CN109889350A - 一种用于sdn网络故障中切换路径的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于SDN网络故障中切换路径的方法，包括：创建虚拟专线之前，预先创建主路径和备用路径；将所述备用路径上的节点设备信息、链路信息和切换到所述备用路径时的流表操作记录到数据库；更新所述备用路径的链路信息，并保存到数据库；所述链路信息包括状态信息和剩余带宽信息；当所述主路径上的链路发生故障时，判断所述备用路径是否可用，如果可用，则将所述主路径上的虚拟专线切换到所述备用路径上，并向所述备用路径的各节点设备下发流表；如果不可用，则重新根据当前网络可用拓扑计算最优路径。本申请在主路径故障时可迅速完成路径切换，在网络规模足够大时能大大改善专线的切换时间，减少故障时的信息收集以及减少计算量。

Description

一种用于SDN网络故障中切换路径的方法及装置

技术领域

本申请涉及通信领域，具体涉及一种用于SDN网络故障中切换路径的方法。本申请同时涉及一种用于SDN网络故障中切换路径的装置。

背景技术

在传统网络中，由于使用分布式计算，那么在出现网络故障的时候，收敛可以由各个网元节点自行计算，迅速的计算出最新路径并完成切换，在三层网络中，涉及到路由收敛会相对较慢。在这种网络下，单个节点选择的收敛方式，并不能保证对全局来讲是最好的切换方式，只能够单点计算最优切换。例如，当单台路由器修改cost出现切换之后，路由器并不能判断切换之后的路径上带宽是否充足，有可能会出现链路拥塞。

而在SDN的网络中，由于是集中式控制，所以对于控制器而言，需要获取到故障信息，然后根据整网的链路状态进行重新计算，当网络越大的时候，链路越多，计算量就越大。当网络规模足够大之后，就会使得在SDN网络中，全局信息的计算，故障时的切换不如传统网络迅速。

目前SDN控制器需要根据故障时的实时拓扑，计算出最优的路径，而实时收集拓扑，计算切换路径，判断切换路径是否可用，在拓扑较大的时候，会比较慢。而当拓扑足够大的时候，单条链路上可能会有超过百条以上的虚拟专线，挨个计算，串行切换，会使得队列里靠后的虚拟专线切换达到分钟级别。而稳定性是企业使用专线的核心诉求，切换慢会使得企业使用不稳定。

当故障发生时，如果进行路径切换，从专线的角度讲，由于光信号经过很长链路的传输，所以光纤出现抖动会是一种常见现象。那么路径的切换需要尽可在最短的时间完成。

故障切换有以下两个条件：

直连链路两端的某端口down；

直连链路两端端口没有down，但是链路其实已经不通。

一条链路上大多有多个虚拟专线，当链路故障时，目前大多采用串行处理对于多个虚拟专线的进行切换。

串行处理的问题是后面专线的处理前面的专线全部切换完毕后才能进入自己的切换流程；

在每条专线的切换流程中：查当前拓扑->算新路径，每次都需要计算当前拓扑，当第一条专线切换完成后，拓扑会变化，所以每条专线切换时都需要重算拓扑，时间会相对较长。

串行处理在每条专线的切换时都会需要查一次当前的拓扑，当专线1切换完成之后，专线2切换时的拓扑已经发生了变化，所以会一步一步的串行处理。而如果每条专线都需要实时查询当前拓扑的话，就会造成切换的时间过长。当网络的规模足够大的时候，会使得切换的时间远远不能被客户接受，所以这部分需要尽可能转变为并行处理。

SDN由控制器集中处理网络故障，并下发新流表到交换机的过程非常漫长，单条专线的处理时间需要经过控制器集中收集拓扑，进行计算等很多方面的步骤，并且如果备用路径是故障的时候，切到一条不可用的路径时继续不通，再过段时间才发现备用路径不通再次切换，浪费时间，效率低。

