[发明专利]一种SDN异构多控制器协同方法及系统

说明书

本发明提出了一种SDN异构多控制器协同方法及系统，参照OpenFlow协议并根据控制器通信的特色，提出了控制器通信协议，实现不同的控制器之间无差别的通信，解决异构控制器之间的扩展、协作问题；本发明无需用户参与，控制器东西向扩展机制，实现异构控制器之间的扩展和同构控制器无缝互连，具有普适性，有效提升控制器的计算能力、网络运行稳定性。

技术领域

本发明涉及通信设备的技术领域，具体涉及一种SDN异构多控制器协同方法及系统。

背景技术

控制器负责对整个SDN(Software Defined Network，软件自定义网络)网络的集中化控制，对于把握全网资源、改善网络资源交付质量具有非常重要的作用。但控制能力的集中化，也使控制器具有了更大的责任，一旦控制器在性能或者安全上不能提供有效保障，随之而来的就是整个SDN网络的服务能力降级甚至全网瘫痪。另外，从组网架构上看，单一的控制器无法应对跨越多个地域的SDN网络问题。因此，需要由多台控制器形成的分布式集群，避免单一的控制器节点造成的在可靠性、扩展性、性能等方面存在的问题。目前，集群技术可以被用来解决上述难题，但用于不同种类控制器之间的通信和协作的东西向接口标准还没有被定义，因此在异构控制器之间进行东西向扩展还存在较多的困难。

在使用分布式集群技术来解决SDN控制器问题上，大体需要解决的问题有三点：第一是主控制器(master controller)的选举，主控制器主要负责生成生成和维护全网范围内的控制器和交换机的状态信息，一旦它出现失效，就需要失效，就需要从集群中的副控制器(slave controller)中选举一个新的主控制器以便面单点失效。需要注意的是，这里主控制器可以有多个，目的是在负载压力较大时实现负载均衡，减少每台控制器的压力，此时，每台主控制器之间的角色为Equal，从控制器的角色不发生变化；第二是控制器集群对交换机的透明化，即在SDN网络的运行过程中，交换机无需关心它当前接受的是哪台控制器发来的控制指令，同时在其想控制器发送数据包时，能够继续保持之前单一控制器时的操作方式，从而保证控制器在逻辑上的集中；第三是制定控制器通信协议，实现异构控制器之间的信息交互，这是以上两点的基础。

现有技术中，HyperFlow是一款基于NOX控制器的分布式解决方案。在该方案中，HyperFlow将网络划分成数个逻辑区域，每个逻辑域内使用一个或者数个控制器对SDN交换机进行管理、控制，交换机和控制器之间的连接采用就近原则。Onix是一个面向广域网、公有云和数据中心等应用场景的具有良好扩展性的分布式SDN部署方案，由Google、NEC和Nicira共同提出。Onix的扩展性依靠三种策略共同实现：分区、聚合、一致性和稳定性。Kandoo[8]是一种基于分层思想的多控制器部署方案。该方案中控制器被分为两种角色：root controller和local controller。同时，根据控制器层的不同，将应用划分为non-local和lcoal两种。前者运行于root controller，根据全局网络信息，处理一些请求不频繁的事件，而后者则运行于local controller，根据网络局部拓扑，完成链路发现、交换机学习等请求频繁的事件处理。Master/slaves主要目标是实现一个高可靠、高性能、易扩展的分布式控制系统。在该架构中，集群中的每一个控制器都有着相同的算法用来发现链路、生成网络拓扑以及更新网络映射，其中主控制器结点负责对全局网络中的控制器与交换机之间的连接进行映射、更新。主控制器角色的选举则通过JGroups提供的分布式原语实现，集群中的其他结点则监听主控制器的状态。当主控制器结点发生故障导致宕机时，其他从控制器则重新进行主控制器角色选举，该过程对于数据转发而言是透明的。

但是，上述解决方案只能应用在同一种控制器之间，不能完成异构控制器之间的协同工作。在SDN控制器标准不能统一的情况下，通过实现东西向接口标准，制定控制器之间的通信协议，成为了异构控制器之间的扩展最关键的途径。

发明内容