一種sdn架構下的虛擬網絡映射保護方法及系統的製作方法
2023-06-14 08:00:31
一種sdn架構下的虛擬網絡映射保護方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種SDN架構下的虛擬網絡映射保護方法及系統，該方法包括：應用層根據各用戶的網絡編輯請求，編輯、定義子網絡模型；網絡虛擬層構建各用戶定義的子網絡模型，並將所述子網絡模型整合成全局網絡視圖，將所述全局網絡視圖發送給控制器層；所述控制器層將全局網絡視圖中包含的各子網絡模型分別映射成工作設備網絡和保護設備網絡，當所述工作設備網絡出現故障滿足指定條件且所述保護設備網絡無故障，則將對應子網絡的工作映射關係從工作設備網絡切換為保護設備網絡。通過本發明可以以實現快速響應設備網絡故障的隨機性。
【專利說明】一種SDN架構下的虛擬網絡映射保護方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及網絡領域,特點是涉及一種SDN(Software Defined Network,軟體定義網絡)架構下的對虛擬網絡映射保護方法及系統。
【背景技術】
[0002]隨著雲網絡時代的到來，業界對網際網路的發展提出了更高的要求，如何滿足用戶數量、業務種類、帶寬需求等的不斷增長、如何滿足用戶對業務流量的實時動態支取，是下一代網絡技術亟待解決的主要問題。目前的網絡效率低，難以擴展，耗費大量時間和資源並且不能支持靈活的運營。在多數情況下，所有網絡資源遍布在採用標準化協議的物理交換機和路由器上。網絡設備的配置主要是對每個交換機進行獨立的配置，結果造成網絡架構極其複雜。特別是對於大型網絡和數據中心來說，為了實施某個變化，網絡操作員必須對每個交換機或路由器重新配置路由協議，需要耗費大量時間，非常繁瑣。
[0003]SDN能夠高效地把網絡數據流處理從控制數據流的邏輯和規則中分離出來，並且讓運營商和企業能夠控制管理自己的數據，從而實現能夠實施不同規則和路由的能力，包括決定哪些類型的數據在本地而哪些類型的數據在遠程處理。本質上，SDN讓組織機構能夠精細地看到並控制對網絡和資源的訪問，讓用戶得以解決影響網絡的具體問題。用戶可通過一個門戶就可以更加迅速、更加靈活、更加輕鬆地管理用戶的工作。
[0004]如圖1所示，該圖展示了目前業界普遍認同的SDN架構，該架構主要包括:應用層(Applicat1n Layer)、網絡虛擬層(Network Virtualizat1n Layer)、控制器層(Controller Layer)、設備層(Device Layer)共四個層面。其中，
[0005]1、應用層，讓用戶根據自身需要通過編寫控制程序，實現定義網絡模型的目的；用戶可在自身定義的網絡模型上，發起對業務連接的操作(包括建立、刪除、修改、查詢等)請求；
[0006]2、虛擬層，是將用戶定義的所有抽象網絡模型進行整理分析，並最終形成全局網絡視圖；
[0007]3、控制器層，建立全局網絡視圖與物理設備網絡的映射關係，根據用戶下發的業務請求，在全局網絡視圖中實現對業務連接的智能控制，並將最終形成的業務連接配置通過 OpenFlow(開放的流)協議或 PCEP(Path Computat1n Element Protocol,路徑計算單元協議)擴展協議下發到對應設備節點上的OpenFlow表項中；
[0008]4、設備層,各設備節點根據自身的OpenFlow表項記錄,執行本節點的業務調度功倉泛。
