[發明專利]一種多級流表優先級調整方法

有效

• 申請號: 201510220003.0
• 申請日: 2015-05-04
• 公開（公告）號: CN104811384B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 吳登勇;鐘超群;陳乃闊;任洪偉
• 申請（專利權）人: 山東超越數控電子股份有限公司
• 主分類號: H04L12/741
• 分類號: H04L12/741
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司37100
• 代理人: 姜明

技術領域

本發明涉及計算機技術領域，具體地說是一種多級流表優先級調整方法。

背景技術

近年來，隨著云計算和大數據時代的來臨，軟件定義網絡（SDN）逐漸被學術界和產業界所關注。在SDN領域中，數據層、控制層，以及應用層的三層構架體系逐漸被人們所接受，特別是，openflow協議逐漸成為公認的南向接口協議。Openflow協議是一個典型的交換機設備規范協議，它規定了openflow交換機的結構以及遵守的規則。

每個 OpenFlow 交換機的處理單元由流表構成，每個流表由許多流表項組成，流表項則代表轉發規則。進入交換機的數據包通過查詢流表來取得對應的操作。為了提升流量的查詢效率，目前的流表查詢通過多級流表和流水線模式來獲得對應操作。流表項主要由匹配字段(match fields)、計數器(counters)和操作(instructions)等3 部分組成。匹配字段的結構包含很多匹配項，涵蓋了鏈路層、網絡層和傳輸層大部分標識。

隨著OpenFlow 規約的不斷更新，VLAN，MPLS 和IPv6 等協議也逐漸擴展到OpenFlow 標準當中。由于OpenFlow 交換機采取流的匹配和轉發模式，因此在OpenFlow 網絡中將不再區分路由器和交換機，而是統稱為OpenFlow 交換機。另外，計數器用來對數據流的基本數據進行統計，操作則表明了與該流表項匹配的數據包應該執行的下一步操作。

如圖1所示，OpenFlow交換機中，所有的轉發規則都被組織在不同的OpenFlow流表中，而屬于同一個流表中的規則，則按照相應的優先級順序進行匹配。OpenFlow交換機中可以包含一個或者多個流表，這些流表被從0開始依次編號。

當數據包進入交換機后，將從流表0開始依次匹配，在后續處理中流表可以按次序從小到大越級跳轉，但不能從某一流表向前跳轉至編號更小的流表。流表項將以優先級高低的順序與數據包進行匹配，當數據包成功匹配到一條流表項后，會首先更新該流表項對應的計數器記錄的統計數據（例如發生成功匹配的數據包數量和總字節數等），然后根據流表項中的指令進行相應操作（例如跳轉至后續的某一流表繼續處理、修改或者立即執行該數據包對應的動作集合等）。當數據包已經處于最后一個流表時，其對應的動作集合（Action Set）中的所有動作指令將被執行（例如轉發至某一端口、修改數據包某一字段、丟棄數據包等）。

多流表流水線處理的架構和流程能夠有效地提升流表處理效率，但它也使得交換機的流表匹配時延增加，同時提高了數據流量生成及維護的算法復雜度。基于此，現提供一種加快流表匹配的速度的多級流表優先級調整方法。

發明內容

本發明的技術任務是針對在現有技術的不足，提供一種多級流表優先級調整方法。

本發明的技術方案是按以下方式實現的，該一種多級流表優先級調整方法，具體過程為：首先openflow交換機將流表的匹配情況封裝成信息，控制器查詢到該統計信息；根據該統計信息，控制器通過規則庫修改已有流表的優先級，并向交換機更新流表，使交換機的流表能夠與已有數據包的匹配信息吻合。

所述流表的匹配情況是指流表中的計數器記錄的各個流表匹配數據包的個數，匹配數據包越多的流表優先級越高。

所述優先級修改規則包括以下內容：

一、將優先級的數字區間設置為[0，100]，劃分為5個模糊等級：隨意項、一般、重要、十分重要、緊急，每個等級具有20個數字項，數字越高優先級越高；

二、當交換機轉發100個數據包，某流表中計數器記錄的匹配數據包數量超過50時，該流表的優先級加1；

三、當交換機轉發100個數據包，某流表中計數器記錄的匹配數據包數量不超過10時，該流表的優先級減1；

四、當交換機轉發100個數據包，某流表中計數器記錄的匹配數據包數量超過10，不超過50時，該流表的優先級不變；

五、當某一流表在某一模糊等級中達到最大值或最小值就不再變化時，確保該流表的優先級在某一等級的區間內。

基于上述優先級修改規則，該方法的具體實現過程為：

控制器給交換機下發流表時，各個流表的優先級根據規則一手動給出；

當數據包進入交換機后，計數器記錄各個流表的匹配情況，控制器根據規則二、三、四、五組成的優先級規則庫，對現有的流表優先級進行調整；

當新的數據包進入交換機時，數據包根據新的流表進行數據匹配和轉發。

本發明與現有技術相比所產生的有益效果是：