[发明专利]一种基于Openflow的事件并行控制器及其事件并行处理方法

摘要

本发明公开了一种基于Openflow的事件并行控制器及其事件并行处理方法，该方法将Openflow消息的收发与Openflow事件的处理相分离，利用额外的计算线程对Openflow事件处理进行加速。应用开启后的控制器将建立与交换机的链接，并将链接平均地分给多个I/O线程，每个链接上消息的收发由唯一的I/O线程处理。应用在接收Openflow消息后，触发对应的Openflow事件，并根据事件的类型产生对流对象和状态对象的处理任务，交由不同的线程进行处理。在流事件处理过程中，能够动态产生子任务，并由多个线程并行执行。对共享状态，使用唯一的状态线程进行处理。本发明方法相对于现有的Openflow事件的并行处理方法具有更好的性能可扩展性、以及更简单的数据访问方式。

主权项

1.一种基于Openflow的事件并行控制器，其特征在于：该控制器包括有流处理模块（1）、状态处理模块（2）和Openflow消息分配控制模块（3）；Openflow消息分配控制模块（3）第一方面采用异步非阻塞IO模型从链接的接收缓冲区中接收Openflow交换机（4）发送的Openflow消息；所述Openflow消息中包括有Packet-in消息、Flow-Removed消息、Port-status消息和Error消息。Openflow消息分配控制模块（3）第二方面将流处理任务TASK3-1={FAPacket-inFLOWBase_flow,FAFlow-RemovedFLOWBase_flow}]]>发送到流处理模块（1）的主线程本地任务队列Q_z中；所述流处理任务TASK3-1={FAPacket-inFLOWBase_flow,FAFlow-RemovedFLOWBase_flow}]]>的获取是：（A）首先依据Packet-in消息触发Packet-in事件；然后根据Packet-in事件生成Base_flow结构的流对象FLOW_{Base_flow}＝{F₁,F₂,…,F_f}；最后根据Base_flow结构中start方法生成所述Packet-in事件对应的流处理任务（B）首先依据Flow-Removed消息触发Flow-Removed事件；然后根据Flow-Removed事件生成如表1中Base_flow结构的流对象FLOW_{Base_flow}＝{F₁,F₂,…,F_f}；最后根据Base_flow结构中start方法生成所述Flow-Removed事件对应的流处理任务FAFlow-RemovedFLOWBase_flow.]]>Openflow消息分配控制模块（3）第三方面将状态处理任务TASK3-2={SAPort-statusSTATEBase_state,SAErrorSTATEBase_state}]]>发送到状态处理模块（2）的访问任务队列PstateSTATEBase_state={P1,P2,...,Ps}]]>中；所述状态处理任务TASK3-2={SAPort-statusSTATEBase_state,SAErrorSTATEBase_state}]]>的获取是：（A）首先依据Port-status消息触发Port-status事件；然后根据Port-status事件生成Base_state结构的状态对象STATE_{Base_state}＝{S₁,S₂,…,S_s}的处理任务，即Port-status状态处理任务记为（B）首先依据Error消息触发Error事件；然后根据Error事件生成针对如表2中Base_state结构的状态对象STATE_{Base_state}＝{S₁,S₂,…,S_s}的处理任务，即Error状态处理任务记为SAErrorSTATEBase_state.]]>Openflow消息分配控制模块（3）第四方面接收流处理模块（1）输出的controller-to-switch消息；Openflow消息分配控制模块（3）第五方面采用异步非阻塞IO模型从消息－线程TH₃＝{C₁,C₂,…,C_c}中所属的链接的发送缓冲区中向Openflow交换机（4）输出controller-to-switch消息。流处理模块（1）第一方面用于接收Openflow消息分配控制模块（3）输出的流处理任务TASK3-1={FAPacket-inFLOWBase_flow,FAFlow-RemovedFLOWBase_flow};]]>流处理模块（1）第二方面将TASK3-1={FAPacket-inFLOWBase_flow,FAFlow-RemovedFLOWBase_flow}]]>保存到主线程本地任务队列Q_z中；流处理模块（1）第三方面将TASK3-1={FAPacket-inFLOWBase_flow,FAFlow-RemovedFLOWBase_flow}]]>通过轮询的方式发送到计算线程本地任务队列中；流处理模块（1）第四方面执行TASK3-1={FAPacket-inFLOWBase_flow,FAFlow-RemovedFLOWBase_flow}]]>中的具体任务；并动态生成对流对象FLOW_{Base_flow}＝{F₁,F₂,…,F_f}的处理任务，记为流对象子任务将所述添加到QTH1={Q1,Q2,...,Qa}]]>中；流处理模块（1）第五方面执行TASK3-1={FAPacket-inFLOWBase_flow,FAFlow-RemovedFLOWBase_flow}]]>中的具体任务；并动态生成对状态对象STATE_{Base_state}＝{S₁,S₂,…,S_s}的处理任务，记为状态对象子任务根据所述的的global属性的值，进行判断；如果global为true，则表示该状态为全局共享状态，则将所述的给予状态处理模块（2），并等待状态处理模块（2）的任务完成消息STA_2-1；反之，如果global不为true，则表示该状态为局部共享状态，则流处理模块（1）中的产生所述的线程直接执行；流处理模块（1）第六方面通过任务窃取的方式进行计算线程的任务负载均衡。流处理模块（1）第七方面输出controller-to-switch消息给Openflow消息分配模块（3）。计算线程将需要输出的controller-to-switch消息同步地写入到消息－线程TH₃＝{C₁,C₂,…,C_c}中所属的链接的发送缓冲区中。状态处理模块（2）第一方面接收Openflow消息模块（3）发出的状态处理任务TASK3-2={SAPort-statusSTATEBase_state,SAErrorSTATEBase_state},]]>并将TASK3-2={SAPort-statusSTATEBase_state,SAErrorSTATEBase_state}]]>保存到状态对象STATE_{Base_state}＝{S₁,S₂,…,S_s}的访问任务队列中；状态处理模块（2）第二方面接收流处理模块（1）发出的状态处理任务并将保存到状态对象STATE_{Base_state}＝{S₁,S₂,…,S_s}的访问任务队列中；状态处理模块（2）第三方面状态－线程TH₂＝{B₁,B₂,…,B_b}中的B₁从中提取出属于B₁的访问任务队列PstateB1={P1,P2,...,Ps};]]>然后B₁通过轮询的方式执行PstateB1={P1,P2,...,Ps}]]>中的任务；当执行完成后，向流处理模块1发送的任务完成消息状态－线程TH₂＝{B₁,B₂,…,B_b}中的B₂从中提取出属于B₂的访问任务队列然后B₂通过轮询的方式执行中的任务；当执行完成后，向流处理模块（1）发送的任务完成消息状态－线程TH₂＝{B₁,B₂,…,B_b}中的B_b从中提取出属于B_b的访问任务队列然后B_b通过轮询的方式执行中的任务；当执行完成后，向流处理模块1发送的任务完成消息对于状态处理模块（2）第四方面向流处理模块（1）发送的任务完成消息集合记为STA2-1={STA2-1B1,STA2-1B2,...,STA2-1Bb}.]]>