发明内容

本申请提供一种用于SDN网络故障中切换路径的方法，以解决现有SDN网络中，全局计算拓扑时如何能够更快的促进网络收敛的问题。

本申请提供一种用于SDN网络故障中切换路径的方法，包括：

创建虚拟专线之前，预先创建主路径和备用路径；

将所述备用路径上的节点设备信息、链路信息和切换到所述备用路径时的流表操作记录到数据库；

更新所述备用路径的链路信息，并保存到数据库；所述链路信息包括状态信息和剩余带宽信息；

当所述主路径上的链路发生故障时，判断所述备用路径是否可用，如果所述备用路径可用，则将所述主路径上的虚拟专线切换到所述备用路径上，并向所述备用路径的各节点设备下发流表；如果所述备用路径不可用，则重新根据当前网络可用拓扑计算最优路径。

较佳地，所述判断所述备用路径是否可用具体包括：

直接从所述数据库中获取当前所述备用路径的状态信息和剩余带宽信息；判断状态是否正常和剩余带宽是否满足；如果所述备用路径的状态正常且剩余带宽满足，则将所述主路径上的虚拟专线切换到所述备用路径上，并向所述备用路径的各节点设备下发流表；如果所述备用路径的状态异常或剩余带宽不满足，则重新根据当前网络可用拓扑计算最优路径。

较佳地，所述备用路径上的节点设备信息，至少包括：

备用路径经过的所有节点设备的IP地址信息、MAC地址信息和openflow状态信息。

较佳地，所述备用路径上的链路信息，还包括：

备用路径的物理带宽信息和已使用的带宽信息；

其中，所述剩余带宽是通过备用路径的物理带宽减去所述已使用的带宽后得到的。

较佳地，所述流表操作中指示了下发流表所述备用路径的两端设备，以及下一跳的目的设备是所述备用路径的一端设备。

较佳地，所述更新所述备用路径的链路信息，是采用轮询或中断上报的方式实现；其中，

所述轮询方式，即定期通过下发查询消息，根据收到的返回消息更新备选链路的链路信息；

所述中断上报方式，即当所述备用路径途径的节点设备端口的状态或剩余流量发生变化时，所述节点设备直接上报消息到SDN控制器，SDN控制器根据所述上报消息更新备用路径的链路信息。

较佳地，在所述将所述虚拟专线切换到所述备用路径上之后，再重新创建一条备用路径，用于下次切换。

较佳地，当多条所述虚拟专线同时发生故障时，采用并行切换的方式，在所述备用路径的状态正常并且带宽满足的情况下，同时将多条所述虚拟专线直接切换到所述备用路径上。相应的，本申请还提供一种用于SDN网络故障中切换路径的装置，包括：

创建单元，用于预先创建主路径和备用路径；

存储单元，用于将所述备用路径上的节点设备信息、链路信息和切换到所述备用路径时的流表操作存储到数据库；

更新单元，用于更新所述备用路径的链路信息，并保存到数据库；所述链路信息包括状态信息和剩余带宽信息；和，

故障处理单元，用于当所述主路径上的链路发生故障时，判断所述备用路径是否可用，如果所述备用路径可用，则将所述主路径上的虚拟专线切换到所述备用路径上，并向所述备用路径的各节点设备下发流表；如果所述备用路径不可用，则重新根据当前网络可用拓扑计算最优路径。

较佳地，所述故障处理单元判断所述备用路径是否可用具体包括：直接从所述数据库中获取当前所述备用路径的状态信息和剩余带宽信息；判断状态是否正常和剩余带宽是否满足；如果所述备用路径的状态正常且剩余带宽满足，则将所述主路径上的虚拟专线切换到所述备用路径上，并向所述备用路径的各节点设备下发流表；如果所述备用路径的状态异常或剩余带宽不满足，则重新根据当前网络可用拓扑计算最优路径。

较佳地，所述备用路径上的设备信息，至少包括：

备用路径经过的所有节点设备的IP地址信息、MAC地址信息和openflow状态信息。

较佳地，所述备用路径上的链路信息，还包括：

备用路径的物理带宽信息和已使用的带宽信息和剩余的带宽信息；

其中，所述剩余带宽是通过备用路径的物理带宽减去每条链路已使用的带宽后得到的。

较佳地，所述流表操作中指示了下发流表所述备用路径的两端设备，以及下一跳的目的设备是所述备用路径的一端设备。

较佳地，所述更新模块，采用轮询或中断的方式实现，其中，

所述轮询方式，即定期通过下发查询消息，根据收到的返回消息更新备选链路的链路信息；

所述中断方式，即当所述备用路径途径的节点设备端口的状态或剩余流量发生变化时，所述节点设备直接上报消息到SDN控制器，SDN控制器根据所述上报消息更新备用路径的链路信息。

