CN112615749B - 一种基于VXLAN和OpenFlow的流量调度***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于VXLAN和OpenFlow的流量调度***和方法，***包括SDN控制器、终端和白牌物理设备，SDN控制器和白牌物理设备相连接，其能够通过网络相互访问，白牌物理设备与终端相连接，所述的终端能够通过白牌物理设备实现与SDN控制器通过网络相互访问，在业务的源目节点上建立一条或者多条VXLAN隧道，SDN控制器根据需要对带宽、时延和丢包要求将不同的业务数据利用OpenFlow流表导入到不同的VXLAN隧道，实现业务的差异化转发。
Description
技术领域
本发明公开一种流量调度方法，特别是一种基于VXLAN和OpenFlow的流量调度***和方法，属于计算机网络技术领域。
背景技术
网络中业务数量在爆发性地增长，对新业务的上线和更新迭代要求加快，流量调度技术是网络流量控制的重要技术，也是保障网络业务正常运行的的重要手段。现有技术中，传统网络是一个分布式的架构，控制权分布在各个网络设备中，缺少集中式的统一管理平台、手工配置繁琐等问题。OpenFlow作为一种SDN的南向协议，SDN控制器可使用OpenFlow流表指定设备报文转发，传统设备厂商的白牌为了实现二层防环，必须要开启STP（生成树协议）。在传统设备厂商的白牌设备中使用OpenFlow协议对网络进行流量控制存在以下问题，设备开启STP协议时，SDN网络的任一源目节点有且只能有一条可达路径，SDN控制器不能利用OpenFlow协议发挥针对不同的业务选择不同的业务链路，同时在路径阻塞时不能把自定义的业务链路作为备用链路；设备关闭STP协议且SDN网络拓扑中存在环路，采用OpenFlow流表进行流量调度，设备会出现网络风暴。可以看出，在传统设备厂商的白牌设备使用OpenFlow流表作为流量控制技术难以为SDN网络中的业务提供高可用、指定业务链路、冗余路径的保证。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的设备厂商的白牌设备使用OpenFlow流表作为流量控制技术难以为SDN网络中的业务提供高可用、指定业务链路、冗余路径的保证的缺点，本发明提供一种基于VXLAN和OpenFlow的流量调度***和方法，利用VXLAN和OpenFlow协议，根据SDN控制器业务的规划，将SDN 南向协议OpenFlow与传统隧道协议VXLAN相结合，对业务流量进行自定义调度，实现对SDN网络业务流量的集中化、精细化管理。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种基于VXLAN和OpenFlow的流量调度***，***包括SDN控制器、终端和白牌物理设备， SDN控制器和白牌物理设备相连接，其能够通过网络相互访问，白牌物理设备与终端相连接，所述的终端能够通过白牌物理设备实现与SDN控制器通过网络相互访问。
一种采用如上述的基于VXLAN和OpenFlow的流量调度***实现的基于VXLAN和OpenFlow的流量调度方法，该方法为在业务的源目节点上建立一条或者多条VXLAN隧道，SDN控制器根据需要对带宽、时延和丢包要求将不同的业务数据利用OpenFlow流表导入到不同的VXLAN隧道，实现业务的差异化转发。
本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
所述的SDN控制器针对不同的数据包下发相应的OpenFlow流表规则到白牌物理设备上，白牌物理设备根据OpenFlow流表规则将数据发送到不同的设备和链路进行转发。
所述的SDN控制器管理全局网络设备，根据用户的参数对网络的业务进行设置，SDN控制器对白牌物理设备的数据进行监听，同时还监控链路运行情况和拥塞程度，控制器对流量数据进行分析，最后SDN控制器得到网络所有应用数据的分析结果，并对结果进行归类总结。
