[发明专利]一种基于控制器代理的故障切换系统

说明书

技术领域

本发明涉及云计算虚拟化网络领域，特别涉及一种基于控制器代理的故障切换系统。

背景技术

计算机技术之所以能够迅速发展，是因为找到了通用的硬件底层架构，在此基础上，操作系统和应用程序都得到了飞速的发展。基于计算机领域的这种思想和模式，人们在网络领域提出了类似的概念，即在网络中使用通用的底层数据平面，通过接口向上层平面提供网络资源的自由调用，这就是软件定义网络（SDN，Software Defined Network）思想的起源。SDN概念引起了学术界和产业界的广泛关注，SDN通过把原有的封闭体系解耦为数据层、控制层和应用层，将网络控制功能独立出来，并为网络应用提供可编程的接口，从而颠覆传统网络架构。它是一种网络实现技术，与IPV6，IPV4不同，SDN不改变主机可见的转发面封装，它是现有网络协议/架构和未来网络的一种支持平台，某种意义上说更像一种高级语言+编译器，可以用来实现应用软件，而不是另外一种新的功能性软件.对于采用SDN架构的网络，可方便地提高网络设备利用率、降低网络维护代价，优化路由路径及增加网络设备的管理性和灵活性。目前典型的开源控制器主要有业界首个SDN控制器NOX、首个具有商业级应用能力的控制器Floodlight、应用最广泛的控制器OpenDaylight、由运营商研发的控制器Ryu以及最新发布的针对运营商网络研发的控制器ONOS。

OpenFlow是目前SDN最成熟和应用最广的实现方式。基于OpenFlow的SDN技术使用户可以更

灵活地管控网络、更高效地利用网络资源、更合理性地分配网络资源。OpenFlow由OpenFlow交换机、FlowVisor和Controller三部分组成。OpenFlow技术最大的特点是OpenFlow交换机将原来完全由交换机和路由器控制的报文转发过程转化为由OpenFlow交换机和Controller，来共同完成，实现了数据转发和路由控制的分离。其中OpenFlow交换机进行数据层转发；FlowVisor对网络进行虚拟化；Controller对网络进行集中控制。Controller可以通过事先规定好的接口操作控制OpenFlow交换机中的流表，从而达到控制数据转发的目的。

SDN的发展面临很多安全问题，随着SDN架构的普及和推广，安全问题越来越受到重视。

现有技术下，当发生控制器故障时，其切换速度受到局限，从而影响了整个系统的运行速度。随着网络规模不断扩大，越来越多的功能和协议在网络上进行叠加，网络设备日益封闭，网络管理变得更加复杂，极大地延缓了网络服务的新发展。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种基于控制器代理的故障切换系统，其从应用控制器入手，提出一种基于控制器代理的故障切换机制，当应用控制器发生故障时可实现快速有效控制器切换。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于控制器代理的故障切换系统，包括网络底层的openflow交换机，所述的openflow交换机通过物理链路与控制器代理互连，所述的控制器代理通过标准化接口与多个控制器互连，所述的openflow交换机通过openflow协议与控制器代理连接，所述的控制器代理通过rest-api与多个控制器同时保持连接，系统随机选择一个控制器作为主要控制器，所有的控制器运行相同的应用，所述的主要控制器将规则下发到控制器代理，所述的控制器代理再下发到各个交换机上。

控制器代理包括设备控制模块和控制器接口两部分，所述的设备控制模块负责与网络底层的openflow交换机进行通信。

设备控制模块包括：

交换机连接单元，所述的交换机连接单元用于：通过Openflow协议与底层的openflow交换机相连；

设备管理单元，所述的设备管理单元用于：通过Openflow协议管理每个交换机的运行状态；

链路发现单元，所述的链路发现单元用于：监测交换机之间链路的状态，实时更新链路信息；

统计信息单元，所述的统计信息单元用于：将Openflow协议收集到的交换机信息存储在数据库中；

流表缓存单元，所述的流表缓存单元用于：将需要下发的流表存储在本地数据库中，作为交换机硬件流表的备份；

拓扑管理单元，所述的拓扑管理单元用于：基于已有的链路信息建立交换机的拓扑。

控制器接口包括：

状态检测单元，用于监测控制器的运行状态，能够及时发现控制器的故障状态；