较佳地，当多条所述虚拟专线同时发生故障时，所述故障处理单元，还用于并行串行切换的方式，在所述备用路径的状态正常并且满足带宽的情况下，同时将多条所述虚拟专线直接切换到所述备用路径上。

较佳地，在所述将所述虚拟专线切换到所述备用路径上之后，所述创建单元，还用于再创建一条新的备用路径，用于下次切换。与现有技术相比，本申请具有以下优点：

本申请提供的用于SDN网络故障中切换路径的方法，主要是在创建虚拟专线的时候，同时计算出两条路径，一条是实际的使用路径即主路径，一条是备用路径，当主路径发生故障的时候，只要判断备用路径可用，则可迅速完成切换，而不用再实时根据整网的大拓扑来计算备用路径，在网络规模足够大的时候，能够大大改善专线的切换时间，减少了故障时的信息收集以及减少了计算量。采用本申请时的技术方案，在一个拓扑较大的网络中，可以重新回到毫秒级，使得企业的专线能够更加稳定的使用，获得更好的SLA。

附图说明

图1是现有技术中的方法与本申请提供的方法这二者的对比图；

图2为本申请实施例一提供的一种用于SDN网络故障中切换路径的方法的流程示意图；

图3为本申请实施例一提供的发生故障的示意图；

图4为本申请实施例一提供的路径切换的示意图；

图5为本申请实施例二提供的一种用于SDN网络故障中切换路径的装置的结构示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本申请主要应用于SDN，SDN的核心技术是Openflow协议，Openflow协议运行在SDN的物理网络之上，SDN物理网络包括一个SDN控制器和多个Openflow交换机。以下为涉及到的专业术语：

SDN：Software Defined Network，即软件定义网络，相对于传统网络的一种创新的新型网络架构，旨在实现使网络设备的数据平面和控制平面的彻底分离。

OpenFlow：一种网络通信协议，属于数据链路层，能够控制网络交换器或路由器的转送平面，借此改变网络数据包所走的网络路径。OpenFlow允许从远程控制网络交换器的数据包转送表，通过新增、修改与移除数据包控制规则与行动，来改变数据包转送的路径。流表规则可以基于数据包内容以及设置流表的优先级进行匹配。

OpenFlow交换机：支持OpenFlow协议的转发交换机，属于SDN网元的一种形态。支持标准OpenFlow转发的网络设备，支持控制器下发流表配置。同时支持vxlan接口，与传统网络设备连接。按控制器下发的流表规则执行转发动作。各个交换机之间也可以互相通信。

SDN控制器：与OpenFlow交换机等SDN网元进行交互的控制单元，单个或多个控制器组成控制平面。对网络进行集中控制，向各交换机下发流表，并集中管理各交换机上的流表以实现整个网络的集中管理。

OpenFlow流表：OpenFlow通过流表控制OpenFlow交换机，流表通过匹配报文内容定义交换机处理数据报文动作的规则，通过设置优先级，数据报文匹配到多条流表后，执行高优先级制定的报文处理动作。

本申请实施例的方案中，SDN控制器预先创建一条主路径和至少一条备用路径，并在切换路径时向备用路径上的节点设备下发流表，不同于主路径上的流表。以下结合附图对本申请实施例的方案进行详细说明。

图1描述了现有技术中控制器创建虚拟专线的方法和本申请提供的方法，二者作为对比可以看到，在本申请中针对现有技术中的路径A的创建方法继续沿用，但是新增加了一条路径B，并将路径A切换到路径B时的流表操作提前准备好。当发生故障的时候，则能够以最快的速度迅速切换到路径B。

