一種sdn網(wǎng)絡(luò)的虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺及其通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種SDN網(wǎng)絡(luò)的虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺及其通
?目方法。
【背景技術(shù)】
[0002]軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network，簡稱SDN)是一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，其核心技術(shù)是通過將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面分離開來，從而實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的靈活控制，為核心網(wǎng)絡(luò)及應用的創(chuàng)新提供了良好的平臺。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，每臺交換機或路由器都需要獨立計算數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，而在SDN網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備只負責單純的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，而控制部分則獨立為一臺集中的控制器，負責對不同業(yè)務邏輯、轉(zhuǎn)發(fā)方式進行控制?？刂破矫媾c轉(zhuǎn)發(fā)平面之間提供開放可編程的接口，目前主流的協(xié)議為Openflow。
[0003]盡管SDN網(wǎng)絡(luò)相比于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具有更好的開放性，但是同時也給網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備帶來了一定的挑戰(zhàn)。本質(zhì)上講，這是因為SDN網(wǎng)絡(luò)是以軟件開發(fā)的模式來搭建的網(wǎng)絡(luò)，但是網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備并非通用的計算機設(shè)備，在存儲資源、計算能力等方面與通用的計算機設(shè)備存在巨大的差距。特別的，SDN網(wǎng)絡(luò)要求數(shù)據(jù)層面的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備能夠支持大規(guī)模的流表，并且具備高速處理數(shù)據(jù)層面事件的能力。因此，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備并不非常適合SDN網(wǎng)絡(luò)的工作模式。
[0004]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)通常是通過提高網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備的處理能力或降低SDN網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備的要求來實現(xiàn)SDN網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備的匹配，但是這樣的處理方法仍無法保證SDN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)需求，并且提高了 SDN網(wǎng)絡(luò)的成本，造成資源浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種SDN網(wǎng)絡(luò)的虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺及其通信方法，以在不提高網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備的處理能力的情況下，提高SDN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)能力。
[0006]本發(fā)明第一方面提供了一種SDN網(wǎng)絡(luò)的虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺，包括:
[0007]虛擬轉(zhuǎn)發(fā)管理器，通過配置物理交換機上的流表規(guī)則，向虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器調(diào)度數(shù)據(jù)包；
[0008]虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器，承載虛擬交換機，并和物理交換機建立隧道連接，將來自物理交換機的流量分發(fā)給虛擬交換機；
[0009]虛擬交換機，與物理交換機--對應，通過隧道接收物理交換機轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包，并對數(shù)據(jù)包進行處理和轉(zhuǎn)發(fā)。
[0010]其中，虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器獲取到數(shù)據(jù)包后，根據(jù)數(shù)據(jù)包經(jīng)過的隧道的端點地址，判斷該數(shù)據(jù)包的來源物理交換機，并將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給與該物理交換機對應的虛擬交換機。
[0011 ] 其中，虛擬交換機對數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)包括:
[0012]虛擬交換機查找是否已經(jīng)配置有對應接收到的數(shù)據(jù)包的流表項，并根據(jù)流表項的查找結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。
[0013]其中，若虛擬交換機查找到已經(jīng)配置有對應接收到的數(shù)據(jù)包的流表項，虛擬交換機根據(jù)流表項的查找結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包包括:
[0014]虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器判斷該數(shù)據(jù)包是否有被修改的可能，若判斷到數(shù)據(jù)包沒有被修改的可能，虛擬交換機將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給該數(shù)據(jù)包的目的物理交換機對應的虛擬交換機；若判斷到數(shù)據(jù)包有被修改的可能，虛擬交換機根據(jù)查找到的對應該數(shù)據(jù)包的流表項，向另一個虛擬交換機轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包。
[0015]其中，若虛擬交換機查找到未配置有對應接收到的數(shù)據(jù)包的流表項，虛擬交換機根據(jù)流表項的查找結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包包括:
[0016]虛擬交換機根據(jù)概率，判斷該數(shù)據(jù)包是否對SDN網(wǎng)絡(luò)的控制器可見；
[0017]若虛擬交換機判斷到該數(shù)據(jù)包對控制器可見，虛擬交換機緩存該數(shù)據(jù)包并向控制器發(fā)送packet_in報文，待虛擬交換機安裝來自控制器的對應該數(shù)據(jù)包的流表項之后，根據(jù)流表項轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包；
[0018]若虛擬交換機判斷到該數(shù)據(jù)包對控制器不可見，虛擬交換機將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給該數(shù)據(jù)包的目的物理交換機對應的虛擬交換機。
[0019]其中，控制器接收到來自虛擬交換機的packet_in報文時，控制器將該packet_in報文標記為來自虛擬交換機的，并將該packet_in報文轉(zhuǎn)發(fā)給應用程序，待應用程序產(chǎn)生對應于該packet_in報文的流表項時，控制器將該流表項配置給虛擬交換機。
[0020]其中，所述概率與控制器的負載呈負相關(guān)。
[0021]本發(fā)明帶來了以下有益效果:本發(fā)明實施例中的虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺為SDN網(wǎng)絡(luò)提供了一個可擴展的資源池，來避免SDN網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)資源不足的情況。同時，由于虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺提供的資源可以被充分利用，為此也改進了資源的利用率。
