專利名稱：Openflow交換機系統(tǒng)及其報文處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及以太網(wǎng)領域技術，尤其涉及一種Openflow交換機系統(tǒng)及其報文處理方法。
背景技術：
目前互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，其應用規(guī)模的龐大及其地位的重要性，遠遠超出了設計者們的想象，而現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)主要有以下弊端特定的范圍內(nèi)沒有統(tǒng)一的管理、網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)機制與策略單一、運營商難以最大限度優(yōu)化自身網(wǎng)絡、以及傳統(tǒng)交換機用于轉(zhuǎn)發(fā)的功能和協(xié)議多且雜，很難配置，系統(tǒng)容易出錯等問題。為應對上述弊端，人們提出了 Openflow交換機，其將傳統(tǒng)交換機上的報文轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)發(fā)策略分離開來，采用專門的一臺控制器(controller)通過網(wǎng)線和交換機連接。這樣原來同在一臺交換機設備上的報文轉(zhuǎn)發(fā)功能(硬件芯片實 現(xiàn))和報文轉(zhuǎn)發(fā)策略(各種軟件協(xié)議)就被分開到了不同的硬件設備上。而一臺控制器(controller)還可以控制多臺Openflow交換機,從而實現(xiàn)了統(tǒng)一的轉(zhuǎn)發(fā)控制端，更有效地控制了網(wǎng)絡。參圖I所示，目前，在Openflow交換機系統(tǒng)中，往往控制網(wǎng)絡中的一個或多個控制器與相應的Openflow交換機直接相連并進行數(shù)據(jù)通信，然而，一個或多個控制器的控制通道(control path)的帶寬是有限的,而一般Openflow交換機的中央處理器(CPU)處理能力也不強，在Openflow交換機和多個控制器連接時,Openf low的管理端口往往需要同時收發(fā)大量報文，由于帶寬的限制，易產(chǎn)生控制報文丟包現(xiàn)象，從而造成了整個系統(tǒng)網(wǎng)絡不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于對現(xiàn)有的控制通道網(wǎng)絡進行改良，以提供一種可靠性高的Openflow交換機系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種Openflow交換機系統(tǒng)的報文處理方法。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案如下一種Openflow交換機系統(tǒng)，其包括一個或多個控制器；與一個或多個終端相連接的Openflow交換機；與所述Openflow交換機相連接的應用服務器，其用于根據(jù)報文的消息類型，對所述報文中的DSCP值進行賦值；與所述應用服務器相連接的QoS三層交換機，其用于根據(jù)報文中的DSCP值，獲取當前報文的優(yōu)先級，并按照所述報文的優(yōu)先級高低發(fā)送報文至控制器。作為本發(fā)明系統(tǒng)的進一步改進，所述報文的消息類型包括contro11er-to-switch消息、異步消息、對稱消息，其中，每一種消息類型還包括若干子類型。作為本發(fā)明系統(tǒng)的進一步改進，所述應用服務器具體用于獲取報文中的Openflow Type值；根據(jù)所述Openflow Type值獲悉該報文所屬的報文類型及相應的子類型；根據(jù)報文所屬子類型，相應地為該報文的DSCP值賦值。相應地，一種Openflow交換機系統(tǒng)的報文處理方法，其包括51、接收報文；
52、根據(jù)報文的消息類型，對所述報文中的DSCP值進行賦值；
