò)單元的狀態(tài)，而不需要知道底層設(shè)備的具體細節(jié)。

onos包含的子系統(tǒng)的組件層次如圖3所示。

提供者：處于onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))棧最底層的提供者通過協(xié)議庫與網(wǎng)絡(luò)交互，通過提供者服務(wù)接口與onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))核心交互。協(xié)議提供者負責通過多種控制和配置協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境交互，傳遞特定監(jiān)測數(shù)據(jù)到onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))核心。提供者也從其他子系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成特定數(shù)據(jù)。許多提供者也需要接受來自onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))核心的控制指令，然后通過相應(yīng)的協(xié)議傳送到網(wǎng)絡(luò)。這些數(shù)據(jù)通過提供者接口傳遞。

提供者id(身份號)：每個提供者關(guān)聯(lián)一個提供者id(身份號)。用來在全局標識一個提供者，使設(shè)備或其他模型條目能與提供者關(guān)聯(lián)起來。多提供者：一個子系統(tǒng)可能關(guān)聯(lián)多個提供者。提供者被設(shè)計成或者主要的，或者輔助的。主要提供者占有與服務(wù)相關(guān)的條目，輔助的作為重疊提供信息。這種方式在信息沖突的情況下優(yōu)先考慮主要提供者。備子系統(tǒng)就是這樣一個支持多提供者的子系統(tǒng)。

管理者：onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))核心里邊的一個組件，管理者從提供者接收信息，提供服務(wù)給應(yīng)用和其他服務(wù)。它暴露了幾個接口：

(1)一個北向服務(wù)接口，通過同其他核心組件和應(yīng)用交互能知道特定的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；

(2)一個管理服務(wù)接口，下發(fā)管理命令并應(yīng)用它們到網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)或系統(tǒng)；

(3)一個南向提供者注冊接口，提供者能注冊到管理者，這樣能與它交互；

(4)一個南向提供者服務(wù)接口，作為一個注冊的提供者，通過他能發(fā)送和接受信息從管理者；

管理者服務(wù)接口的用戶能同步地查詢信息，或者異步地監(jiān)聽信息(例如通過監(jiān)聽服務(wù)接口注冊，然后實現(xiàn)事件監(jiān)聽來接受事件)。

存儲組件：管理者里邊很重要的組件，存儲組件負責索引、存儲和同步管理者接收的信息。通過和其他實例onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))上存儲組件通信，確保每個onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))實例信息的連續(xù)性。

應(yīng)用：應(yīng)用通過管理者服務(wù)和服務(wù)接口使用和控制管理者聚合來的信息。應(yīng)用可以有很多功能，從顯示網(wǎng)絡(luò)拓撲到安裝網(wǎng)絡(luò)路徑。

本設(shè)計是在開發(fā)應(yīng)用上進行創(chuàng)新設(shè)計，實現(xiàn)ovsmanager(虛擬交換機管理者)的功能。

三、ovsmanager(虛擬交換機管理者)實現(xiàn)

1.app(應(yīng)用)整體技術(shù)流程

ovsmanagerapp(虛擬交換機管理者應(yīng)用)項目工程實現(xiàn)的技術(shù)流程框架如圖4所示。

該設(shè)計的功能實現(xiàn)是通過創(chuàng)建app(應(yīng)用)項目工程來實現(xiàn)的。實現(xiàn)該應(yīng)用的功能需要通過如下文件建立與編譯流程實現(xiàn)。

(1)建立該項目工程的主要包括的文件夾以及文件分別是：建立在app(應(yīng)用)文件夾下的實現(xiàn)ovsmanager(虛擬交換機管理者)功能的文件夾；

(2)main(主要文件)文件夾：包含實現(xiàn)各種功能的腳本文件夾；

(3)java(一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言)文件夾：實現(xiàn)功能的java(一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言)腳本文件；

(4)onosprojiect(開放式操作系統(tǒng)工程文件)文件夾：作為工程項目文件夾，包含指定功能腳本文件；

(5)創(chuàng)建、刪除、顯示交換機的三個cli(一種控制命令)功能由三個java(一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言)腳本文件組成，三個文件由java(一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言)語言編寫而成。

(6)在創(chuàng)建完成該項目框架后，編寫java(一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言)文件，實現(xiàn)指定的對交換機的功能，再對該完整的項目框架app(應(yīng)用)進行編譯，成功編譯后，表示該app(應(yīng)用)功能已經(jīng)可以實現(xiàn)。

(7)通過cli(一種控制命令)命令即可完成創(chuàng)建、刪除、顯示交換機。

2.創(chuàng)建、刪除、顯示交換機

創(chuàng)建、刪除交換機執(zhí)行命令如圖5所示。顯示交換機信息如圖6、圖7所示。

通過okclean(開放式操作系統(tǒng)的啟動命令)命令成功啟動onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))，隨后通過cli(一種控制命令)命令：create-bridgeonosaccess(創(chuàng)建交換機)命令創(chuàng)建交換機，delete-bridgeonosaccesss(刪除交換機)命令刪除該存在的交換機。通過ovs-vsctlshow命令創(chuàng)建的交換機以及端口信息，在onos的界面同時顯示具體交換機信息以及端口信息。可以實現(xiàn)信息的onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))下cli命令靈活創(chuàng)建交換機以及顯示交換機信息。

3.交換機拓撲構(gòu)成

交換機拓撲界面如圖8所示。

通過創(chuàng)建交換機命令創(chuàng)建多個交換機，構(gòu)成交換機網(wǎng)絡(luò)，同時增加網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)送端與接收端的端系統(tǒng)，端與交換機共同構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)拓撲。在靈活的布置了網(wǎng)絡(luò)拓撲的前提下，使用者可以進一步開發(fā)不同的信息轉(zhuǎn)發(fā)策略與拓撲鏈路選擇策略。

一個具體實例中：

(1)創(chuàng)建onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))下的app，根據(jù)所要實現(xiàn)的功能構(gòu)建項目的整體結(jié)構(gòu)與框架。

(2)編寫java(一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言)文件，針對所要實現(xiàn)的不同功能進行編寫，放入工程文件夾中。

(3)對項目工程app(應(yīng)用)進行編譯。

(4)啟動onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))，在onos(開放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))啟動界面下創(chuàng)建交換機，刪除交換機以及顯示交換機信息。

(5)利用創(chuàng)建的交換機構(gòu)成完整的拓撲網(wǎng)絡(luò)。