[发明专利]一种基于Openflow的事件并行控制器及其事件并行处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Openflow控制器，是指一种用软件定义网络领域Openflow控制器、以及对Openflow控制器内部事件的并行处理方法，特别涉及Openflow流事件处理过程内部的并行处理方法。 

背景技术

2008年，OpenFlow技术首次被提出。其思想是将传统网络设备中的数据转发和路由控制两个功能模块相分离，利用集中式的控制器通过标准化的接口对各种网络设备进行管理和配置。OpenFlow技术引起了业界的广泛关注，成为近年来十分热门的技术。由于Openflow技术为网络带来灵活的可编程性，因此该技术已被广泛的应用于校园网、广域网、移动网络以及数据中心网络等多种网络之中。 

在2009年12月31日公开的《OpenFlow Switch Specification》，Open Networking Foundation组织，在此文献的第4.1节介绍了OpenFlow消息的类型。Openflow消息包括有controller-to-switch（译：控制器向交换机传输的消息）、Asynchronous（译：异步消息）和Symmetric（译：对称消息）。其中异步消息中包括有Packet-in（译：流到达消息）、Flow-Removed（译：流移除消息）、Port-status（译：端口状态消息）和Error（译：错误消息）。 

在2013年3月29日的软件学报中公开了《基于OpenFlow的SDN技术》，左青云等人发表。文中公开了OpenFlow网络主要由OpenFlow交换机、控制器两部分组成。OpenFlow交换机根据流表来转发数据包，代表着数据转发平面；控制器通过全网络视图来实现管控功能，其控制逻辑表示控制平面。每个OpenFlow交换机的处理单元由流表构成，每个流表由许多流表项组成，流表项则代表转发规则。进入交换机的数据包通过查询流表来取得对应的操作。控制器通过维护网络视图（network view）来维护整个网络的基本信息，如拓扑、网络单元和提供的服务等。运行在控制器之上的应用程序通过调用网络视图中的全局数据，进而操作OpenFlow交换机来对整个网络进行管理和控制。 

Openflow技术的特点使得Openflow控制器端的处理效率成为网络能否正常运行的关键。原始单线程控制器的处理效率远远不能满足大规模Openflow网络的处理需求。因此，现有技术利用多线程，在控制器内部并行地处理Openflow事件，提高控制器的处理效率。 

但现有的Openflow事件并行处理方法，在利用众核环境对规模较大，行为复杂的Openflow网络进行控制时，存在处理性能的可扩展性问题：（1）流事件处理过程不支持并行操作，无法满足时间复杂度高的计算过程；（2）增加线程难以有效提高流事件的处理效率；（3）Openflow事件处理过程中，对共享数据的访问存在耦合，影响性能可扩展性。 

本发明针对上述问题，在Openflow控制器内部，针对Openflow事件，尤其是Openflow流事件，提出了一种新的事件并行控制器及其事件并行处理方法。 

发明内容

本发明的目的之一是提供一种基于Openflow的事件并行控制器，该控制器是利用众核环境，在大规模Openflow网络场景下，利用I/O线程并行地对Openflow消息进行收发，利用计算线程对Openflow事件的处理进行加速，增加流事件处理过程内部的并行支持，增强Openflow控制器的计算能力，提高性能可扩展性。 

本发明的目的之二是提出一种基于Openflow的事件并行处理方法，该方法使用多个线程并行地对Openflow消息进行收发；当收到Openflow消息后，触发对应的Openflow事件；针对流事件及其对应的处理方法，生成对该流事件的处理任务，由流－线程并行执行；针对其他类型事件及其对应的处理方法，生成针对共享状态的处理任务，由状态－线程并行执行；流事件的处理过程内部，可以动态的产生子任务，通过任务窃取的形式，多个线程可以并行地对同一个流事件进行处理。 

本发明是一种基于Openflow的事件并行控制器，该控制器包括有流处理模块（1）、状态处理模块（2）和Openflow消息分配控制模块（3）；