所述的SDN控制器在业务的源目节点上建立VXLAN隧道，同时在源目节点将业务流量导入VXLAN隧道中，并使用OpenFlow流表指定转发路径的中间节点，实现传输路径的自定义转发，并在末节点指定数据包走传统转发，SDN控制器再结合网络中的带宽、延迟、丢包以及用户设置信息实现网络流量调度。
所述的SDN控制器根据业务的源目节点上配置VXLAN隧道，并将业务和一条或者多条VXLAN隧道进行绑定，配置业务VXLAN隧道，业务数据绑定具体的VXLAN隧道。
所述的SDN控制器在首末节点使用OpenFlow流表将业务数据导入具体选定的VXLAN隧道，在VXLAN隧道经过的中间节点上下发OpenFlow流表进行匹配转发，根据选定的传输路径给业务源目节点下发静态路由，指定出端口，数据包到达传输路径的末节点时，SDN控制器下发OpenFlow流表，并指定动作为传统转发。
所述的白牌物理设备属于SDN控制器管理下的设备，白牌物理设备根据SDN控制器下发的命令和规则对设备自身和流经设备的数据进行OpenFlow流表规则匹配，匹配成功后数据包进行相应的动作。
本发明的有益效果是：1、本发明中SDN控制器根据业务设定不同的VXLAN隧道，并将业务和一个或者多个VXLAN隧道进行绑定。2、采用OpenFlow流表将业务数据导入到选定的VXLAN隧道，同时在VXLAN隧道经过的中间节点下发OpenFlow流表匹配转发。3、SDN控制器采用集中式管控网络白牌物理设备，兼容传统厂商白牌物理设备。4、全局性调度，具有实时性的特点，具备多路径转发，实现冗余备份路径，5、避免传统厂商白牌物理设备二层环路，消除了网络风暴的风险。6、基于VXLAN和OpenFlow的流量调度能够根据业务的源目地址选择不同的出端口，并转发到指定链路。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明***拓扑图。
图2为本发明***流程图。
具体实施方式
本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
本发明为一种基于VXLAN和OpenFlow的流量调度方法，在SDN（软件定义网络）中，利用VXLAN协议和OpenFlow协议，根据SDN控制器业务的规划，将SDN 南向协议OpenFlow与传统隧道协议VXLAN相结合，对业务流量进行自定义调度，实现对SDN网络业务流量的集中化、精细化管理。
本发明保护的一种基于VXLAN和OpenFlow的流量调度***，***包括SDN控制器、终端和白牌物理设备（本实施例中，主要指支持OpenFlow协议的交换机），SDN控制器和白牌物理设备相连接，可互访且网络可达，白牌物理设备可与终端（终端包括服务器和主机）相连接，所述的终端可通过白牌物理设备实现与服务器互访。本发明使用的SDN控制器和白牌物理设备，用这种基于VXLAN和OpenFlow的流量调度方法应用在传统厂商的白牌物理设备上，首先在业务（指在链路上跑流量的业务，种类很多）的源目节点（业务数据的发起端为源节点，接收端为目的节点）上建立一条或者多条VXLAN隧道，SDN控制器根据业务对链路质量的需要对带宽、时延、丢包等体现链路质量要求将不同的业务数据利用OpenFlow协议中的流表导入到不同的VXLAN协议的通信隧道，实现业务的差异化转发。利用SDN控制器可以集中优化控制、全网感知、灵活敏捷管理的优点，将VXLAN和OpenFlow两种协议结合，通过在业务的源目节点上构建VXLAN隧道，并在源节点上将业务数据导入到相应的VXLAN隧道中，同时在业务传输路径上的各个节点使用OpenFlow流表指定具体的传输链路。再配合控制器对业务的个性化选路和路径冗余配置，实现了业务自定义选路和传输路径的动态调整，实现对业务流的集中化、实时化、精细化管理，为网络中业务提供冗余路径保障。
