交換系統(tǒng)、交換控制系統(tǒng)和存儲(chǔ)介質(zhì)的制作方法
【專利說(shuō)明】交換系統(tǒng)、交換控制系統(tǒng)和存儲(chǔ)介質(zhì)
[0001]本申請(qǐng)是2013年3月8日提交的、申請(qǐng)?zhí)枮?01180043295.5、發(fā)明名稱為“交換系統(tǒng)、交換控制系統(tǒng)和存儲(chǔ)介質(zhì)”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及交換系統(tǒng)，并具體地涉及其中每個(gè)交換機(jī)具有多個(gè)表的交換系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]為了控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的通信路徑，最近已經(jīng)開發(fā)出來(lái)采用開放流(OpenFlow)技術(shù)作為針對(duì)通信設(shè)備的控制協(xié)議的路徑控制方法。根據(jù)開放流技術(shù)控制路徑的網(wǎng)絡(luò)稱為開放流網(wǎng)絡(luò)。
[0004]在開放流網(wǎng)絡(luò)中，控制器(例如OFC(開放流控制器))操作交換機(jī)(例如OFS(開放流交換機(jī)))的每個(gè)開放流表，以控制交換機(jī)的行為?？刂破魍ㄟ^(guò)安全信道(SecureChannel)與交換機(jī)相連，以通過(guò)使用符合開放流協(xié)議的控制消息來(lái)控制交換機(jī)。
[0005]開放流網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)是構(gòu)成開放流網(wǎng)絡(luò)的邊緣交換機(jī)和核心交換機(jī)，并且交換機(jī)是在控制器的控制之下。從在開放流網(wǎng)絡(luò)中的輸入側(cè)邊緣交換機(jī)處接收分組到在開放流網(wǎng)絡(luò)中的輸出側(cè)邊緣交換機(jī)處發(fā)送分組的一些列類型的分組處理稱為流。
[0006]開放流表是其中注冊(cè)有流條目的表，其定義了對(duì)符合預(yù)定匹配條件(規(guī)則)的分組(通信數(shù)據(jù))要執(zhí)行的預(yù)定處理內(nèi)容(動(dòng)作)。
[0007]根據(jù)包括在分組中協(xié)議層級(jí)的每層的首部字段中的目的地址、源地址、目的端口和源端口中的一些或所有的各種組合，定義流條目的規(guī)則，并且其可以被區(qū)別。上述地址包括MAC地址(媒體訪問(wèn)控制地址)和IP地址(因特網(wǎng)協(xié)議地址)。此外，與進(jìn)入端口有關(guān)的信息也可用作流條目的規(guī)則。
[0008]流條目的動(dòng)作指示操作，例如“向特定的端口輸出”、“丟棄”和“重寫首部”。例如，當(dāng)輸出端口的標(biāo)識(shí)信息(例如輸出端口號(hào))出現(xiàn)在流條目的動(dòng)作中時(shí)，交換機(jī)向該端口輸出分組，并且當(dāng)輸出端口的標(biāo)識(shí)信息沒(méi)有出現(xiàn)時(shí)，交換機(jī)丟棄該分組。備選地，當(dāng)首部信息出現(xiàn)在流條目的動(dòng)作中時(shí)，交換機(jī)基于首部信息重寫分組的首部。
[0009]開放流網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)對(duì)符合流條目的規(guī)則的分組組(分組序列)執(zhí)行流條目的動(dòng)作。
[0010]開放流交換機(jī)的細(xì)節(jié)在非專利文獻(xiàn)I和2中描述。
[0011]需要大容量開放流表來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)上大量的流。在當(dāng)前情況下，用于開放流表的TCAM(三重內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器)不具有大容量，并且因此不能保證必須和充足的容量。此夕卜，難以增加在開放流表中使用的交換機(jī)的每個(gè)表(主要是TCAM)自身的容量。
[0012]作為解決上述問(wèn)題的方法之一，可以使用外部TCAM，但這花費(fèi)開銷。此外，在用于高速傳輸(例如1G多端口)(具有多端口的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其可以與1G比特/秒的數(shù)據(jù)傳遞速率相對(duì)應(yīng))的設(shè)備中，不能使用外部TCAM?，F(xiàn)在，不存在能夠至少在1G交換機(jī)中操作的外部TCAM。
[0013]引用列表
[0014][非專利文獻(xiàn) I】 “The OpenFlow Switch Consortium”〈http://www.0penflowswitch.0rg/>
[0015][非專利文獻(xiàn) 2] αOpenFlow Switch Specificat1n Vers1n 0.9.0 (WireProtocol 0x98)July 20，2009