该图2为本申请第一实施例提供的用于SDN网络故障中切换路径的方法的流程图。该方法应用于SDN控制器，该流程图所示的各个步骤由SDN控制器完成。该方法可以包括如下步骤：

步骤S101、创建虚拟专线之前，SDN控制器预先创建主路径和备用路径；

主路径可以选择源设备到目的设备的最短路径作为主路径。备用路径可以选择源设备到目的设备的第二短的路径作为备用路径。所述最短路径的计算方法是常见的路由算法，该算法可用于确定网络中起始节点到终止节点的最短路径。常见的最短路径算法包括：戴克斯特拉(Dijkstra)算法、贝尔曼-福特(bellman-ford)算法、前K最短路径(K ShortestPath，KSP)算法，最短路径优先(Shortest Path First，SPF)算法，弗洛伊德(Floyd-Warshall)算法等。

戴克斯特拉(Dijkstra)算法的特定时无论有向图还是无向图均可以使用戴克斯特拉(Dijkstra)算法；

前K最短路径(K Shortest Path，KSP)算法，在研究网络路由算法/转发算法时，除了使用跳数作为计算最优路径的标准以外，还会使用到很多其他的指标，如带宽、时延等，计算加权值，从而计算最佳路径。当涉及到带宽为标准时，计算量就会很大。这样的算法可以通过修改Dijkstra算法完成，逻辑不困难，但效率并不高。用前K最短路径(K ShortestPath，KSP)算法计算最短路径，然后在根据带宽计算最优路径。根据算法可以直接在这K条中选择最大的路径最为最优，也可以设置权重，计算跳数和带宽的加权值，再选择最优。由于跳数的数值和带宽的数值相差甚远，所以二者均需进行归一化/正则化。

所述SDN控制器最短路径算法可以通过配置进行更改。

在创建SDN虚拟专线之前，SDN控制器获取整网的拓扑信息，并计算得到源设备到目的设备的主路径，主路径即时生效，然后下发流表到所述主路径上的所有设备，SDN虚拟专线创建成功。

所述SDN虚拟专线是指一种为网络提供加速的一种方式，是一种逻辑上的线路。SDN虚拟专线使用已经存在的线路，通过在该线路上建立隧道接入到SDN网络的方式来实现，这种方法可以使各个网路节点之间通过SDN专用线路实现数据的快速传输。

同时，SDN控制器创建源设备到目的设备的备用路径，备用路径暂不生效，但记录并存储备用路径上的设备信息到数据库。

所述备用路径与主路径有相同的源设备和目的设备，所述备用路径用于在主路径故障的情况下使用。

步骤S102、SDN控制器将所述备用路径上的设备信息、链路信息和切换到所述备用路径时的流表操作存储到数据库；

所述备用路径的设备信息，至少包括：备用路径经过的所有节点的IP地址信息、所有节点的MAC地址信息、所有节点的openflow状态信息；

所述节点设备的状态信息是指此节点是否可以正常工作。如果所述节点可以正常工作可以设置状态信息为UP状态，如果所述节点发生故障、无法通信、响应消息超时等导致无法正常工作，可以设置节点为DOWN状态。

所述备用路径的链路信息，至少包括：备用路径的状态信息、剩余的带宽信息。还包括：物理带宽信息和使用的带宽信息；其中，所述剩余带宽是通过备用路径的物理带宽减去所述已使用的带宽后得到的。

所述物理带宽是指物理传输介质的实际可以传输的带宽。

所述链路已使用的带宽的计算，首先通过Openflow消息查询所述链路上已经承载的所有业务和每个业务使用的带宽，通过相加得到所述链路已使用的带宽。

所述备用路径的状态信息还包括备用路径上各个节点之间的链路状态信息。如果任意两个节点之间可以通过链路正常通信，则可以将所述两个节点的链路状态设置为UP状态；如果任意两个节点之间不可以通过链路正常通信，则可以将所述两个节点的链路状态设置为DOWN状态。