[0009]在SDN架構體系中，通過開放北向接口，由用戶根據需要編寫程序，定義所需網絡模型。用戶所定義的網絡模型本身可看成是SDN技術為用戶提供的一種服務，可以根據用戶需要配置、遷移，不受物理位置的限制；並可由用戶告知網絡如何運行才能更好地滿足應用的需求，比如業務的帶寬、時延需求，計費對路由的影響等等。
[0010]在SDN架構體系中，控制器層通過「全局網絡視圖與物理設備網絡的映射」功能，最終完成用戶定義網絡「驅動」物理設備網絡的正常運行。
[0011]正常情況下，由用戶定義網絡整合而成的全局網絡視圖與物理層網絡的映射關係是唯一對應的。在遇到自然災害以及社會生活中發生的一些不確定因素情況下，會出現物理網絡設備節點、鏈路等故障，從而造成這一映射關係的中斷，影響用戶定義網絡的正常運營。通常的做法是依靠物理設備網絡內部的保護機制實現網絡的恢復，這種保護機制的弊端在於:
[0012]無法應對網絡內部故障的隨機性，在複雜物理設備網絡(包括星形、MESH(網格網絡)、環網等)中，處於運營成本等考慮，運營商通常只對網絡中的部分節點、鏈路通過環網、雙歸屬等機制實施保護。無法對網絡中的每個節點、每條鏈路都進行保護，客觀上也就無法應對網絡內部故障的隨機性。
[0013]依靠對網絡內部局部節點和鏈路進行保護而在故障發生後恢復的設備網絡，雖然可以恢復全局網絡視圖與設備網絡的映射關係，但無法滿足原映射關係的優化求解目標。
【發明內容】
[0014]本發明要解決的技術問題是提供一種SDN架構下的虛擬網絡映射保護方法及系統，以實現快速響應設備網絡故障的隨機性。
[0015]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種軟體自定義網絡(SDN)架構下的虛擬網絡映射保護方法，包括:
[0016]應用層根據各用戶的網絡編輯請求，編輯、定義子網絡模型；
[0017]網絡虛擬層構建各用戶定義的子網絡模型，並將所述子網絡模型整合成全局網絡視圖，將所述全局網絡視圖發送給控制器層；
[0018]所述控制器層將全局網絡視圖中包含的各子網絡模型分別映射成工作設備網絡和保護設備網絡，當所述工作設備網絡出現故障滿足指定條件且所述保護設備網絡無故障，則將對應子網絡的工作映射關係從工作設備網絡切換為保護設備網絡。
[0019]進一步地，上述方法還具有下面特點:
[0020]所述應用層根據各用戶的網絡編輯請求，編輯、定義子網絡模型後，還包括:
[0021]所述應用層對所定義的子網絡模型設置保護策略和映射優化求解目標，
[0022]所述網絡虛擬層分別記錄所述全局網絡視圖所包含的各子網絡模型的保護策略和映射求解目標，將所述各子網絡模型的保護策略和映射求解目標與所述全局網絡視圖一起發送給所述控制器層；
[0023]所述控制器層是根據所述各子網絡模型的保護策略和映射優化求解目標將各子網絡模型分別映射成工作設備網絡和保護設備網絡的。
[0024]進一步地，上述方法還具有下面特點:所述各子網絡模型的保護策略包括以下的任一種，
[0025]工作設備網絡和保護設備網絡的物理設備節點和鏈路均不允許共享；
[0026]工作設備網絡和保護設備網絡只允許物理設備節點共享；
[0027]工作設備網絡和保護設備網絡允許鏈路共享。
[0028]進一步地，上述方法還具有下面特點:所述映射優化求解目標包括以下的一種或多種:
[0029]資源代價最小、映射數量最多、負載均衡和收益最大。
[0030]進一步地，上述方法還具有下面特點:所述控制器層將對應子網絡的工作映射關係從工作設備網絡切換為保護設備網絡後，還包括:
[0031]所述控制器層如接收到工作設備網絡故障全部恢復的消息後，將所述對應子網絡的工作映射關係恢復為所述工作設備網絡。
[0032]為了解決上述問題，本發明還提供了一種虛擬網絡映射保護系統，其中，包括:
