[發明專利]一種SDN網絡系統及其控制器故障的恢復方法

有效

• 申請號: 201710187310.2
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN106972964B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 王穎;李佳聰;李文璟;芮蘭蘭
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/26;H04L29/08
• 代理公司: 11413 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 項京;馬敬<國際申請>=<國際公布>=<

本發明實施例提供了一種SDN網絡系統及其控制器故障的恢復方法，該系統包括多個控制器、交換機、數據共享中心，每個控制器控制對應域內的多個交換機；第一控制器從故障中恢復后，從數據共享中心獲得本域的網絡狀態信息；然后向第二控制器發送開始遷移消息，第二控制器在遷移結束后向第一控制器發送結束遷移消息；第一控制器向本域內的所有交換機發送重新成為本域主控制器的消息，以使所有交換機將其重新作為主控制器；再向數據共享中心發送成為本域主控制器的消息，以使數據共享中心將其確定為該域的主控制器，實現SDN網絡系統中主控制器的故障恢復。本發明實施例可滿足多域控制器的一致性要求，提高控制器的利用率。

技術領域

本發明涉及網絡虛擬化技術領域，特別是涉及一種SDN網絡系統及其控制器故障的恢復方法。

背景技術

軟件定義網絡(SDN，Software Defined Network)是一種重要的新型網絡技術。該技術將復雜的網絡功能集中到一個中心化的控制器上，控制器擁有對整個SDN網絡的宏觀視角并提供可編程的接口來控制整個網絡。控制器能夠為交換機計算轉發數據包或流所需要的流表項，而交換機則只需按照流表項對數據包或流進行轉發。這樣一來，交換機設備可以得到簡化，節約設備開銷，整個網絡的可控制性和可管理性也得到了提高。

顯而易見，控制器在SDN網絡中扮演非常重要的角色，但當網絡規模較大時，一個控制器可能會超負荷運轉，導致其無法及時響應交換機的請求。解決這個問題的一個方法就是將大規模SDN網絡劃分成多個域，每個域有一個控制器。

多域SDN網絡中最主要的問題就是如何保持各個控制器之間的一致性。由于網絡中有多個控制器，每個控制器僅知道自己所在域的網絡狀態，當一個控制器從故障中恢復后，它無法直接控制其域內的交換機，因為它不知道當前網絡狀態，無法了解在它故障期間的網絡變化，其余的控制器也不知道，該問題稱為控制器一致性問題。

為解決該問題，文獻《Ravana:Controller Fault-Tolerance in Software-Defined Networking》設計了一個具有容錯機制的SDN控制器平臺Ravana，Ravana在面對控制器崩潰時可以保證僅處理控制消息一次。Ravana采用復制狀態機來復制控制消息的狀態，同時添加一致性機制，用于保證交換機狀態的一致性。這種方法是通過各個域的控制器之間的通信來進行控制器的備份或保持控制器的一致性，但是該方法不適用于大型網絡拓撲，在大型網絡拓撲中，控制器之間會頻繁進行通信，導致控制器的計算能力下降，從而降低了網絡的性能。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種SDN網絡系統及其控制器故障的恢復方法，以滿足多域控制器的一致性要求，提高控制器的利用率。具體技術方案如下：

為達到上述目的，本發明實施例公開了一種SDN網絡系統，所述系統包括多個控制器、交換機、數據共享中心，每個控制器控制對應域內的多個交換機；其中，

第一控制器，用于從故障中恢復之后，向所述數據共享中心發送獲得本域的網絡狀態信息的第一請求；

所述數據共享中心，用于接收所述第一控制器發送的獲得該域的網絡狀態信息的第一請求；根據所述第一請求向所述第一控制器反饋該域的網絡狀態信息；

所述第一控制器，還用于接收所述數據共享中心反饋的本域的網絡狀態信息，向第二控制器發送開始遷移消息，其中，在所述第一控制器發生故障時，所述第二控制器被本域的交換機確定為主控制器以控制本域內的多個交換機，所述主控制器用于在本域的網絡狀態變化時向所述數據共享中心發送網絡狀態信息；

所述第二控制器，用于接收所述第一控制器發送的開始遷移消息，在遷移結束后，向所述第一控制器發送結束遷移消息；

所述第一控制器，還用于接收所述第二控制器發送的結束遷移消息，向本域內的所有交換機發送重新成為主控制器消息；