所述流表操作中指示了下发流表所述备用路径的两端设备，以及下一跳的目的设备是所述备用路径的一端设备。

这个流表操作的目的是，在故障时能够马上下发备选路径，那么下发备选路径涉及的内容呢，以下举例进行说明，假设有三台设备A、B、C，主路径是AB，备路径是AC。

正常的下主路径流表操作为：

(1)下发流表到A设备，流表的条件是如果匹配一定流量，下一跳到B设备；

(2)下发流表到B设备，流表的条件是如果匹配一定流量，就从某端口出去；

而备用路径的流表下发，下发流表的步骤完全相同，不同的是把上面主路径的B设备换成C设备，也就是说：

(1)下发流表到A设备，流表的条件是如果匹配一定流量，下一跳到C设备；

(2)下发流表到C设备，流表的条件是如果匹配一定流量，就从某端口出去；

所述数据库可以使用常用的数据库软件构件，例如开源的MySQL或微软的SQLServer。

所述数据库也可以在SDN控制器上通过创建文件存储，例如XML文件等。

SDN控制器根据备用路径的状态和剩余带宽等信息，提取构建，存储切换到备用路径的流表操作信息。如果发起切换操作时，SDN控制器不需要构件切换到备用路径的流表信息，而是直接读取存储的切换到备用路径的流表操作信息即可。这样可以节省大量的时间。

SDN控制器记录切换到备用路径时的流表操作。

步骤S103、更新所述备用路径的链路信息，并保存到数据库；

所述链路信息包括状态信息和剩余带宽信息；

状态信息即是指链路是否可以正常工作，可以使用UP标识链路正常、DOWN标识链路异常。通过SDN控制器定期向备用路径各个节点发送的packet-out和packet-in报文进行判断，具体实现举例如下：

SDN控制器发出packet-out报文，然后该报文经过openflow交换机A，再经过一条链路，到达openflow交换机B，在openflow交换机B上面，将packet-in报文送回SDN控制器，那么假如每5秒执行一次这个操作，对SDN控制器来说，如果报文发出去了，又收回来了，则认为A和B之间的链路是通的，表示正常。但如果报文发出去了，等待假如三个5秒，报文仍然没有回来，则可以认为是链路不通了。

如果直连链路两端的某端口down，这判断此链路为down状态；或，直连链路两端端口没有down，但通过所述链路发送的packet-out和packet-in报文，无法获取响应消息，说明链路其实已经不通了，可以判断所述链路为down状态。

更新所述备用路径的状态信息和剩余带宽信息，具体可以采用轮询或中断上报的方式实现，其中，

所述轮询方式，即定期通过下发查询消息，根据收到的返回消息更新备选链路的状态信息和剩余带宽信息；所述定时器的时常是可以配置和更改的。例如可以设置为5秒，每5秒更新一下备选链路的状态信息和剩余带宽信息。所述定期查询，可以通过设置一个定时器，当定时器超后，发起查询所述备用路径的链路状态信息和剩余带宽信息的操作。

所述中断上报方式，即当所述备用路径途径的节点端口的状态或剩余流量发生变化时，所述节点设备直接上报消息到SDN控制器，SDN控制器根据所述上报消息更新备用路径的状态信息或流量信息。

步骤S104、当所述主路径上的链路发生故障时，判断所述备用路径是否可用，如果所述备用路径可用，则将所述主路径上的虚拟专线切换到所述备用路径上，并向所述备用路径的各节点设备下发流表；如果所述备用路径不可用，则重新根据当前网络可用拓扑计算最优路径。

较佳地，判断所述备用路径是否可用，具体包括：直接从所述数据库中获取所述备用路径的状态和剩余带宽的信息；判断状态是否正常和剩余带宽是否满足。

所述主路径上的链路发生故障包括主路径上源设备与目的设备之间无法正常通信。

所述的无法正常通信包括源设备与目的设备之间互相发送的消息无法收到响应消息。

所述的无法正常通信包括路径带宽无法满足设备之间的通信，导致大量的消息超时等。

如果备用路径的状态正常且备用路径的剩余带宽满足主路径的带宽需求，则将所述虚拟专线切换到所述备用路径上，并向备用路径的设备下发流表；

所述备用路径的剩余带宽满足虚拟专线的带宽需求是指备用路径上的剩余带宽大于主路径上已经承载的业务带宽总和。

如果备用路径状态异常或备用路径的剩余带宽不满足虚拟专线的带宽需求，则重新根据当前网络可用拓扑计算最优路径。

判断备用路径是否可以用，包括下面两个条件：

(1)UP或DOWN

UP或DOWN主要是控制器周期性发送lldp的packet-out与packet-in报文来判断链路是否正常，这部分属于openflow的常规操作；当备用链路一直是UP的时候，才继续判断下一个条件，如果备用链路是down的，则走之前的全部重算流程；