53、根據(jù)報文中的DSCP值，獲取當前報文的優(yōu)先級，并按照所述報文的優(yōu)先級高低進行報文發(fā)送。作為本發(fā)明方法的進一步改進，所述報文的消息類型包括contro 11 er-to-switch消息、異步消息、對稱消息，其中，每一種消息類型還包括若干子類型。作為本發(fā)明方法的進一步改進，所述步驟S2還具體包括獲取報文中的OpenflowType值；根據(jù)所述Openflow Type值獲悉該報文所屬的報文類型及相應的子類型；根據(jù)報 文所屬子類型，相應地為該報文的DSCP值賦值。作為本發(fā)明方法的進一步改進，該方法還包括如下步驟計算各報文所對應的報文加權值及交換機系統(tǒng)中各控制器所對應的控制器加權值；根據(jù)所述報文加權值，獲取多個報文加權值區(qū)間，并根據(jù)各控制器加權值，為每一個報文加權值區(qū)間對應一個控制器，其中，所述報文加權值區(qū)間的數(shù)目與控制器的數(shù)目相等；根據(jù)當前報文的報文加權值所處于的報文加權值區(qū)間，將該報文發(fā)送至與該報文加權值區(qū)間相對應的控制器。作為本發(fā)明方法的進一步改進，“計算報文加權值”的步驟具體包括根據(jù)各報文自身的優(yōu)先級字段進行加權，得到包權值；根據(jù)Openflow流自身的優(yōu)先級進行加權，得到流權值；根據(jù)所述包權值及流權值，計算得出所述報文加權值，其中，報文加權值=(2/3) *包權值+ (1/3)*流權值。作為本發(fā)明方法的進一步改進，“計算控制器加權值”的步驟具體包括獲取控制器與交換機之間的網(wǎng)絡鏈路的速度權值；根據(jù)控制器所連接的交換機數(shù)目得到數(shù)量權值；根據(jù)控制器當前的服務質(zhì)量得到質(zhì)量權值；綜合所述速度權值、數(shù)量權值、及質(zhì)量權值計算得出控制器加權值，其中，控制器加權值=(2/4)*速度權值+ (1/4)*數(shù)量權值+ (1/4)*質(zhì)量權值。作為本發(fā)明方法的進一步改進，“獲取多個報文加權值區(qū)間”的步驟具體包括將所有報文加權值按大小進行排序，并均勻劃分為N個報文組，其中，N為控制器的數(shù)目；根據(jù)每個報文組中報文加權值，獲取N個初始權值區(qū)間；將低優(yōu)先級的初始權值區(qū)間的區(qū)間上限設置為與高優(yōu)先級的初始權值區(qū)間的區(qū)間下限相等；將最高優(yōu)先級的的初始權值區(qū)間的區(qū)間上限設為100，將最低優(yōu)先級的的初始權值區(qū)間的區(qū)間下限設為O。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過根據(jù)報文的類型，將系統(tǒng)中報文按照一定的優(yōu)先級進行調(diào)度，在不提高整個系統(tǒng)成本的同時，避免了系統(tǒng)因帶寬過小，導致高優(yōu)先級的報文掉包的現(xiàn)象，進而提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。


圖I是現(xiàn)有技術中Openflow交換機系統(tǒng)的網(wǎng)絡架構示意 圖2是本發(fā)明第一實施方式中Openflow交換機系統(tǒng)的網(wǎng)絡架構示意 圖3是本發(fā)明第一實施方式中Openflow交換機系統(tǒng)的報文處理方法的流程 圖4是本發(fā)明第二實施方式中Openflow交換機系統(tǒng)的網(wǎng)絡架構示意 圖5是本發(fā)明第二實施方式中Openflow交換機系統(tǒng)的報文處理方法的流程圖；圖6是本發(fā)明第二實施方式中報文處理系統(tǒng)的單元示意圖。
具體實施例方式以下將結合附圖所示的具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發(fā)明，本領域的普通技術人員根據(jù)這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。參圖2所示，其示意地繪示了本發(fā)明Openflow交換機系統(tǒng)的網(wǎng)絡架構，該架構100包括一個或者多個控制器(contro I Ier I、contro 11 er2、contro 11 er3 …control I erN),控制器與Openflow交換機101之間通過控制網(wǎng)絡相連,Openflow交換機101另一端通過多業(yè)務端口連接多個終端設備(終端I、終端2、終端3…終端N)，上述終端設備可包括手機、電腦、PDA (個人數(shù)字處理)等。所述終端可通過數(shù)據(jù)通道與Openflow交換機101相互通信，實現(xiàn)報文發(fā)送。