[发明专利]基于分布式服务框架的SDN跨域协作方法

说明书

本发明公开了一种基于分布式服务框架的SDN跨域协作方法，设置用于实现分布式应用协调服务的分布式跨域协作模块，并为各个SDN网络中的SDN控制器设置一个代理模块，该代理模块用于实现SDN控制器和分布式跨域协作模块之间的通信；上层应用将任务请求发送至代理模块，如果是域内任务请求则由代理模块发送给域内控制器进行处理，如果是域外任务请求，则通过分布式跨域协作模块将任务请求转发至目标域的代理模块，再由目标域的代理模块发送给目标域的SDN控制器进行处理，处理结果也通过分布式跨域协作模块反馈。本发明引入分布式跨域协作模块和代理模块，解决跨域协作问题。

技术领域

本发明属于SDN网络技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于分布式服务框架的SDN跨域协作方法。

背景技术

软件定义网络(Software Defined Network，SDN)作为一种将控制平面和数据平面相分离的新型网络架构，相比于传统网络，由于其灵活高效可配置特性与对下层设备的集中控制特性，近年来在很多领域已经得到了应用。在传统网络中，以路由器为代表的网络设备内部既包含数据平面，也包含控制平面，它们之间是紧耦合的，而SDN将控制平面与数据平面解耦合，并将控制平面从设备内部剥离出来，使数据平面的网络设备仅负责报文的转发，而网络的控制与管理由集中式的控制器负责。

但SDN也存在一些天然的不足。SDN中逻辑集中的控制平面可以收集到全网的资源状态信息，并维护一个全局的网络视图，这极大地简化了上层应用的开发，但是也造成了中央控制器负载过大，这限制了网络的规模。单控制器架构下的SDN将管理和控制的功能都交由一个中央控制器完成，然而受限于CPU、内存、带宽等因素，单个控制器自身性能存在上限，随着网络规模不断扩大、数据请求不断增多导致中央控制器负载过重，中央控制器就会出现明显的性能下降以及控制平面的处理延迟增加，甚至导致无法正常处理到达的请求。

特别的，目前工业界与学术界始终没有提出合理的、得到广泛认可的SDN控制器间东西向接口规范及标准，这就使得不同种类的SDN控制器难以实现有效的信息交互。因此当网络规模较大，且不同网络域归属不同机构时，如何有效地实现跨域业务的联合部署成为难题。

在传统的IP网络中，跨域路由主要依靠边界网关协议(BGP)来实现，BGP由于其完全分布式的特性，在策略执行、可伸缩性和复杂性等方面存在诸多限制；例如更改路由后，控制平面可能需要数分钟才能收敛，这在某些实时性要求较高的场景下是不可接受的。而对于SDN网络来说，由于控制器提供了一个集中式的全局控制平面，其在策略执行、安全性和复杂性等方面显著地优于传统的IP网络，相比传统IP网络下的BGP，提供了集中式控制平面的SDN在跨域路由方面有着天然的优势，基于SDN实现跨域路由具有极大的实用价值。

SDN下的跨域协作，本质上是一个分布式协调的问题，国内外的研究人员提出的解决方案主要有以下几种，扁平化体系架构、层次化体系架构以及混合体系架构等。

在扁平化体系架构中，所有的控制器都在同一层次，所有控制器都实时掌握着全网的信息状态，通过控制器之间的信息交互来进行网络状态的实时同步；而层次式体系结构，其做法是将网络划分为互不相交的域，每个SDN控制器只能控制所属域内的网络设备；域内的控制器称为本地控制器，为了应对跨域的访问需求，在全局网络设置一个根控制器用于管理各个本地控制器，并汇总各个本地控制器的数据形成一个全局的网络视图。至于混合体系架构则是以上两种方法的综合使用。

扁平化体系结构对同步的要求较高，并且在SDN由不同组织管理的场景下，各组织出于安全隐私等因素的考虑，可能不希望暴露内部信息，让所有控制器都实时掌握着全网的信息状态这一点较难实施；而层次化体系结构虽然放宽了同步的需求，但是该架构下的根控制器面临着类似单控制器架构的性能瓶颈与单点失效问题。混合体系架构通过将根控制器集群化解决了其单点失效问题，但是极大地增加了系统的复杂性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于分布式服务框架的SDN跨域协作方法，引入分布式跨域协作模块和代理模块，解决跨域协作问题。