(2)剩余带宽

在发生切换的时候，备用链路如果是UP的，而且剩余带宽足够本次切换，那么则可以切换，如果备用链路的剩余带宽不足，则不允许切换，走之前的全部重算的流程；在SDN控制器上拥有每条链路上已经被使用的带宽，以及链路的实际物理带宽，用物理带宽减去已使用带宽即可得到剩余带宽。

源设备与目的设备之间通过端口直连时，当端口发生故障时，源设备与目的设备均会立刻得到port down的消息，此时应该触发SDN控制器重算路径，并通知源设备与目的设备进行路径的切换。

源设备与目的设备是通过其他一个或多个中间设备连接的时候，当其中某一个中间设备的端口发生故障的时候，源设备与目的设备并不能收到port down的消息，源设备的端口与目的设备的端口仍然是up的，此时应该触发控制器重算路径，并通知源设备与目的设备进行路径的切换。

在所述将所述虚拟专线切换到所述备用路径上之后，再创建一条新的备用路径，用于下次切换。

将新的备用路径上的节点设备信息、状态信息、备用路径的物理带宽信息、已使用的带宽信息、剩余带宽信息和切换到所述备用路径时的流表操作存储到数据库；

更新所述备用路径的状态信息和剩余带宽信息，并保存到数据库。

在故障切换的时候，从专线的角度讲，由于光信号经过很长链路的传输，所以光纤出现抖动会是一种常见现象。那么故障的切换需要尽可能的迅速。减少故障时的信息收集以及计算量是本申请主要采取的方法。

下面举例说明，如图3所示，有两个设备，设备1和设备2，故障切换有以下两个条件：

1、直连链路两端的某端口down；

当设备1和设备2之间通过port1和port2直连的时候，当port1故障的时候，设备1和设备2都会立刻得到port down的消息，在此时应该触发设备进行路径的切换。

2、直连链路两端端口没有down，但是路径其实已经不通；

当设备1和设备2之间并非直连，而是通过一些中间设备连接的时候，当图X中的port3发生故障的时候，设备1和设备2并不能收到port down的消息，port1和port2仍然是up的。在此时SDN控制器仍然需要得知port1和port2之间的链路已经不通，此处仍然需要完成路径的切换。

下面主要以单条链路down的时候切换为例进行举例说明，假设此链路上有5条虚拟专线，链路故障的时候，采用本申请的切换方法会快非常多。但是对于一些备用路径不可用的情况，则让其继续走原有的算法；

现有技术原有方案的串行处理，会导致后面处理的专线5需要等前面的四条专线全部切换完毕后才能进入自己的切换流程；

在每条专线的切换流程中：查当前拓扑->算新路径，每次都需要计算当前拓扑，当第一条专线切换完成后，拓扑会变化，所以每条专线切换时都需要重算拓扑，时间会相对较长。

串行处理在每条专线的切换时都会需要查一次当前的拓扑，当专线1切换完成之后，专线2切换时的拓扑已经发生了变化，所以会一步一步的串行处理。而如果每条专线都需要实时查询当前拓扑的话，就会造成切换的时间过长。当网络的规模足够大的时候，会使得切换的时间远远不能被客户接受，所以这部分需要尽可能转变为并行处理

而本申请的方案中，将现有技术原有方案的串行处理，变为并行处理，如图4所示，在每条专线的切换中，每次都查拓扑这一步可以省略掉，在执行切换动作的时候即可。如果备用路径都可用，采用并行处理，如果原本的切换时间为5t的话，按照本申请的方案，如果备用路径都可用，最短可以缩短到不到1个t即可完成。