[0033]應用層模塊，用於根據各用戶的網絡編輯請求，編輯、定義子網絡模型；
[0034]網絡虛擬層模塊，用於構建各用戶定義的子網絡模型，並將所述子網絡模型整合成全局網絡視圖，將所述全局網絡視圖發送給控制器層模塊；
[0035]所述控制器層模塊，用於將全局網絡視圖中包含的各子網絡模型分別映射成工作設備網絡和保護設備網絡，當所述工作設備網絡出現故障滿足指定條件且所述保護設備網絡無故障，則將對應子網絡的工作映射關係從工作設備網絡切換為保護設備網絡。
[0036]進一步地，上述系統還具有下面特點:
[0037]所述應用層模塊，根據各用戶的網絡編輯請求，編輯、定義子網絡模型後還用於:對所定義的子網絡模型設置保護策略和映射優化求解目標，
[0038]所述網絡虛擬層模塊，還用於分別記錄所述全局網絡視圖所包含的各子網絡模型的保護策略和映射求解目標，將所述各子網絡模型的保護策略和映射求解目標與所述全局網絡視圖一起發送給所述控制器層模塊；
[0039]所述控制器層模塊，是根據所述各子網絡模型的保護策略和映射優化求解目標將各子網絡模型分別映射成工作設備網絡和保護設備網絡的。
[0040]進一步地，上述系統還具有下面特點:所述應用層模塊設置的各子網絡模型的保護策略包括以下的任一種，
[0041]工作設備網絡和保護設備網絡的物理設備節點和鏈路均不允許共享；
[0042]工作設備網絡和保護設備網絡只允許物理設備節點共享；
[0043]工作設備網絡和保護設備網絡允許鏈路共享。
[0044]進一步地，上述系統還具有下面特點:所述應用層模塊設置的各子網絡模型的映射優化求解目標包括以下的一種或多種:
[0045]資源代價最小、映射數量最多、負載均衡和收益最大。
[0046]進一步地，上述系統還具有下面特點:
[0047]所述控制器層模塊，將對應子網絡的工作映射關係從工作設備網絡切換為保護設備網絡後還用於:如接收到工作設備網絡故障全部恢復的消息後，將所述對應子網絡的工作映射關係恢復為所述工作設備網絡。
[0048]本發明提供一種SDN架構下的虛擬網絡映射保護方法及系統，可以以實現快速響應設備網絡故障的隨機性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0049]圖1為目前業界公認的SDN網絡架構示意圖；
[0050]圖2為本發明實施例的SDN架構下的虛擬網絡映射保護方法的流程圖；
[0051]圖3為本發明實施例的子網模型與物理層設備網絡映射關係的示意圖；
[0052]圖4為本發明實施例的工作設備網絡與保護設備網絡只允許節點共享的示意圖；
[0053]圖5為本發明實施例的工作設備網絡與保護設備網絡允許鏈路共享的示意圖；
[0054]圖6為本發明實施例的子網模型與設備網絡映射關係的倒換流程圖；
[0055]圖7為本發明實施例的工作網絡故障恢復後虛擬網絡映射的恢復流程圖；
[0056]圖8為本發明實施例的虛擬網絡映射保護系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0057]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互任意組合。
[0058]在SDN網絡中，全局網絡視圖與設備網絡映射關係的健康運行至關重要，需要SDN技術針對這種映射提供保護方法。為此，本發明實施例提出了一種基於SDN架構下的虛擬網絡映射保護方法，旨在通過該保護方法能夠實現對全局網絡視圖與物理層網絡映射關係的保護，以實現快速響應設備網絡故障的隨機性；實現對全局網絡視圖與物理層網絡映射關係的映射優化求解目標的保護。
