[发明专利]控制器-交换机网络中的优化调和

说明书

提供了一种由软件定义网络（SDN）中的交换机执行的方法，交换机被通信耦合至控制器。方法包括对第一流执行第一流动作（例如删除第一流）。方法进一步包括存储第一流事件数据对象，第一流事件数据对象指示第一流和第一流动作。方法进一步包括存储与流事件数据对象相关联的第一标签。方法进一步包括生成包括第一流事件数据对象和第一标签的流事件消息。方法进一步包括将流事件消息发送到控制器。

技术领域

公开了与软件定义网络（SDN）中的流事件的调和有关的实施例。

背景技术

在SDN中，包括一个或多个控制器，每个控制器被耦合至一个或多个交换机，每个交换机可以包括被相应的控制器配置的流的数据库（DB）。流是用于处理通过SDN的数据业务（例如分组序列）的规则（例如用于特定IP流的规则）。例如，流可以指导与某个条件匹配的分组应当被转发到指定端口。另一规则可以指示与另外某个条件匹配的分组应当被丢弃。控制器还知道什么流存在于每个交换机上。通过从SDN交换机生成的流事件将SDN交换机中的流状态的任何改变通知给相应的SDN控制器。SDN控制器将流配置（也称为“流”）发送到SDN交换机；SDN交换机将流相关的通知（例如流事件）发送到SDN控制器。

当控制器和交换机之间的连接丢失（即，控制器和交换机变为断开）并且然后被重新建立时；在重新建立之后，控制器不知道交换机上的现有流状态，因为在把控制器与交换机断开的同时已经添加、删除或修改了一些流是可能的。因此，控制器必须开始流状态的调和，例如通过在与控制器重新连接时控制器将流动作（例如删除流、插入流、修改流）重新发送（也称为重放）回到交换机来开始流状态的调和。调和有助于使交换机恢复到其中数据分组的转发可以正确发生的状态。

发明内容

SDN中的控制器可以管理大量的交换机。控制器和交换机的断开和重新连接可由于例如网络条件、控制器升级、群集问题、交换机升级等等而发生。每当交换机重新连接到控制器时，控制器就必须向重新连接的交换机重放所有流动作以调和流状态。调和花费的时间取决于需要被重放的流动作的数量。这可导致大的延迟并且增加等待时间。

目前，为了调和控制器和交换机之间的流状态，需要与下面提到的步骤类似的步骤。必须由交换机来执行对应于从控制器到重新连接交换机（或多个重新连接交换机）的流的所有流动作。对于连接到控制器的每个这样的重新连接交换机，控制器使交换机流与控制器中的流数据库相关；控制器然后在交换机上重放增量变化（例如由控制器为特定交换机配置的、由于断开而没有被发送到交换机的任何未决的流（以及相应的流动作））。备选地，控制器可以将流推送到交换机上，从而要求交换机执行流的相关。相对于将流的通知从交换机推送给控制器，利用同等优先级处理所有流事件。

优化上面描述的调和（例如流重放）可以释放控制器和/或交换机资源，允许控制器和/或交换机在其他网络条件下工作，使得控制器应用能够更快地开始使用交换机并且还促使交换机更快地恢复正确的转发状态。

在其中可以部署多个控制器以提供负载平衡并且增加可用性的云部署中进一步使上面描述的问题（例如由调和引起的延迟）恶化。在云环境中，新的服务得到迅速部署和重新配置，从而引起到流数据库的快速改变。还利用向外扩展特征和向内扩展特征来部署控制器，这需要将交换机与一个控制器断开并且将交换机重新连接到不同的控制器，这进一步使问题恶化。在多控制器场景中，调和还迫使控制器实例的数据库更加同步，从而引起高速缓存搅动（例如，当高速缓冲存储器中的项被频繁地从高速缓冲存储器中清除时，诸如可能会由频繁的更新或同步导致限制高速缓冲存储器的有效性并且增加输入/输出操作）。