本申请创建虚拟专线的方法，是原来的创建方法继续沿用基础上，同时新增加了一条备用路径B，并将主路径A切换到选路路径B时的流表操作提前准备好。在这种方法下，当发生故障的时候，则能够以最快的速度切换到备用路径B。

在上述的实施例中，提供了一种用于SDN网络的切换路径方法，与之相对应的，本申请同时提供一种用于SDN网络的切换路径的装置，即SDN控制器，请参看图5。

图5为本申请实施例二提供的一种用于SDN网络故障中切换路径的装置的结构示意图，该装置包括：创建单元11、存储单元12、更新单元13和故障处理单元14。

其中，创建单元11，用于预先创建主路径和备用路径，以及在所述主路径上创建一条或多条所述虚拟专线；

存储单元12，用于将所述备用路径上的节点设备信息、状态信息、备用路径的物理带宽信息、已使用的带宽信息、剩余带宽信息和切换到所述备用路径时的流表操作存储到数据库；

更新单元13，用于更新所述备用路径的状态信息和剩余带宽信息，并保存到数据库；和，

故障处理单元14，用于当所述主路径上的链路发生故障时，判断所述备用路径是否可用，如果所述备用路径可用，则将所述主路径上的虚拟专线切换到所述备用路径上，并向所述备用路径的各节点设备下发流表；如果所述备用路径不可用，则重新根据当前网络可用拓扑计算最优路径。

所述故障处理单元14判断所述备用路径是否可用具体包括：直接从所述数据库中获取所述备用路径的状态和剩余带宽的信息；判断状态是否正常和剩余带宽是否满足；如果所述备用路径的状态正常且剩余带宽满足，则将所述虚拟专线切换到所述备用路径上，并向备用路径的设备下发流表；如果备用路径状态异常或剩余带宽不满足，则重新根据当前网络可用拓扑计算最优路径。

可选的，当多条所述虚拟专线同时发生故障时，所述故障处理单元14，还用于并行串行切换的方式，在所述备用路径的状态正常并且满足带宽的情况下，将多条所述虚拟专线同时直接切换到所述备用路径上。

可选的，所述备用路径上的设备信息，至少包括：

备用路径经过的所有节点设备的IP地址信息、MAC地址信息和openflow状态信息。

可选的，所述备用路径上的链路信息，至少包括：

备用路径的物理带宽信息、已使用的带宽信息和剩余的带宽信息；其中，所述剩余带宽是通过实际物理带宽减去每条链路已使用的带宽后得到的。

可选的，所述流表操作中指示了下发流表所述备用路径的两端设备，以及下一跳的目的设备是所述备用路径的一端设备。

可选的，所述更新模块13，采用轮询或中断的方式实现，其中，

所述轮询方式，即定期通过下发查询消息，根据收到的返回消息更新备选链路的链路信息；

所述中断方式，即当所述备用路径途径的节点设备端口的状态或剩余流量发生变化时，所述节点设备直接上报消息到SDN控制器，SDN控制器根据所述上报消息更新备用路径的链路信息。

可选的，在所述将所述虚拟专线切换到所述备用路径上之后，所述创建单元11，还用于再创建一条新的备用路径，用于下次切换。

本实施例的控制器，可用于执行图2所示方法，具体实现方法和技术效果类似，这里不再赘述。

本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

1、计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

2、本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

Claims (16)

1.一种用于SDN网络故障中切换路径的方法，其特征在于，包括：

创建虚拟专线之前，预先创建主路径和备用路径；

将所述备用路径上的节点设备信息、链路信息和切换到所述备用路径时的流表操作记录到数据库；

更新所述备用路径的链路信息，并保存到数据库；所述链路信息包括状态信息和剩余带宽信息；

当所述主路径上的链路发生故障时，判断所述备用路径是否可用，如果所述备用路径可用，则将所述主路径上的虚拟专线切换到所述备用路径上，并向所述备用路径的各节点设备下发流表；如果所述备用路径不可用，则重新根据当前网络可用拓扑计算最优路径。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述备用路径是否可用具体包括：