于本發(fā)明第一實施方式中，上述Openflow交換機系統(tǒng)100還包括一應用服務器 102及一支持QoS(服務質(zhì)量)的QoS三層交換機103，其中，應用服務器102與所述Openflow交換機101相連接，其用于根據(jù)報文的消息類型，對所述報文中的DSCP值進行賦值；而QoS三層交換機103與所述應用服務器102相連接，其用于根據(jù)報文中的DSCP值，獲取當前報文的優(yōu)先級，并按照所述報文的優(yōu)先級高低發(fā)送報文至控制器。于本發(fā)明中，Openflow協(xié)議里的支持的消息類型大約分為以下3類control I er-to-switch 消息、異步消息(asynchronous)、及對稱消息(symmetric),每一類消息又有多個子類型。controller-to-switch消息由控制器發(fā)起,用來管理或獲取switch狀態(tài)！asynchronous消息由switch發(fā)起,用來將網(wǎng)絡事件或交換機狀態(tài)變化更新到控制器；symmetric消息可由交換機或控制器發(fā)起。這幾類消息最終會組成TCP報文在控制網(wǎng)絡中傳輸，本實施方式中，根據(jù)本領域普通技術人員所掌握的經(jīng)驗，總結出其中有些類型的報文是非常重要的，這些報文必須得到交換機或控制器及時相應，否則會造成網(wǎng)絡中斷或不穩(wěn)定，比如、一些對稱消息和controller-to-switch消息,這類報文一般所占帶寬也不大；而相比上述的重要報文，大量相對不重要的報文(如packet_in類型報文)，甚至是冗余報文可以延遲發(fā)送甚至直接被丟失(對整個交換機系統(tǒng)的正常工作幾乎無影響)。其中，本發(fā)明具體實施方式
中，對于不同消息的區(qū)分，主要通過獲取TCP報文中的第2個字節(jié)(Openflow Type值),并根據(jù)所述Openf low Type值獲悉該報文所屬的報文類型及相應的子類型(如Hello信息、Features_Reply信息、Port-Status信息等),其中按照報文的子類型，分別對應賦予該報文的DSCP為一定值，在此之前，本發(fā)明需要根據(jù)不同等級的重要信息，對其報文進行網(wǎng)絡傳輸層面的報文優(yōu)先級分類。在本發(fā)明中，可以使用應用服務器102對指定消息類型的報文做DSCP值(差分服務代碼點，一種IP報文的優(yōu)先級)重寫動作，其中，DSCP使用6個bit，DSCP的值得范圍為(Γ63，O優(yōu)先級最低，63優(yōu)先級最高。本發(fā)明中，對于較為重要的Hello/Echo等類型的消息報文，一般將其DSCP值設置成60 ;而對于大量相對不重要或者可以有延遲的異步消息(如Packet_in報文)，則將其DSCP值設置成30。當被修改過DSCP值的消息報文發(fā)送到支持QoS的3層交換機時，該交換機能夠根據(jù)不同的DSCP值進行優(yōu)先級調(diào)度，從而使DSCP值高的報文優(yōu)先通過，這樣可以大幅度提高Openflow交換機系統(tǒng)的連接性和可靠性。
本發(fā)明中，對于不同消息類型的報文所對應的DSCP值，詳見下表(表I):其中，DSCP值越高地報文，表示為優(yōu)先級越高，系統(tǒng)會優(yōu)先處理。
權利要求
1.一種Openflow交換機系統(tǒng),其特征在于,其包括 一個或多個控制器； 與一個或多個終端相連接的Openflow交換機； 與所述Openflow交換機相連接的應用服務器，用于根據(jù)報文的消息類型，對所述報文中的DSCP值進行賦值； 與所述應用服務器相連接的QoS三層交換機，用于根據(jù)報文中的DSCP值，獲取當前報文的優(yōu)先級，并按照所述報文的優(yōu)先級高低發(fā)送報文至控制器。
2.根據(jù)權利要求I所述的Openflow交換機系統(tǒng)，其特征在于，所述報文的消息類型包括controller-to-switch消息、異步消息、對稱消息,其中，每一種消息類型還包括若干子類型。
3.根據(jù)權利要求2所述的Openflow交換機系統(tǒng)，其特征在于，所述應用服務器具體用于 獲取報文中的Openflow Type值； 根據(jù)所述Openflow Type值獲悉該報文所屬的報文類型及相應的子類型； 根據(jù)報文所屬子類型，相應地為該報文的DSCP值賦值。