[0016]當(dāng)前維護(hù)者:BrandonHeller (brandonhOstanford.edu) ”〈http://www.0penflowswitch.0rg/documents/openflow-spec-v0.9.0.pdf>

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的是通過(guò)使用作為現(xiàn)有資源的交換機(jī)中的表，實(shí)現(xiàn)開放流表的條目數(shù)量的擴(kuò)展。
[0018]本發(fā)明的交換系統(tǒng)包括:開放流功能部分，通過(guò)基于在每個(gè)表中定義的條件和處理內(nèi)容而在邏輯上合并多個(gè)表來(lái)配置開放流表，多個(gè)表中的每個(gè)表定義對(duì)預(yù)定接收分組的處理，并且開放流功能部分查閱開放流表以確定對(duì)接收分組的處理內(nèi)容；以及動(dòng)作功能部分，基于預(yù)定處理內(nèi)容對(duì)接收分組執(zhí)行處理。
[0019]在開放流交換機(jī)中執(zhí)行的本發(fā)明的交換控制方法，該交換控制方法包括:通過(guò)基于在每個(gè)表中定義的條件和處理內(nèi)容在邏輯上合并多個(gè)表來(lái)配置開放流表，多個(gè)表中的每個(gè)表定義對(duì)預(yù)定接收分組的處理；查閱開放流表以確定對(duì)接收分組的處理內(nèi)容；以及基于預(yù)定處理內(nèi)容執(zhí)行接收分組的處理。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的程序是使用作交換機(jī)的計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述交換控制方法中的處理的程序。應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)本發(fā)明的程序可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元和存儲(chǔ)介質(zhì)中。
[0021]本發(fā)明允許控制器能夠使用交換機(jī)中的多個(gè)表作為一個(gè)大容量的開放流表。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的交換系統(tǒng)的配置示例的概念性示意圖；
[0023]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的開放流功能部分的細(xì)節(jié)的概念性不意圖；
[0024]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的開放流動(dòng)作解析器的細(xì)節(jié)的概念性不意圖；
[0025]圖4是示出了開放流表控制的概述的示意圖；
[0026]圖5是示出了第一類型的開放流表控制的示例的細(xì)節(jié)的示意圖；
[0027]圖6是示出了第二類型的開放流表控制的示例的細(xì)節(jié)的示意圖；
[0028]圖7A是示出了分組流入情況下，交換系統(tǒng)的第一操作示例的示意圖；
[0029]圖7B是示出了分組流入情況下，交換系統(tǒng)的第一操作示例的示意圖；
[0030]圖8A是示出了分組流入情況下，交換系統(tǒng)的第二操作示例的示意圖；
[0031]圖SB是示出了分組流入情況下，交換系統(tǒng)的第二操作示例的示意圖；
[0032]圖9是示出了第一類型的開放流表控制的特定示例的示意圖；
[0033]圖10是示出了開放流表控制的第二方法的特定示例的示意圖；
[0034]圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的交換系統(tǒng)的示例I的細(xì)節(jié)的概念性不意圖；
[0035]圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的交換系統(tǒng)的示例2的細(xì)節(jié)的概念性不意圖；以及
[0036]圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的交換系統(tǒng)的示例3的細(xì)節(jié)的概念性不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037][第一示例性實(shí)施例]
[0038]在下文中將參考附圖描述本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例。
[0039](系統(tǒng)結(jié)構(gòu))
[0040]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的交換系統(tǒng)包括控制器101和交換機(jī)102。
[0041]控制器101在符合開放流協(xié)議的處理中控制交換機(jī)102。
[0042](交換機(jī)結(jié)構(gòu))