直接从所述数据库中获取当前所述备用路径的状态信息和剩余带宽信息；判断状态是否正常和剩余带宽是否满足；如果所述备用路径的状态正常且剩余带宽满足，则将所述主路径上的虚拟专线切换到所述备用路径上，并向所述备用路径的各节点设备下发流表；如果所述备用路径的状态异常或剩余带宽不满足，则重新根据当前网络可用拓扑计算最优路径。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述备用路径上的节点设备信息，至少包括：

备用路径经过的所有节点设备的IP地址信息、MAC地址信息和openflow状态信息。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述备用路径上的链路信息，还包括：

备用路径的物理带宽信息和已使用的带宽信息；

其中，所述剩余带宽是通过备用路径的物理带宽减去所述已使用的带宽后得到的。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流表操作中指示了下发流表所述备用路径的两端设备，以及下一跳的目的设备是所述备用路径的一端设备。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述更新所述备用路径的链路信息，是采用轮询或中断上报的方式实现；其中，

所述轮询方式，即定期通过下发查询消息，根据收到的返回消息更新备选链路的链路信息；

所述中断上报方式，即当所述备用路径途径的节点设备端口的状态或剩余流量发生变化时，所述节点设备直接上报消息到SDN控制器，SDN控制器根据所述上报消息更新备用路径的链路信息。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将所述虚拟专线切换到所述备用路径上之后，再重新创建一条备用路径，用于下次切换。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当多条所述虚拟专线同时发生故障时，采用并行切换的方式，在所述备用路径的状态正常并且带宽满足的情况下，同时将多条所述虚拟专线直接切换到所述备用路径上。

9.一种用于SDN网络故障中切换路径的装置，其特征在于，包括：

创建单元，用于预先创建主路径和备用路径；

存储单元，用于将所述备用路径上的节点设备信息、链路信息和切换到所述备用路径时的流表操作存储到数据库；

更新单元，用于更新所述备用路径的链路信息，并保存到数据库；所述链路信息包括状态信息和剩余带宽信息；和，

故障处理单元，用于当所述主路径上的链路发生故障时，判断所述备用路径是否可用，如果所述备用路径可用，则将所述主路径上的虚拟专线切换到所述备用路径上，并向所述备用路径的各节点设备下发流表；如果所述备用路径不可用，则重新根据当前网络可用拓扑计算最优路径。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述故障处理单元判断所述备用路径是否可用具体包括：直接从所述数据库中获取当前所述备用路径的状态信息和剩余带宽信息；判断状态是否正常和剩余带宽是否满足；如果所述备用路径的状态正常且剩余带宽满足，则将所述主路径上的虚拟专线切换到所述备用路径上，并向所述备用路径的各节点设备下发流表；如果所述备用路径的状态异常或剩余带宽不满足，则重新根据当前网络可用拓扑计算最优路径。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述备用路径上的设备信息，至少包括：

备用路径经过的所有节点设备的IP地址信息、MAC地址信息和openflow状态信息。

12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述备用路径上的链路信息，还包括：

备用路径的物理带宽信息和已使用的带宽信息和剩余的带宽信息；

其中，所述剩余带宽是通过备用路径的物理带宽减去每条链路已使用的带宽后得到的。

13.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述流表操作中指示了下发流表所述备用路径的两端设备，以及下一跳的目的设备是所述备用路径的一端设备。

14.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述更新模块，采用轮询或中断的方式实现，其中，

所述轮询方式，即定期通过下发查询消息，根据收到的返回消息更新备选链路的链路信息；

所述中断方式，即当所述备用路径途径的节点设备端口的状态或剩余流量发生变化时，所述节点设备直接上报消息到SDN控制器，SDN控制器根据所述上报消息更新备用路径的链路信息。

15.如权利要求9所述的装置，其特征在于，当多条所述虚拟专线同时发生故障时，所述故障处理单元，还用于并行串行切换的方式，在所述备用路径的状态正常并且满足带宽的情况下，同时将多条所述虚拟专线直接切换到所述备用路径上。

16.如权利要求9所述的装置，其特征在于，在所述将所述虚拟专线切换到所述备用路径上之后，所述创建单元，还用于再创建一条新的备用路径，用于下次切换。