本实施例中，SDN控制器和白牌物理设备构成一个软件定义网络，该网络首先SDN控制器采集网络拓扑，对白牌物理设备进行集中管控的SDN控制器，向用户提供网络设备和应用的全局视图。SDN控制器针对不同的数据包（即五元组信息不同的数据包）下发相应的OpenFlow流表规则（根据用户定制的业务策略，通过SDN控制器接口封装为OpenFlow协议的流表数据）到白牌物理设备上，白牌物理设备根据OpenFlow流表规则将数据发送到不同的设备和链路进行转发。SDN控制器管理全局网络设备，根据用户的参数（即用户在业务调度应用平台设置的业务策略）对网络的业务进行设置，SDN控制器对白牌物理设备的业务流量数据进行监听，同时还监控链路运行情况和拥塞程度，SDN控制器对流量数据进行分析（主要包括解析包头五元组信息以及统计流量大小），最后SDN控制器得到网络所有应用数据的分析结果，并对结果进行归类总结，归类总结时按照用户设置业务的五元组信息进行匹配归类，没匹配上的业务流量会拦截丢弃。同时SDN控制器在业务的源目节点上建立VXLAN隧道，同时在源目节点将业务流量导入VXLAN隧道中，并使用OpenFlow流表指定转发路径的中间节点，实现传输路径的自定义转发，并在末节点（即业务流量目的节点）指定数据包走传统转发，控制器再结合网络中的带宽、延迟、丢包以及用户设置等信息实现网络流量调度，本实施例中，网络流量调度规则为：链路质量信息数值不符合用户设置业务策略的阈值时候触发调度。
本发明同时保护一种基于VXLAN和OpenFlow的流量调度方法，本实施例中，白牌物理设备是属于SDN控制器管理下的设备，白牌物理设备是根据SDN控制器下发的命令和规则对设备自身和流经设备的数据进行OpenFlow流表规则匹配，匹配成功后数据包进行相应的动作。
本发明中，基于VXLAN和OpenFlow的流量调度方法，具体流程包括下述步骤：
S101：SDN控制器获取（SDN控制器通过LLDP协议获取全网拓扑信息）全网拓扑信息，监控全网链路状态、流量状态、链路带宽、拥塞程度，并获取到上述相关数据，分析延迟、带宽、丢包等信息，规划出不同的链路，并向用户提供自定义业务参数接口，可自定义配置业务参数信息（用户在SDN控制平台上设置业务策略，包括：业务源节点、目的节点、源端口、目的端口、协议类型、延迟阈值、带宽阈值、丢包策略，调度方案包括：延迟低优先、带宽小优先、丢包率小优先等），SDN控制器对流量数据进行监控，分析各个用户的流量数据，实现对某一用户（该用户的信息以及配置的业务信息存储在SDN控制器数据库里，SDN控制器随即将选取某一用户进行业务监听）的业务进行监听，然后执行下一个步骤；
S102：SDN控制器根据用户设定的业务参数（用户在SDN控制平台上设置业务策略，包括：业务源节点、目的节点、源端口、目的端口、协议类型、延迟阈值、带宽阈值以及丢包策略，调度方案：延迟低优先、带宽小优先和丢包率小优先等）在拓扑中选择一条符合条件的传输路径，本实施例中，传输路径选择时，根据设置的业务策略选择符合要求的路径，例如：延时要求小于等于50ms，则切换的链路延时需要小于等于50ms，否则切换失败，保存记录到数据库，然后执行下一步骤；
S103：SDN控制器根据业务的源目节点上配置VXLAN隧道，并根据业务数据需要将业务和一条或者多条VXLAN隧道进行绑定，配置业务VXLAN隧道，绑定好隧道数量后，在SDN控制平台上填写VXLAN隧道的配置参数，多条隧道的配置参数一般不一样，业务数据绑定具体的VXLAN隧道，隧道绑定时，用户填写的业务特征数据，具体内容跟具体业务相关联，如：业务名称、描述、绑定的隧道信息、配置的策略信息、五元组信息等，然后进入下一步骤；
S104：SDN控制器在首末节点（首末节点指的是一条链路的第一个和最后一个节点）使用OpenFlow流表将业务数据导入具体选定的VXLAN隧道，在VXLAN隧道经过的中间节点（中间节点是一条链路的除首末节点外的其他节点，在S102选择符合条件的传输路径后，这条链路上的首末节点和中间节点都已经固定）上下发OpenFlow流表指定传输的下一跳（即从一个设备到另一个设备），即进行匹配数据包转发，然后进入下一步骤；
