[发明专利]SDN集群故障时业务快速连续切换系统及方法

说明书

本发明提出了一种SDN集群故障时业务快速连续切换系统及方法，解决了现有异构SDN集群中因SDN控制器异常导致业务中断和恢复正常状态耗时长的问题。本发明的切换系统在原有SDN集群架构中添加决策模块、全局备份模块、预连接模块和指令代理模块，使用可信决策、可信备份、异步启动、预先连接与指令代理的方法，通过在执行全局备份、异常判断、异常确认、恢复备份、准备切换、正式切换及中断处理和更新集群，实现了SDN控制器故障时的快速切换到可用控制器与快速业务恢复的功能。本发明具有冗余控制器无需提前启动，保证备份正确，切换耗时短及业务连续的优点。可用于SDN集群构建及维护领域。

技术领域

本发明属于网络控制技术领域，更进一步涉及网络控制领域中的软件定义网络，具体是一种SDN集群故障时业务连续快速切换系统及方法。可以用于SDN集群构建及维护领域。

背景技术

软件定义网络(Software Defined Network，SDN)是由美国斯坦福大学CleanState课题研究组提出的一种新型网络创新架构，是网络虚拟化的一种实现方式。其核心技术OpenFlow通过将网络设备的控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，使网络作为管道变得更加智能，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。

在SDN的架构中，控制器可以说是SDN的核心。它是连接底层交互设备与上层应用桥梁。一方面，控制器通过南向接口协议对底层网络交换设备进行集中管理，状态监测、转发决策以及处理和调度数据平面的流量；另一方面，控制器通过北向接口向上层应用开放多个层次的可编程能力，允许网络用户根据特定的应用场景灵活地制定各种网络策略。单一的控制器无法应对跨多个地域的SDN网络问题，基于SDN控制器组成的分布式集群，可以避免单一的控制器节点在可靠性、扩展性、性能方面的问题。SDN集群架构可以分为垂直架构和水平架构，垂直架构是由在多个控制器之上再叠加一层高级控制层实现，用于协调多个异构控制器之间的通信，从而完成跨控制器的通信请求。水平架构中，通过使用SDN控制器的东西向接口，所有的节点都在同一层级，身份也相同，没有级别之分，实现集群互通。

在现有异构SDN集群中，由于SDN交换机仅与一台SDN控制器进行通信，当SDN控制器发生故障时，要想将其从集群中移除，需启动一台冗余SDN控制器并等待其恢复备份，再令故障SDN控制器下属SDN交换机建立对新SDN控制器的连接。在此过程中，冗余SDN控制器启动、恢复备份、建立连接及自行同步等均为耗时过程，且此耗时过程会出现控制器与交换机会话丢失、错误还原已被损坏的备份数据等问题，使SDN交换机无法恢复正常的连接、恢复正常的拓扑导致业务中断。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提出了一种SDN集群故障时业务快速连续切换系统及方法，用于解决现有SDN集群故障切换时的切换耗时长及业务中断问题。

本发明是一种SDN集群故障时业务快速连续切换系统，包括有多个SDN控制单元和作为替换的冗余SDN控制器组成的SDN集群，每个SDN控制单元由应用层控制的一个SDN控制器和多个SDN交换机构成，SDN控制器可为异构控制器，形成垂直架构的SDN集群，应用层向SDN控制器发送控制信息，使SDN控制器更改其下层SDN交换机拓扑结构，当某一SDN控制器出现故障时，此故障SDN控制器由冗余的SDN控制器连接替代。其特征在于，还包括有决策模块、全局备份模块、预连接模块和指令代理模块，所述SDN控制单元是在SDN控制器与每个SDN交换机之间添加了指令代理模块形成的新的SDN控制单元，所有SDN控制单元都通过预连接模块连接到决策模块，决策模块连接到全局备份模块，全局备份模块与冗余SDN控制器存在TCP连接渠道，在冗余SDN控制器需要连接替代时进行连接并获取备份信息，全局备份模块对可信SDN控制器进行备份，对决策模块、全局备份模块、预连接模块和指令代理模块分述如下：

所述决策模块，作为SDN集群的控制组件，用于总体控制SDN集群及判断集群中SDN控制器的可信状态；