[发明专利]基于状态机的SDN控制器中交换机状态管理方法及系统

说明书

本发明提供一种基于状态机的SDN控制器中交换机状态管理方法及系统，定义了初始状态、TCP连接建立成功状态、版本协商成功状态、正常工作状态、不可达状态、连接断开状态、掉电状态、正在下线状态和关闭状态在内的9种交换机状态，并定义了由心跳交互失败、TCP连接断开和掉电检测成功等在内的多个条件驱动的针对上述9种交换机状态的迁移方法，以及定义多个反映交换机在不同状态改变时的事件。本发明的基于状态机的SDN控制器中交换机状态管理方法及系统可以应对交换机管理通道的不确定性，提高SDN控制器中交换机管理的精确性，加强控制器的可靠性和健壮性，降低了对SDN网络中管理通道可靠性的要求，为SDN网络在实际环境中的应用提供了保障。

技术领域

本发明涉及计算机网络通信领域，特别是涉及一种基于状态机的SDN控制器中交换机状态管理方法及系统。

背景技术

SDN(软件定义网络)是一种新型的网络架构，它的设计理念是将网络的控制平面与数据转发平面进行分离，支持集中化的网络状态控制，实现底层网络设施对上层应用的透明。SDN具有灵活的编程能力，使得网络的自动化管理和控制能力获得空前的提升，能够有效地解决当前网络所面临的资源规模扩展受限，组网灵活性差，难以快速满足业务需求等问题。

SDN网络中集中式的控制平面被称为SDN控制器，是一个运行于独立服务器上的软件系统，逻辑上处于数据转发平面和上层网络应用的中间，是整个SDN网络的核心。SDN控制器通过TCP连接和其管理的每一个交换机之间进行通信，这个TCP连接又被称为是管理通道。由于在网络运行时需要一直保持SDN控制器和交换机之间的通信，管理通道的稳定性就会极大的影响到SDN网络工作的稳定性。在实际的SDN网络应用场景中，例如数据中心，SDN管理通道一般是使用的原因的管理网络，相较于业务网络，管理网络的稳定性会大大的降低。SDN网络中交换机正常工作时可能会受到两个因素的影响导致暂时的不可用：一是TCP连接会受到网络的影响而暂时关闭，二是SDN控制器和交换机之间的心跳包会出现丢包导致控制器认为交换机进入不可达状态。然而，当SDN控制器在交换机中下发网络通信规则以后，即使管理通道暂时失效，交换机仍然可以按照已经下发的通信规则进行数据包的转发。因此，如何应对管理通道的非稳定性，提供SDN控制器在此种情况的健壮性就成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于状态机的SDN控制器中交换机状态管理方法及系统，用于解决现有技术中SDN管理通道的稳定性和健壮性差的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下方案：一种基于状态机的SDN控制器中交换机状态管理方法，所述方法包括：在交换机正常工作状态下，当SDN控制器发送消息失败或心跳交互失败时，定义交换机状态为不可达状态；其中，在不可达状态下，SDN控制器只向交换机发送心跳包，同时进行掉电检测和尝试恢复连接；当恢复连接成功时，交换机进入正常工作状态；当掉电检测成功时，进入掉电状态；当连接失败或掉电检测失败时，保持不可达状态；SDN控制器接收到交换机TCP连接断开的消息时，定义交换机状态为断开连接状态；其中，在断开连接状态下，SDN控制器进行掉电检测，掉电检测失败时，保持断开连接状态；掉电检测成功时，进入掉电状态。

于本发明的一实施方式中，在SDN控制器与交换机建立TCP连接成功后交换机进入TCP连接成功状态。

于本发明的一实施方式中，在TCP连接成功状态下，SDN控制器与交换机就OpenFlow协议版本进行协商，若协商达成一致，则交换机进入版本协商成功状态；若协商未达成一致，则交换机进入正在下线状态。

于本发明的一实施方式中，在掉电状态下，交换机执行下线动作，并进入正在下线状态；当下线完成，交换机进入关闭状态。

于本发明的一实施方式中，在SDN控制器接收到交换机TCP连接断开的消息时，交换机从当前的TCP连接成功状态、版本协商成功状态、断开连接状态或不可达状态迁移到断开连接状态。