[發明專利]基于NAT技術的SDN主備控制器無縫切換方法

有效

• 申請號: 201410753409.0
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104410730B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 翟躍
• 申請（專利權）人: 上海斐訊數據通信技術有限公司
• 主分類號: H04L29/12
• 分類號: H04L29/12;H04L12/24
• 代理公司: 杭州千克知識產權代理有限公司33246
• 代理人: 周希良

技術領域

本發明涉及網絡通信的技術領域，特別是涉及一種基于NAT(Network Address Translation，網絡地址轉換)技術的SDN(Software Defined Network，軟件定義網絡)主備控制器無縫切換方法。

背景技術

目前，各個大廠商在SDN市場的爭奪，更多是對控制器定義權和控制權的爭奪。控制器是SDN網絡的核心。在大規模的IDC(Internet Data Center，互聯網數據中心)網絡里，對控制器的可靠性有很高的要求。

現有技術中，SDN控制器的東西向接口沒有標準化，每個廠商都有自己私有的擴展。有些廠商采用單SDN控制器的技術。邏輯上集中的控制器難免出現單點故障。一旦控制器出現故障并且沒有備份控制器頂替的話，整個SDN網絡將處于無法管理和控制的狀態。這對運營商和用戶來說都是致命的。

另外，很多廠商采用主備控制器的技術。但是主備控制器的IP地址不同，導致無法實現平滑和無縫地切換。一旦主控制器故障，SDN交換機需要重新和備份控制器建立TCP連接，將會導致控制數據丟失，影響基本業務，從而導致用戶體驗感很差。。

因此，能夠快速地實現主備控制器切換是非常重要和必需的。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于NAT技術的SDN主備控制器無縫切換方法，采用類似NAT TCP負載均衡的技術實現唯一的集群虛擬地址，即使主備控制器發生切換，唯一的集群虛擬地址也不會發生改變，由于交換機是通過唯一的集群虛擬地址和控制器集群建立TCP連接，因此交換機無需感知主備控制器的切換，從而實現主備控制器無縫和快速的切換。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種基于NAT技術的SDN主備控制器無縫切換方法，SDN主備控制器之間控制通道的數據格式包括活性報文、選舉報文和同步報文；SDN控制器的活性報文和選舉報文采用同一報文格式；SDN控制器的同步分為實時同步和周期同步；所述實時同步是增量同步，所述周期同步是全數據庫的同步；路由器須配置NAT表，建立虛擬地址到控制器實際IP地址一對多的映射關系，SDN交換機和虛擬地址建立TCP連接；定義備份控制器對Openflow消息的處理行為。

根據上述的基于NAT技術的SDN主備控制器無縫切換方法，其中：所述活性報文為雙向的，用于確認跟對方的連接和測量連接延時；所述選舉報文為雙向的，用于攜帶發送者的IP地址信息；所述同步報文由主控制器發送至備份控制器，當主控制器的數據庫發生改變時，用于更新備份控制器的數據庫內容。

根據上述的基于NAT技術的SDN主備控制器無縫切換方法，其中：所述SDN控制器的活性報文和選舉報文的格式均包括序列號和IP地址兩個字段，共32bits。

進一步地，根據上述的基于NAT技術的SDN主備控制器無縫切換方法，其中：所述序列號為16bits，起始值為1，當所述序列號的值如果超過65535，將重新從1開始計算；所述IP地址字段記錄控制器的節點IP，用于主控制器的選舉。

根據上述的基于NAT技術的SDN主備控制器無縫切換方法，其中：SDN控制器活性和選舉的流程包括以下步驟：

步驟S21、活性報文定時器超時；

步驟S22、判斷是否收到回應；若是，轉入步驟S23；若否，轉入步驟S27；

步驟S23、將應答報文的序號累加1，發送對端，比較對端IP地址和本地IP地址；

步驟S24、判斷對端IP地址是否小于本地IP地址，若是，轉入步驟S25；若否，轉入步驟S26；

步驟S25、判斷本地控制器是否為主控制器，若是，本地工作模式改為備份控制器，流程結束；若否，不執行任何操作，流程結束；

步驟S26、判斷本地控制器是否為備份控制器，若是，本地工作模式改為主控制器，流程結束；若否，不執行任何操作，流程結束；

步驟S27、判斷重傳次數是否大于重傳次數閾值，若是，本地工作模式設為主控制器，流程結束；若否，應答報文的序列號不變，發送對端，流程結束。

根據上述的基于NAT技術的SDN主備控制器無縫切換方法，其中：所述實時同步產生的因素包括統計信息變化、編排器變化、北向應用變化和OF消息變化。

根據上述的基于NAT技術的SDN主備控制器無縫切換方法，其中：SDN控制器同步報文處理流程中，主控制器數據庫接收到實時同步和周期同步請求后，向備份控制器數據庫發送同步報文，以使得二者保持一致。