[发明专利]一种分布式网络控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络领域，尤其涉及一种分布式网络控制方法及装置。

背景技术

美国斯坦福大学于2008年提出了OpenFlow协议，该协议采用转发/控制分离架构，外置控制面实体利用OpenFlow协议控制转发面设备，以实现各种转发逻辑，而转发面设备的主要功能就是根据控制面实体下发的转发流表执行受控转发，其行为是标准化的：转发面设备收到一条报文，取出该报文头部L2/L3/L4相关字段值，将这些相关字段值作为关键字查找转发流表，匹配到表项后，根据表项内容中的指令集对报文字段进行变换，变换完毕后根据指示转发到某一逻辑或物理端口。OpenFlow协议进一步演进为软件定义网络(SDN，Software Defined Network)技术的基础，可以在控制面实体采用软件编程实现各种复杂的网络应用，而转发面设备无需任何改变。控制面设备采用通用服务器+通用操作系统，并且可以使用通用的软件编程工具，也可以使用Python这样的脚本编程语言实现，这使得新的网络协议的支持变得非常简单，而且新技术部署周期大大缩短。一个基本的OpenFlow网络包括网络控制器和交换机两个主要的控制实体。通常地，在网络中部署一个集中的网络控制器，负责整个网络域中所有的OpenFlow交换机的管理域控制。然而，单个集中式的网络控制器会成为网络规模化的瓶颈，如与网络控制器距离较远的交换机建立流的时延增加，单个网络控制器处理交换路径请求的吞吐量受限，端到端的路径带宽可控性差等。为此，学术界提出分布式网络控制器方案，如HyperFlow、ONIX等，但这些方案一般是在网络上部署多个网络控制器，通过事件消息同步或存储共享等方案，实现状态一致的多个网络控制器共同管理与控制OpenFlow网络。对于大规模的网络，上述方案中需要在网络控制器之间同步的网络事件每秒有几万个，现有的全局事件同步机制无法满足需求，即现有的解决方案不适用大规模网络部署。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种分布式网络控制方法及装置，能够解决网络控制器的性能瓶颈问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种分布式网络控制方法，多个控制器节点组成分布式控制器网络，每个控制器节点管理一个或多个交换机设备；包括：

控制器节点接收交换机上报的信息，将其中的网络拓扑变化信息在所有控制器节点间同步，将其中的主机位置信息保存到分布式控制网络中；

所述控制器节点收到数据流处理请求时，在分布式控制器网络中查询数据流的目的地址信息，并根据本地存储的全局网络拓扑信息为所述数据流建立数据交换路径。

上述方法中，所述将其中的网络拓扑变化信息在所有控制器节点间同步为：

所述控制器节点利用独立的全局事件同步系统在所有控制器节点间同步所述网络拓扑变化信息，或利用分布式控制器网络的消息广播机制在所有控制器节点间同步所述网络拓扑变化信息。

上述方法中，该方法还包括：控制器节点保存同步的网络拓扑变化信息，并根据所述网络拓扑变化信息得到一致的全局网络拓扑信息；

所述网络拓扑变化信息为：交换机的属性、或交换机加入网络、或交换机离开网络、或交换机之间的链路状态。

上述方法中，所述将其中的主机位置信息保存到分布式控制网络中为：所述控制器节点将所述主机位置信息保存到分布式控制器网络中的其他控制器节点；

该方法还包括：收到交换机上报的信息的控制器节点同时在本地保存收到的主机位置信息。

上述方法中，所述主机位置信息为：连接在交换机上主机的数据链路层位置和/或网络层位置。

上述方法中，所述数据链路层位置为连接在交换机上主机的MAC地址与交换机的端口标识的对应关系；

所述网络层位置为连接在交换机上主机的IP地址与交换机的端口标识的对应关系，或网络域标识与交换机的端口标识的对应关系。

上述方法中，所述在分布式控制器网络中查询数据流的目的地址信息为：

控制器节点在收到数据流处理请求后，首先在本节点查询数据流的目的地址信息，再在分布式控制网络中的其它控制器节点查询数据流的目的地址信息。

上述方法中，所述目的地址信息为：主机MAC地址和/或IP地址对应的交换机的端口标识，或网络域标识对应的交换机的端口列表信息。

本发明还提供一种分布式网络控制装置，该装置为控制器节点，该控制器节点包括：控制模块、事件同步模块、分布式处理模块；其中，