4.一種Openflow交換機系統(tǒng)的報文處理方法,其特征在于,該方法包括 51、接收報文； 52、根據(jù)報文的消息類型，對所述報文中的DSCP值進行賦值； 53、根據(jù)報文中的DSCP值，獲取當前報文的優(yōu)先級，并按照所述報文的優(yōu)先級高低進行報文發(fā)送。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述報文的消息類型包括control Ier-to-switch消息、異步消息、對稱消息，其中，每一種消息類型還包括若干子類型。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟S2還具體包括 獲取報文中的Openflow Type值； 根據(jù)所述Openflow Type值獲悉該報文所屬的報文類型及相應的子類型； 根據(jù)報文所屬子類型，相應地為該報文的DSCP值賦值。
7.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，該方法還包括如下步驟 計算各報文所對應的報文加權值及交換機系統(tǒng)中各控制器所對應的控制器加權值； 根據(jù)所述報文加權值，獲取多個報文加權值區(qū)間，并根據(jù)各控制器加權值，為每一個報文加權值區(qū)間對應一個控制器，其中，所述報文加權值區(qū)間的數(shù)目與控制器的數(shù)目相等；根據(jù)當前報文的報文加權值所處于的報文加權值區(qū)間，將該報文發(fā)送至與該報文加權值區(qū)間相對應的控制器。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，“計算報文加權值”的步驟具體包括 根據(jù)各報文自身的優(yōu)先級字段進行加權，得到包權值； 根據(jù)Openflow流自身的優(yōu)先級進行加權,得到流權值； 根據(jù)所述包權值及流權值，計算得出所述報文加權值，其中，報文加權值=(2/3)*包權值+ (1/3)*流權值。
9.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，“計算控制器加權值”的步驟具體包括獲取控制器與交換機之間的網(wǎng)絡鏈路的速度權值； 根據(jù)控制器所連接的交換機數(shù)目得到數(shù)量權值； 根據(jù)控制器當前的服務質(zhì)量得到質(zhì)量權值； 綜合所述速度權值、數(shù)量權值、及質(zhì)量權值計算得出控制器加權值，其中，控制器加權值=(2/4)*速度權值+ (1/4)*數(shù)量權值+ (1/4)*質(zhì)量權值。
10.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，“獲取多個報文加權值區(qū)間”的步驟具體包括 將所有報文加權值按大小進行排序，并均勻劃分為N個報文組，其中，N為控制器的數(shù)目； 根據(jù)每個報文組中報文加權值，獲取N個初始權值區(qū)間； 將低優(yōu)先級的初始權值區(qū)間的區(qū)間上限設置為與高優(yōu)先級的初始權值區(qū)間的區(qū)間下限相等； 將最高優(yōu)先級的的初始權值區(qū)間的區(qū)間上限設為100，將最低優(yōu)先級的的初始權值區(qū)間的區(qū)間下限設為O。
全文摘要
本發(fā)明提供一種Openflow交換機系統(tǒng)及其報文處理方法，其系統(tǒng)包括一個或多個控制器；與一個或多個終端相連接的Openflow交換機；與所述Openflow交換機相連接應用服務器，其用于根據(jù)報文的消息類型，對所述報文中的DSCP值進行賦值；以及與所述應用服務器相連接的QoS三層交換機，其用于根據(jù)報文中的DSCP值，獲取當前報文的優(yōu)先級，并按照所述報文的優(yōu)先級高低發(fā)送報文至控制器。本發(fā)明通過根據(jù)報文的類型，將系統(tǒng)中報文按照一定的優(yōu)先級進行調(diào)度，在不提高整個系統(tǒng)成本的同時，避免了系統(tǒng)因帶寬過小，導致高優(yōu)先級的報文掉包的現(xiàn)象，進而提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
文檔編號H04L12/937GK102868645SQ20121036660
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權日2012年9月26日
發(fā)明者趙 怡, 朱堅, 閆興安 申請人:盛科網(wǎng)絡(蘇州)有限公司