[0059]圖2為本發明實施例的SDN架構下的虛擬網絡映射保護方法的流程圖，如圖2所示，本實施例的方法包括:
[0060]步驟101、SDN應用層根據各用戶的網絡編輯請求，編輯、定義子網絡模型；
[0061]應用層接受各用戶分別發送的網絡編輯請求，根據各用戶需要，編輯、定義子網模型，並可以對所定義的子網絡模型設置保護策略、映射優化求解目標；
[0062]步驟102、SDN網絡虛擬層負責構建各用戶定義的子網絡模型，並整合成全局網絡視圖；
[0063]在網絡虛擬層需要分別記錄全局網絡視圖所包含的各子網絡模型的保護策略、映射求解目標；網絡虛擬層記錄各子網絡模型的保護策略、映射求解目標作起到備份的作用，並由網絡虛擬層將全局網絡視圖(含各子網絡模型的保護策略，映射求解目標)信息傳遞給控制器層。
[0064]步驟103、控制器層將全局網絡視圖中包含的各子網絡模型分別映射成工作設備網絡和保護設備網絡，當所述工作設備網絡出現故障滿足指定條件且所述保護設備網絡無故障，則將對應子網絡的工作映射關係從工作設備網絡切換為保護設備網絡。
[0065]控制器層負責完成全局網絡視圖與物理層網絡設備的映射，在映射過程中，可以針對全局網絡視圖所包含的各子網絡模型、各子網模型的保護策略(如用戶級別)、映射優化求解目標分別構建對應的各子網映射保護機制。具體做法如下:
[0066]A、根據保護策略、映射優化求解目標將用戶定義的同一子網模型分別映射成工作設備網絡映射關係和保護設備網絡映射關係，這兩個映射關係的功能完全相冋；
[0067]B、正常情況下，子網與工作設備網絡的映射關係處於工作狀態，子網與保護設備網絡的映射關係處於非工作狀態；
[0068]C、當工作設備網絡出現故障(如果內部出現設備節點或鏈路故障)且此時保護設備網絡處於無故障的正常狀態時，由控制器層負責將子網與保護設備網絡的映射關係倒換為工作狀態，此時子網與工作設備網絡的映射關係變為非工作狀態。
[0069]用戶定義的子網模型與物理設備網絡映射關係的保護策略可以分為如下幾種:
[0070]VIP貴賓級服務級別:有保護且滿足工作設備網絡與保護設備網絡絕對無關，即工作設備網絡與保護設備網絡的物理設備節點和鏈路均不允許共享，保護網絡與工作網絡不重合，不受工作網絡的影響，如圖3所示，
[0071]普通貴賓級服務級別:有保護，工作設備網絡與保護設備網絡只允許節點共享，如圖4所示，可以允許2個及以上的節點共享。
[0072]會員級服務級別:有保護，工作設備網絡與保護設備網絡允許鏈路共享(共享的節點和鏈路信息由控制器層確立)，可以節省網絡資源，如圖5所示；
[0073]普通用戶級服務級別:無保護，僅依靠設備網絡內部的設備保護倒換機制實現與子網模型映射關係的恢復。
[0074]其中，映射優化求解目標可以包括以下的一種或多種:
[0075]資源代價最小、映射數量最多、負載均衡及收益最大等。
[0076]圖6為本發明實施例的子網模型與設備網絡映射關係的倒換流程圖，如圖6所示，本實施例的子網模型與設備網絡映射關係的倒換可以包括以下步驟:
[0077]步驟201、工作設備網絡故障，上報控制器層；
[0078]工作設備網絡故障可以包括:工作設備網絡內部的節點故障或鏈路故障。
[0079]步驟202、判斷工作設備網絡故障在控制器層上設置的時間閾值內是否恢復，如未恢復，則轉步驟203，如恢復，則結束該流程。
[0080]步驟203、判斷保護設備網絡是否存在故障，如無故障，則轉步驟204，否則結束該流程。
[0081]步驟204、控制器層將映射關係倒換到保護設備網絡上；
[0082]該步驟中，如果工作設備網絡上運行著用戶業務，也將一併倒換到保護設備網絡上。