[0022]本發(fā)明第二方面提供了一種SDN網(wǎng)絡(luò)的虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺的通信方法，該方法包括:
[0023]虛擬轉(zhuǎn)發(fā)管理器通過配置物理交換機上的流表規(guī)則，向虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器調(diào)度數(shù)據(jù)包；
[0024]虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器將來自物理交換機的流量分發(fā)給虛擬交換機；
[0025]虛擬交換機通過隧道接收物理交換機轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包，并對數(shù)據(jù)包進行處理和轉(zhuǎn)發(fā)。
[0026]其中，虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器將來自物理交換機的流量分發(fā)給虛擬交換機包括:
[0027]虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器獲取到數(shù)據(jù)包后，根據(jù)數(shù)據(jù)包經(jīng)過的隧道的端點地址，判斷該數(shù)據(jù)包的來源物理交換機，并將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給與其來源物理交換機對應的虛擬交換機。
[0028]其中，虛擬交換機對數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)包括:
[0029]虛擬交換機查找是否已經(jīng)配置有對應接收到的數(shù)據(jù)包的流表項，并根據(jù)流表項的查找結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。
[0030]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0031]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要的附圖做簡單的介紹:
[0032]圖1是本發(fā)明實施例提供的SDN網(wǎng)絡(luò)的虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2是本發(fā)明實施例提供的虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器與虛擬交換機、物理交換機的連接示意圖；
[0034]圖3至圖4是本發(fā)明實施例提供的測試結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0035]以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0036]本發(fā)明實施例提供了一種SDN網(wǎng)絡(luò)的虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺，如圖1所示，該虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺中設(shè)置有虛擬轉(zhuǎn)發(fā)管理器、虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器和虛擬交換機，虛擬交換機和物理交換機一一對應設(shè)置，如圖2所示，虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器為虛擬交換機及其對應的物理交換機建立隧道，數(shù)據(jù)包可通過隧道由SDN網(wǎng)絡(luò)進入該虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺。
[0037]其中，虛擬轉(zhuǎn)發(fā)管理器通過配置物理交換機上的流表規(guī)則，向虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器調(diào)度數(shù)據(jù)包，將與流表規(guī)則對應的數(shù)據(jù)包調(diào)取入虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺，由虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺來實現(xiàn)部分數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，有利于提高SDN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)能力，提高SDN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理能力。
[0038]本發(fā)明實施例中的虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器承載虛擬交換機，負責連接全部虛擬交換機和全部物理交換機，為虛擬交換機和與其對應的物理交換機建立隧道，將來自物理交換機的流量分發(fā)給虛擬交換機。其中，如圖2所示，該虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器為虛擬交換機和物理交換機的中介，虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器和所有的物理交換機之間建立隧道，在物理交換機上預先配置了保證數(shù)據(jù)包可達的流表項，使得來自實際的SDN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包總是能到達對應的目的物理交換機，保證了各隧道的連通性，保證該虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺和實際的SDN網(wǎng)絡(luò)可以有效地結(jié)合。
[0039]進一步的，該虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺還包括負責執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)功能的虛擬交換機。虛擬交換機為物理交換機在虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺上的投影，通過隧道接收物理交換機轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包，并對數(shù)據(jù)包進行處理和轉(zhuǎn)發(fā)。每個虛擬交換機存儲有該虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺所有的流表，根據(jù)流表來執(zhí)行對數(shù)據(jù)包的操作。其中，每個流表由許多流表項組成，流表項代表轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則。進入虛擬交換機的數(shù)據(jù)包通過查詢流表項來取得對應的操作。流表項主要由匹配字段(match field)、計數(shù)器(counter)和操作(instruct1n)這三部分組成。其中，匹配字段的結(jié)構(gòu)包含很多匹配項，涵蓋了鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層大部分標識；計數(shù)器用來對數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)包進行統(tǒng)計；操作則表明了與該流表項匹配的數(shù)據(jù)包應該執(zhí)行的下一步操作。
[0040]由于物理交換機和虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺中的虛擬交換機是一一對應設(shè)置的，即每一物理交換機具有一個對應的虛擬交換機作為其在虛擬轉(zhuǎn)發(fā)平臺中的投影。因此，虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器必須得知道獲取到的數(shù)據(jù)包的來源物理交換機才可將其轉(zhuǎn)發(fā)給對應的虛擬交換機。虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器在獲取到數(shù)據(jù)包后，會根據(jù)數(shù)據(jù)包經(jīng)過的隧道的端點地址，判斷該數(shù)據(jù)包的來源物理交換機，之后可將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給與該來源物理交換機對應的虛擬交換機。
[0041]虛擬交換機接收到數(shù)據(jù)包后，首先會查找其內(nèi)部是否已經(jīng)配置有對應該數(shù)據(jù)包的流表項，并根據(jù)流表項的查找結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。
[0042]其中，若虛擬交換機查找到已經(jīng)配置有對應接收到的數(shù)據(jù)包的流表項時，虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器會根據(jù)預先設(shè)定的判斷標準來判斷該數(shù)據(jù)包是否有被修改的可能，即虛擬轉(zhuǎn)發(fā)服務器可根據(jù)所承載的虛擬交換機上的流表