S105：SDN控制器根据选定的传输路径给业务源目节点（即传输路径的初始节点）下发静态路由（主要包含目的节点、匹配IP以及下一跳），指定出端口（即一个链路上所有设备之间的关联端口），然后执行下一步骤；
S106：数据包到达传输路径的末节点时，SDN控制器下发OpenFlow流表至白牌物理设备，并指定动作为传统转发，然后执行下一步骤；
S107：末节点则根据传统转发方式将报文转发到目标终端对应的端口，整个数据包传输过程完成。
SDN控制器根据获取到的用户、业务、流量三者的信息进行关联，透过这一方式SDN控制器可以实时获取用户业务的实时运行情况，白牌物理设备根据SDN指令将业务数据转发到指定的端口，使用VXLAN和OpenFlow协议有效地解决了传统厂商白牌物理设备二层环路的问题，消除了网络风暴的风险。
该方法将SDN控制器可以集中优化控制、全网感知、灵活敏捷管理的优点，将VXLAN和OpenFlow两种协议结合，通过在业务的源目节点上构建VXLAN隧道，并在源节点上将业务数据导入到相应的VXLAN隧道中，同时在业务传输路径上的各个节点使用OpenFlow流表指定具体的传输链路。再配合控制器对业务的个性化选路和路径冗余配置，实现了业务自定义选路和传输路径的动态调整，实现对业务流的集中化、实时化、精细化管理，为网络中业务提供冗余路径保障。
Claims (3)
1.一种基于VXLAN和OpenFlow的流量调度方法，该方法采用基于VXLAN和OpenFlow的流量调度***实现，所述的基于VXLAN和OpenFlow的流量调度***包括SDN控制器、终端和白牌物理设备， SDN控制器和白牌物理设备相连接，其能够通过网络相互访问，白牌物理设备与终端相连接，所述的终端能够通过白牌物理设备实现与SDN控制器通过网络相互访问，其特征是：所述的方法为在业务的源目节点上建立一条或者多条VXLAN隧道，SDN控制器根据需要对带宽、时延和丢包要求将不同的业务数据利用OpenFlow流表导入到不同的VXLAN隧道，实现业务的差异化转发，所述的SDN控制器针对不同的数据包下发相应的OpenFlow流表规则到白牌物理设备上，白牌物理设备根据OpenFlow流表规则将数据发送到不同的设备和链路进行转发，所述的SDN控制器在业务的源目节点上建立VXLAN隧道，同时在源目节点将业务流量导入VXLAN隧道中，并使用OpenFlow流表指定转发路径的中间节点，实现传输路径的自定义转发，并在末节点指定数据包走传统转发，SDN控制器再结合网络中的带宽、延迟、丢包以及用户设置信息实现网络流量调度，所述的SDN控制器根据业务的源目节点上配置VXLAN隧道，并将业务和一条或者多条VXLAN隧道进行绑定，配置业务VXLAN隧道，业务数据绑定具体的VXLAN隧道，所述的SDN控制器在首末节点使用OpenFlow流表将业务数据导入具体选定的VXLAN隧道，在VXLAN隧道经过的中间节点上下发OpenFlow流表进行匹配转发，根据选定的传输路径给业务源目节点下发静态路由，指定出端口，数据包到达传输路径的末节点时，SDN控制器下发OpenFlow流表，并指定动作为传统转发。
2.根据权利要求1所述的基于VXLAN和OpenFlow的流量调度方法，其特征是：所述的SDN控制器管理全局网络设备，根据用户的参数对网络的业务进行设置，SDN控制器对白牌物理设备的数据进行监听，同时还监控链路运行情况和拥塞程度，控制器对流量数据进行分析，最后SDN控制器得到网络所有应用数据的分析结果，并对结果进行归类总结。
3.根据权利要求1所述的基于VXLAN和OpenFlow的流量调度方法，其特征是：所述的白牌物理设备属于SDN控制器管理下的设备，白牌物理设备根据SDN控制器下发的命令和规则对设备自身和流经设备的数据进行OpenFlow流表规则匹配，匹配成功后数据包进行相应的动作。
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