[发明专利]一种基于普通交换芯片的OpenFlow多级流表的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信领域，特别涉及一种基于普通交换芯片的OpenFlow多级流表的实现方法。

背景技术

随着数据通信设备的复杂程度不断提高，云计算及其业务的发展，服务器的应用需求产生了爆炸性的增长，随着社交网络，移动互联网，物联网等业务领域的快速发展，大数据正日益成为当前的焦点，其面向的海量数据处理也对当今的网络提出了更高的要求。传统的网络架构已经不能够满足今天的企业，运营商和终端用户的需求。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于普通交换芯片的OpenFlow多级流表的实现方法，以满足现有网络对数据通信处理的要求。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于普通交换芯片的OpenFlow多级流表的实现方法，该方法由网络设备维护一个或者若干个多级流表(FlowTable)，并且数据流只按照这些流表进行转发，所述流表由一些关键字和执行动作组成的灵活规则，并且每个关键字字段都是可以通配的，流表本身的生成、维护、下发完全由外置的控制器(Controller)来管理。

优选的，所述多级流表(FlowTable)的下发可以是主动的，也可以是被动的，在主动模式下，控制器(Controller)将自己收集的流表信息主动下发给网络设备，随后网络设备可以直接根据流表进行转发；在被动模式下，网络设备收到一个报文没有匹配的流表(FlowTable)记录时，将该报文转发给控制器(Controller)，由控制器(Controller)进行决策该如何转发，并下发相应的流表。

优选的，所述多级流表(FlowTable)里设有pipeline管道，基于该pipeline管道形成报文处理流水线，整个处理流程在报文入方向有32个匹配阶段(Match Stage)，同时在报文出方向有32个匹配阶段(Match Stage)。

优选的，所述pipeline管道基于以下三个步骤来实现：

a)找到对应流表中最高优先级的匹配项；

b)将匹配项中的指令(instructions)应用到packet、match、action上，并更新对应流表中的动作信息；

c)将报文中的匹配项和动作集送往多级流表中的下一个表(table)。如果没有在多级流表的所有的表(table)中匹配，那么有多种默认行为可以实现，如丢包、继续下一个表、发往controller。

优选的，所述流表由流量实体(Flow Entry)组成，一个流表中包含多个流表项。

优选的，所述流表流表项包括匹配字段(Match Fields)、计数器和指令集三个部分，所述匹配字段(Match Fields)是报文匹配的输入关键字，计数器是管理所需，指令集是决定报文如何转发，最基本的转发行为包括转发给某个端口、封装改写报文后转发以及丢弃。

优选的，所述流表项通过匹配字段和优先级决定，在一个流表中匹配字段和优先级共同确定唯一的流表项，其中所有字段通配和优先级等于0的流表项为table-miss流表项，所述table-miss表项指定在流表中如何处理与其他流表项未匹配的数据包。

优选的，在进行流表项匹配时，优先级最高的流表项必须被选择，此时与选择流表项相关的计数器也会被更新，选定流表项的指令集也被执行。

优选的，对于table-miss表项，默认情况下，在流表中不存在table-miss表项，控制器可以在任何时候添加或删除它，而且它可能会超时失效，able-miss表项可以匹配流表中其他表项中不能匹配的数据，当数据包与table-miss表项匹配时，table-miss表项指令就会执行，如果该table-miss表项直接将数据包通过CONTROLLER端口发送到控制器，那么报文中的信息必须与一个table-miss表项匹配；如果该table-miss表项不存在，默认情况下，流表项无法将数据包丢弃。

优选的，所述多级流表(FlowTable)按顺序编号，从0开始，据此构成的流水线处理总是从第一流表开始，数据包第一个与流表0的流表项匹配，其它流表根据第一个表的匹配结果来调用。

优选的，所述流表进行处理时，将数据包与流表中的流表项进行匹配，从而选择流表项，如果匹配到了流表项，那么包括在该流表项的指令集被执行时，这些指令可能明确指导数据包传递到另一个流表，在那里同样的处理被重复执行。