[发明专利]基于SDN的全光交换数据中心网络控制系统及其实现方法

权利要求书

1.一种基于SDN的全光交换数据中心网络控制系统，其特征在于，包括：

N×N光交叉连接矩阵，基于多个阵列波导光栅路由器AWGR串联、并联或串并联结合构建而成，根据不同输入端口的输入波长被动路由转发数据流，经对应的输出端口输出；

多个服务器机架，每个服务器机架中设有多台服务器；

架顶式交换机，包括设置在各个服务器机架的顶部源端的架顶式交换机和目的端的架顶式交换机，源端的架顶式交换机的下联端口接收连接的服务器输入的分组数据流，生成相应的新流入网消息并发送；目的端的架顶式交换机反映射回相应的分组数据流至连接的服务器；

SDN控制器，集成于OpenStack，利用所述N×N光交叉连接矩阵结构生成相应的波长路由表存储在所述SDN控制器中，接收源端的架顶式交换机发送的新流入网消息，计算出对应光子数据流的参数信息，根据参数信息生成对应光子数据流的流映射表，并下发相应的流映射表至源端和目的端的架顶式交换机，用于源端的架顶式交换机配置发送光子数据流到N×N光交叉连接矩阵的上联端口以及目的端的架顶式交换机反映射回相应的分组数据流至连接的服务器；

架顶式交换机的内部维护着一张流映射表，由匹配域、指令域、比特速率、起始时间、截止时间和路由波长六项条目构成，其中，匹配域中包含源地址、目的地址和VLAN标签等数据包报头信息字段，用于分组数据流的识别和分类；指令域表示分组数据流与对应光子数据流之间的映射和反映射操作；比特速率、起始时间、截止时间和路由波长这四项条目表示上联端口突发光子数据流的特征。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，

所述SDN控制器通过扩展的南向接口OpenFlow协议与所述N×N光交叉连接矩阵、多个服务器机架以及架顶式交换机进行通信。

3.一种如权利要求1-2任一项所述控制系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过源端的架顶式交换机的下联端口接收连接的服务器输入的分组数据流，生成相应的新流入网消息发送至集成于OpenStack的SDN控制器；

通过SDN控制器计算出对应光子数据流的参数信息，根据参数信息生成对应光子数据流的流映射表，并下发相应的流映射表至源端和目的端的架顶式交换机；

利用源端的架顶式交换机，根据SDN控制器下发的流映射表配置上联端口，通过上联端口发送光子数据流到基于阵列波导光栅路由器的N×N光交叉连接矩阵，N×N光交叉连接矩阵根据不同输入端口的输入波长被动路由转发光子数据流，经对应的输出端口传输至目的端的架顶式交换机；

当目的端的架顶式交换机接收到对应光子数据流后，根据SDN控制器下发的流映射表，反映射回相应的分组数据流至连接的服务器；

通过扩展的南向接口OpenFlow协议，将相应的所述流映射表下发至对应的源端的所述架顶式交换机，同时，将所有源端的所述架顶式交换机的流映射表下发至目的端的所述架顶式交换机；

其中，利用所述N×N光交叉连接矩阵结构生成相应的波长路由表存储在所述SDN控制器中，根据所述数据包报头信息、所述波长路由表以及链路资源占用情况，计算出的所述光子数据流的参数信息包括数据包报头信息、映射或反映射操作指令、比特速率、起始时间、截止时间以及路由波长。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当源端的所述架顶式交换机接收到连接的所述服务器输入的分组数据流后，提取所述分组数据流的数据包报头信息，并测算所述分组数据流的比特速率，所述数据包报头信息包括源地址、目的地址和VLAN标签。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，采用动态带宽分配算法DBA计算所述光子数据流的参数信息。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述OpenStack包括用于实现所述控制系统的基础设施即服务的计算、网络、块存储、对象存储和图形用户界面组件，通过网络组件的插件架构将所述SDN控制器集成于所述OpenStack的所述网络组件中。