[0043]交換機(jī)102包括協(xié)議控制部分103、輸入端口 104、開放流功能部分105、傳統(tǒng)功能部分108、動(dòng)作功能部分111和輸出端口 112。
[0044]當(dāng)控制器101執(zhí)行用于在符合開放流協(xié)議的處理中控制交換機(jī)102的通信時(shí)，協(xié)議控制部分103執(zhí)行控制器101和交換機(jī)102之間的協(xié)議控制。協(xié)議控制部分103不需要提供在交換機(jī)102中，而可以提供在交換機(jī)102之前的級(jí)中。
[0045]輸入端口 104是分組輸入接口。輸入端口 104具有開放流有效端口和開放流無(wú)效端口。開放流有效端口是符合開放流協(xié)議的輸入端口，而開放流無(wú)效端口是不符合開放流協(xié)議的輸入端口。
[0046]開放流功能部分105對(duì)從開放流有效端口輸入的分組執(zhí)行處理。
[0047]開放流功能部分105包括開放流表管理部分106和開放流動(dòng)作解析器107。
[0048]開放流表管理部分106保留交換機(jī)102使用的開放流表。在開放流表中定義針對(duì)符合開放流協(xié)議的分組的動(dòng)作(開放流處理的動(dòng)作)。
[0049]開放流動(dòng)作解析器107基于開放流表管理部分106的查詢結(jié)果，確定開放流處理的動(dòng)作。
[0050]傳統(tǒng)功能部分108對(duì)從開放流無(wú)效端口輸入的分組執(zhí)行處理。
[0051]傳統(tǒng)功能部分108包括傳統(tǒng)表管理部分109和傳統(tǒng)動(dòng)作解析器110。
[0052]傳統(tǒng)表管理部分109是交換機(jī)102使用的傳統(tǒng)表。傳統(tǒng)表管理部分109定義了針對(duì)不符合開放流協(xié)議的分組(通常分組等)的動(dòng)作(傳統(tǒng)處理的動(dòng)作)。
[0053]傳統(tǒng)動(dòng)作解析器110基于傳統(tǒng)表管理部分109的查詢結(jié)果，確定傳統(tǒng)處理的動(dòng)作。在傳統(tǒng)處理中，使用通常的交換功能。
[0054]動(dòng)作功能部分111執(zhí)行在開放流功能部分105或傳統(tǒng)功能部分108中確定的動(dòng)作。
[0055]輸出端口 112是分組輸出接口。
[0056](開放流處理和傳統(tǒng)處理之間的區(qū)別)
[0057]在開放流處理中，通過(guò)外部控制器控制分組路徑。控制器選擇整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的最優(yōu)路徑。相反，在傳統(tǒng)處理中，如在通常的交換機(jī)和路由器中一樣，通過(guò)自主分配來(lái)控制路徑。通常的交換機(jī)和路由器從與它們的環(huán)境有關(guān)的信息確定網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，以選擇最優(yōu)路徑。
[0058]在開放流處理中，可以基于多達(dá)12種類型的信息的組合來(lái)標(biāo)識(shí)分組。另一方面，在傳統(tǒng)處理中，用于標(biāo)識(shí)分組的信息的類型個(gè)數(shù)少，例如在L2網(wǎng)絡(luò)情況下的目的MAC地址和在L3網(wǎng)絡(luò)情況下的目的IP地址。針對(duì)此原因，難以執(zhí)行良好的流控制。例如，在傳統(tǒng)處理中，具有相同目的IP地址但不同源TCP端口號(hào)的流被確定為不同的流，從而選擇不同的路徑。
[0059](交換系統(tǒng)的完整操作)
[0060]在下文中將描述圖1中的交換系統(tǒng)的完整操作。
[0061](分組輸入)
[0062]當(dāng)新分組流入交換機(jī)102中時(shí)，交換機(jī)102在輸入端口 104處接收該分組。
[0063]交換機(jī)102檢查接收該分組的輸入端口 104是否是開放流有效端口。例如，交換機(jī)102通過(guò)查閱交換機(jī)102自身或輸入端口 104的設(shè)置信息(config)，檢查接收該分組的輸入端口 104是否是開放流有效端口。
[0064](從分組輸入到開放流處理的轉(zhuǎn)換)
[0065]當(dāng)輸入端口是開放流有效端口時(shí)，交換機(jī)102將分組從輸入端口 104向開放流功能部分105傳遞。
[0066](開放流處理)
[0067]開放流功能部分105在保留交換機(jī)102的多個(gè)表的開放流表管理部分106中對(duì)傳遞的分組執(zhí)行查詢處理。
[0068]然后，開放流功能部分105基于查詢結(jié)果和開放流動(dòng)作解析器107中每個(gè)表的優(yōu)先級(jí)，確定該分組的動(dòng)作。優(yōu)先級(jí)可以稱為優(yōu)先等級(jí)。
[0069](從開放流處理到動(dòng)作的執(zhí)行的轉(zhuǎn)換)
[0070]當(dāng)所確定的動(dòng)作是“分組輸入”(向控制器詢問(wèn)