[0083]圖7為本發明實施例的工作網絡故障恢復後虛擬網絡映射的恢復流程圖，如圖7所示，本恢復流程可以包括以下步驟:
[0084]步驟301、工作設備網絡故障全部恢復，此時工作網絡狀態正常並上報至控制器層；
[0085]步驟302、控制器層將映射關係倒換從保護設備網絡恢復到工作設備網絡上，此時如果保護設備網絡上運行著用戶業務，也將一併倒換回到工作設備網絡上。
[0086]圖8為本發明實施例的虛擬網絡映射保護系統的示意圖，如圖8所示，本實施例的系統包括:
[0087]應用層模塊，用於根據各用戶的網絡編輯請求，編輯、定義子網絡模型；
[0088]網絡虛擬層模塊，用於構建各用戶定義的子網絡模型，並將所述子網絡模型整合成全局網絡視圖，將所述全局網絡視圖發送給控制器層模塊；
[0089]所述控制器層模塊，用於將全局網絡視圖中包含的各子網絡模型分別映射成工作設備網絡和保護設備網絡，當所述工作設備網絡出現故障滿足指定條件且所述保護設備網絡無故障，則將對應子網絡的工作映射關係從工作設備網絡切換為保護設備網絡。
[0090]在一優選實施例中，所述應用層模塊，根據各用戶的網絡編輯請求，編輯、定義子網絡模型後還用於:對所定義的子網絡模型設置保護策略和映射優化求解目標，
[0091]所述網絡虛擬層模塊，還用於分別記錄所述全局網絡視圖所包含的各子網絡模型的保護策略和映射求解目標，將所述各子網絡模型的保護策略和映射求解目標與所述全局網絡視圖一起發送給所述控制器層模塊；
[0092]所述控制器層模塊，是根據所述各子網絡模型的保護策略和映射優化求解目標將各子網絡模型分別映射成工作設備網絡和保護設備網絡的。
[0093]其中，所述應用層模塊設置的各子網絡模型的保護策略可以包括以下的任一種，
[0094]工作設備網絡和保護設備網絡的物理設備節點和鏈路均不允許共享；
[0095]工作設備網絡和保護設備網絡只允許物理設備節點共享；
[0096]工作設備網絡和保護設備網絡允許鏈路共享。
[0097]其中，所述應用層模塊設置的各子網絡模型的映射優化求解目標包括以下的一種或多種:
[0098]資源代價最小、映射數量最多、負載均衡和收益最大。
[0099]在一優選實施例中，所述控制器層模塊，將對應子網絡的工作映射關係從工作設備網絡切換為保護設備網絡後還可以用於:如接收到工作設備網絡故障全部恢復的消息後，將所述對應子網絡的工作映射關係恢復為所述工作設備網絡。
[0100]本領域普通技術人員可以理解上述方法中的全部或部分步驟可通過程序來指令相關硬體完成，所述程序可以存儲於計算機可讀存儲介質中，如只讀存儲器、磁碟或光碟等。可選地，上述實施例的全部或部分步驟也可以使用一個或多個集成電路來實現。相應地，上述實施例中的各模塊/單元可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能模塊的形式實現。本發明不限制於任何特定形式的硬體和軟體的結合。
[0101]以上僅為本發明的優選實施例，當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種軟體自定義網絡(SDN)架構下的虛擬網絡映射保護方法，包括: 應用層根據各用戶的網絡編輯請求，編輯、定義子網絡模型； 網絡虛擬層構建各用戶定義的子網絡模型，並將所述子網絡模型整合成全局網絡視圖，將所述全局網絡視圖發送給控制器層； 所述控制器層將全局網絡視圖中包含的各子網絡模型分別映射成工作設備網絡和保護設備網絡，當所述工作設備網絡出現故障滿足指定條件且所述保護設備網絡無故障，則將對應子網絡的工作映射關係從工作設備網絡切換為保護設備網絡。