[发明专利]基于控制器与交换机的映射装置及其映射方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络领域，特别涉及一种可靠的基于控制器与交换机的映射装置及其映射方法。

背景技术

目前，新型网络体系结构，如软件定义网络（Software Defined Networks），吸引了学界的广泛关注。它分离了转发层与控制层，将原本束缚在路由器之内的智能环节抽离到上层。最值得注意的是其逻辑上集中的控制平面，使网络具备了协议标准开放、管理集中灵活和直接可编程等特点。但是，单控制器软件定义网络具有许多固有缺陷，如可扩展性和单点失效。由此，为了解决单控制器的相关问题，一些分布式架构逐渐出现，如Onix，Hyperflow和Kandoo。然而，与其他中心控制系统一样，这些系统的控制平面的可靠性受到巨大挑战，包括控制平面的可靠性和控制平面与数据平面的通信链路的可靠性。

现有研究多关注控制平面本身的可靠性，通过控制器布置改善控制拓扑的鲁棒性。但在某些情况下，出于政治、经济的相关原因，控制器布置将由于某些地理位置被禁止放置控制器而失效。此时，必须依靠控制平面与数据平面的通信链路来提升其可靠性，而控制器与交换机的分配映射关系是其中的典型环节。过去的相关研究多简单的把交换机映射到离其最近的控制器上。这样做的缺点是：1）可能会带来严重的控制器超载，当距离成为交换机映射的唯一考量因素时，很可能出现一种情况，即大多数交换机总是离某个控制器较近。此时，控制器将超载；2）可能会构建鲁棒性较差的控制器生成树，控制器交换机形成的节点簇类似于client-server网络，由于控制器负责域内交换机的通信、转发，其构成转发树的可靠性十分重要。仅注重时延的映射方法可能导致直连控制器的枝的负载失衡，一旦发生链路故障，会引发严重的数据丢失。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种可靠的基于控制器与交换机的映射装置及其映射方法。

按照本发明所提供的设计方案，一种基于控制器与交换机的映射装置，包含：

数据初始化模块，用于对网络信息数据进行初始化计算；

有用枝计算模块，根据数据初始化模块得到的数据来计算控制器是否存在有用枝；

控制器删除模块，判断控制器节点是否已完成与交换机的映射，若已完成，则删除指针指向的该控制器节点，重新修改控制器集合；

枝推选模块，用于推选出负载最轻枝，并返回该负载最轻枝的信息；

交换机分配模块，用于完成交换机节点的分配；

迭代条件判断模块，根据不同环节对是否存在可用枝或是否存在可用控制器节点进行判断；

映射确定模块，根据控制器节点和交换机节点的分配关系，完成控制器集合中每个控制器节点与交换机节点的最终分配。

上述的，所述迭代条件判断模块中根据不同环节对迭代条件进行判断处理包含：有用枝迭代判断单元，用于判断控制器节点是否存在有用枝，如果均为有用枝，则将数据传输至控制器删除模块进行删除该控制器节点处理，若存在有用枝，则将数据传输至枝推选模块进行处理；容量超载判断单元，用于判断控制器节点负载是否已超过控制器容量，若超过控制器容量，则将数据传输至控制器删除模块进行删除对应控制器节点处理。

一种基于控制器与交换机的映射方法，包含如下步骤：

步骤1.网络拓扑数据初始化；

步骤2.判断网络拓扑中是否存在未被分配的交换机节点，若存在，则进入步骤3，否则，跳转至步骤7；

步骤3.对控制器集合中的控制器节点进行判断，判断该控制器节点上的枝集合中是否有有用枝，若存在有用枝，则在有用枝集合中推选出到负载最轻枝，并将指针指向节点为负载最轻节点的孩子节点分配给已推选出的负载最轻枝，将步骤2中未被分配的交换机节点完成分配，进入步骤4，否则，跳转至步骤5；

步骤4.判断加入交换机节点后的负载是否超过控制器节点的容量，若超过，则进入下一步骤，否则，跳转至步骤6；

步骤5.从原有控制器集合中删除对应的控制器节点，重新修改控制器集合；

步骤6.更新网络数据并调整控制器枝集合中的每一枝的指针指向，并返回步骤2；

步骤7.分配结束。

上述的基于控制器与交换机的映射方法，步骤1中的网络信息数据包含拓扑生成各节点连接状态，控制器交换机的对应隶属关系，链路分配信息。

进一步的，所述步骤1包含如下内容：为控制器集合中的每个控制器节点建立元组，元组中的元素为枝的数组集合，每个控制器节点的指针指向即将分配的有用枝的头元素；更新网络信息数据，包括已分配和未分配的交换机节点。

本发明的有益效果：