[发明专利]基于SDN的状态感知的分布式共享内存构建方法

权利要求书

1.一种基于SDN的状态感知的分布式共享内存构建方法，应用于包含SDN控制器和SDN交换机的通信网络中，其特征在于：基于多播机制，包括以下操作步骤：

(1)在SDN控制器部署多播注册服务器，所述多播注册服务器由分布式共享内存指针数组以及多播组列表组成，所述分布式共享内存指针数组每个元素指向一个多播组列表；

(2)在分布式节点创建多播socket客户端作为多播注册客户端，所述多播socket客户端将本地端口与特定多播组地址绑定；

(3)所述分布式节点通过所述多播socket客户端在所述SDN控制器中完成分布式节点IP地址注册、注销；

(4)所述SDN控制器通过状态感知的路由选择机制为所述分布式节点与分布式共享内存的其它节点建立最佳转发路径；

(5)所述分布式节点更新分布式共享内存数据，并基于有序多播机制实现分布式共享内存节点之间写更新一致性。

2.根据权利要求1所述的基于SDN的状态感知的分布式共享内存构建方法，其特征在于：所述步骤(1)中所述分布式共享内存的指针数组以及多播组列表具体内容为：分布式共享内存指针数组保存有各分布式共享内存的ID号，所述ID号指向一个多播组列表，所述多播组列表保存特定多播组的成员节点IP地址，所述成员节点IP地址即分布式节点的IP地址。

3.根据权利要求1所述的基于SDN的状态感知的分布式共享内存构建方法，其特征在于：所述步骤(2)中在分布式节点创建多播socket客户端，所述多播socket客户端将本地端口与特定多播组地址绑定，具体步骤包括：

(2a)将所述分布式节点指定端口与特定多播组地址通过所述多播socket客户端绑定；

(2b)将多播socket客户端设为异步模式，使得所述分布式节点能够同时发送和接收数据。

4.根据权利要求1所述的基于SDN的状态感知的分布式共享内存构建方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述分布式节点IP地址注册、注销包括以下步骤：所述分布式节点在本地内存申请一段内存空间，将所述内存空间首地址指针与一个分布式共享内存ID号绑定，所述分布式节点通过所述多播socket客户端发送包含所述分布式共享内存ID号的消息，SDN控制器接收并解析所述消息，获取消息类型、节点地址、分布式共享内存ID号，若所述消息为注册消息：将所述节点地址添加到所述分布式共享内存ID号指向的多播组列表；若所述消息为注销消息：将所述节点地址从所述分布式共享内存ID号指向的多播组中删除。

5.根据权利要求1所述的基于SDN的状态感知的分布式共享内存构建方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述分布式节点IP地址注册、注销还包括：注册成功后，所述多播socket客户端用于监听来自所述多播组的消息；注销后，所述多播socket客户端关闭。

6.根据权利要求1所述的基于SDN的状态感知的分布式共享内存构建方法，其特征在于：所述步骤(4)中所述状态感知的路由选择机制包括以下步骤：

(4-1)通过SDN控制器获取某个分布式共享内存所对应的多播组的时延受限条件的多播树；

(4-2)根据可用剩余带宽将所述多播树排序，选取前n个剩余带宽最大的多播树；

(4-3)根据数据报的跳数将(4-2)中所述n个多播树排序，选取前m个跳数最小的多播树；

(4-4)从所述m个多播树中选择最优多播树，即具有最大剩余带宽与最小跳数的多播树。

7.根据权利要求1所述的基于SDN的状态感知的分布式共享内存构建方法，其特征在于：所述步骤(5)中所述分布式节点更新分布式共享内存数据具体实现步骤包括：所述分布式节点创建一个多播socket服务器，通过所述多播socket服务器发送分布式共享内存更新数据。

8.根据权利要求1所述的基于SDN的状态感知的分布式共享内存构建方法，其特征在于：所述步骤(5)中所述有序多播机制的具体实现步骤包括：

(5-1)在SDN控制器中部署一个网络时间协议服务器NTP，所有申请了分布式共享内存的节点都通过该NTP保持时间同步；

(5-2)作为分布式共享内存生产者的节点向SDN控制器发送通知消息，告知SDN控制器其将要向特定分布式共享内存所指向的多播组发送载有分布式共享内存数据的多播数据报，所述通知消息包含分布式共享内存的ID号、分布式共享内存ID号指向的多播组的地址以及当前的NTP时间戳；

(5-3)SDN控制器接收并解析来自节点的通知消息，获取分布式共享内存的ID号、分布式共享内存所指向多播组地址以及NTP时间戳，根据所述NTP时间戳将一定时间内所侦听到的通知消息进行排列，根据所述排列生成源IP地址-分布式共享内存ID次序表，并生成该表所对应的多播数据报的转发规则；

(5-4)SDN控制器将所述步骤(5-2)生成的转发规则沿多播树安装于SDN交换机上；在此，SDN控制器对流表的安装只执行到与分布式共享内存的消费者直连的接入交换机的上一跳交换机上；

(5-5)SDN交换机按照安装的流表规则应答共享内存生产者，允许它们向特定分布式共享内存指向的多播组内发送载有共享内存数据的数据报；

(5-6)分布式共享内存生产者开始向多播组内发送其更新后的分布式共享内存数据；

(5-7)载有共享内存数据的多播数据报会被SDN交换机根据流表项的指示而沿着多播树进行转发，根据所述步骤(5-4)，此时只有与分布式共享内存的消费者直连的接入交换机的上一跳交换机安装了针对该多播数据报的转发规则，因此，与分布式共享内存消费者主机直连的接入交换机无法找到一个能够指示将载有共享内存的数据报转发至主机的流表项，根据openflow协议，此时SDN交换机将会发送一个异步的Packet-In消息到SDN控制器，询问如何处理该异常数据报；

(5-8)SDN控制器接收Packet-In消息，按照源IP地址-分布式共享内存ID次序表发送Packet-Out消息到所述步骤(5-7)所述接入交换机，所述接入交换机接收到Packet-Out消息后，执行消息内所指示动作，将载有共享内存数据的数据报转发到作为分布式共享内存消费者的主机上。