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於: 所述應用層根據各用戶的網絡編輯請求，編輯、定義子網絡模型後，還包括: 所述應用層對所定義的子網絡模型設置保護策略和映射優化求解目標， 所述網絡虛擬層分別記錄所述全局網絡視圖所包含的各子網絡模型的保護策略和映射求解目標，將所述各子網絡模型的保護策略和映射求解目標與所述全局網絡視圖一起發送給所述控制器層； 所述控制器層是根據所述各子網絡模型的保護策略和映射優化求解目標將各子網絡模型分別映射成工作設備網絡和保護設備網絡的。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於:所述各子網絡模型的保護策略包括以下的任一種， 工作設備網絡和保護設備網絡的物理設備節點和鏈路均不允許共享； 工作設備網絡和保護設備網絡只允許物理設備節點共享； 工作設備網絡和保護設備網絡允許鏈路共享。
4.如權利要求2所述的方法，其特徵在於:所述映射優化求解目標包括以下的一種或多種: 資源代價最小、映射數量最多、負載均衡和收益最大。
5.如權利要求1-4任一項所述的方法，其特徵在於:所述控制器層將對應子網絡的工作映射關係從工作設備網絡切換為保護設備網絡後，還包括: 所述控制器層如接收到工作設備網絡故障全部恢復的消息後，將所述對應子網絡的工作映射關係恢復為所述工作設備網絡。
6.一種虛擬網絡映射保護系統，其特徵在於，包括: 應用層模塊，用於根據各用戶的網絡編輯請求，編輯、定義子網絡模型； 網絡虛擬層模塊，用於構建各用戶定義的子網絡模型，並將所述子網絡模型整合成全局網絡視圖，將所述全局網絡視圖發送給控制器層模塊； 所述控制器層模塊，用於將全局網絡視圖中包含的各子網絡模型分別映射成工作設備網絡和保護設備網絡，當所述工作設備網絡出現故障滿足指定條件且所述保護設備網絡無故障，則將對應子網絡的工作映射關係從工作設備網絡切換為保護設備網絡。
7.如權利要求6所述的系統，其特徵在於: 所述應用層模塊，根據各用戶的網絡編輯請求，編輯、定義子網絡模型後還用於:對所定義的子網絡模型設置保護策略和映射優化求解目標， 所述網絡虛擬層模塊，還用於分別記錄所述全局網絡視圖所包含的各子網絡模型的保護策略和映射求解目標，將所述各子網絡模型的保護策略和映射求解目標與所述全局網絡視圖一起發送給所述控制器層模塊； 所述控制器層模塊，是根據所述各子網絡模型的保護策略和映射優化求解目標將各子網絡模型分別映射成工作設備網絡和保護設備網絡的。
8.如權利要求7所述的系統，其特徵在於:所述應用層模塊設置的各子網絡模型的保護策略包括以下的任一種， 工作設備網絡和保護設備網絡的物理設備節點和鏈路均不允許共享； 工作設備網絡和保護設備網絡只允許物理設備節點共享； 工作設備網絡和保護設備網絡允許鏈路共享。
9.如權利要求7所述的系統，其特徵在於:所述應用層模塊設置的各子網絡模型的映射優化求解目標包括以下的一種或多種: 資源代價最小、映射數量最多、負載均衡和收益最大。
10.如權利要求6-9任一項所述的系統，其特徵在於: 所述控制器層模塊，將對應子網絡的工作映射關係從工作設備網絡切換為保護設備網絡後還用於:如接收到工作設備網絡故障全部恢復的消息後，將所述對應子網絡的工作映射關係恢復為所述工作設備網絡。
【文檔編號】H04L12/24GK104243196SQ201310249773
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月21日 優先權日:2013年6月21日
【發明者】王大江, 王振宇 申請人:中興通訊股份有限公司