TWI677219B - 基於異質軟體定義網路的監控系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種基於異質軟體定義網路（software defined network，SDN）的監控系統，包括第一子系統及第二子系統。第一子系統監控多個SDN控制器，其中各SDN控制器管理多個特定交換器並使用不同的SDN協定，且各特定交換器透過連接埠連接於網路裝置。第二子系統儲存有對應於前述特定交換器的多個網路路徑，前述網路路徑具有統一的格式。第一子系統要求各SDN控制器回傳對應的各特定交換器的連接埠頻寬流量資訊。第二子系統基於各特定交換器的連接埠頻寬流量資訊更新 對應於前述特定交換器的前述網路路徑。

Description

基於異質軟體定義網路的監控系統

本發明是有關於一種基於軟體定義網路（software defined network，SDN）的監控系統，且特別是有關於一種基於異質SDN的監控系統。

根據SDN網路的技術演進，現有的SDN控制器並無統一網路路徑資訊格式。因此，當網域較為複雜，且同時具備多個異質SDN控制器（例如，使用不同SDN協定的SDN控制器）管控網路環境時，若缺少一個集中式的系統將異質SDN控制器提供的資訊統整，組出統一格式網路路徑，則上層顯示模組的解析困難度將會相應增加，從而增加載入時間並影響使用者體驗。

有鑑於此，本發明提出一種基於異質SDN的監控系統，其可用於解決上述技術問題。

本發明提供一種基於異質SDN的監控系統，包括頻寬流量偵測子系統及網路路徑關係子系統。頻寬流量偵測子系統監控多個SDN控制器，其中各SDN控制器管理多個特定交換器並使用不同的SDN協定，且各特定交換器透過連接埠連接於網路裝置。網路路徑關係子系統連接於頻寬流量偵測子系統，並儲存有對應於前述特定交換器的多個網路路徑，前述網路路徑具有統一的格式。頻寬流量偵測子系統要求各SDN控制器回傳對應的各特定交換器的連接埠頻寬流量資訊。網路路徑關係子系統基於各特定交換器的連接埠頻寬流量資訊更新 對應於前述特定交換器的前述網路路徑。

基於上述，本發明的監控系統可將使用不同SDN協定的SDN控制器的網路路徑以統一的格式提供予管理人員參考，因而可提升管理上的效率及效能。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

請參照圖1，其是依據本發明之一實施例繪示的基於SDN的網路系統示意圖。如圖1所示，網路系統100包括監控系統10、SDN控制器121、122、…12N、交換器141、…、14M。

在圖1實施例中，監控系統10可包括相互連接的網路路徑關係子系統10a及頻寬流量偵測子系統10b，而其個別所進行的操作將在之後的篇幅中另行詳述。在圖1實施例中，連接於監控系統10的SDN控制器121~12N可使用不同的SDN協定，藉以形成異質SDN網路環境。在本發明的實施例中，監控系統10可在收到SDN控制器121~12N基於不同SDN協定所提供的資訊之後，將這些資訊轉換為具有統一格式的網路路徑，並透過顯示模組而提供予相關的管理人員檢視，但本發明可不限於此。

在不同的實施例中，各SDN控制器121~12N可用於管理例如交換器等裝置。以SDN控制器121為例，其可用於管理交換器141~14M，而各交換器141~14M可包括用於連接至各式電子裝置的連接埠。以交換器141為例，其可包括連接埠1411~141K，而各連接埠1411~141K可用以連接至例如筆記型電腦、個人電腦或是其他類似的網路裝置，但可不限於此。此外，為便於說明，以下將各交換器141~14M中有連接至網路裝置的連接埠概略稱為對外連接埠，亦即有可能產生網路流量的連接埠。此外，對於具有對外連接埠的交換器而言，以下將其略稱為特定交換器。舉例而言，假設交換器141的連接埠1411及141K有連接至其他的裝置（例如，個人電腦），則連接埠1411及141K即可稱為交換器141的對外連接埠，而交換器141即可稱為特定交換器，但本發明可不限於此。

在一實施例中，網路路徑關係子系統10a可從交換器141~14M中找出一或多個特定交換器，並基於各特定交換器的對外連接埠產生對應於各特定交換器的網路路徑。在一實施例中，各交換器141~14M的各連接埠的連接狀態可儲存於一網域拓樸知識庫中。當網路系統100的管理人員透過相關的操作介面發出請求時，網路路徑關係子系統10a可相應地存取網域拓樸知識庫，以從交換器141~14M中找出具有對外連接埠的特定交換器，但本發明可不限於此。

為便於說明，以下將假設交換器141為特定交換器，而其僅有連接埠1411及141K等對外連接埠，但本發明的實施方式可不限於此。承先前實施例所述，在網路路徑關係子系統10a找出屬於特定交換器的交換器141之後，網路路徑關係子系統10a可基於連接埠1411及141K等對外連接埠來產生對應於交換器141的網路路徑。

請參照圖2A，其是依據本發明之一實施例繪示的網路路徑的格式示意圖。在本實施例中，假設網路路徑240對應於交換器141，且網路路徑240可包括節點身分資訊組241及對接連接埠組242。節點身分資訊組241可包括對應於各個特定交換器的節點身分資訊。在本發明實施例中，交換器可視為一種節點，故交換器141的節點身分資訊可包括與交換器141有關的身分資訊。此外，SDN控制器121所管理的多個特定交換器（其包括交換器141）的節點身分資訊可整合為節點身分資訊組241。另外，對接連接埠組242可包括對應於交換器141的各對外連接埠（即，連接埠1411及141K）的連接埠資訊。在一實施例中，對接連接埠組242可包括多個對接連接埠資訊，並可實現為一組陣列，其中的每個索引包括對接的兩個連接埠的資訊。為便於說明，前述對接的兩個連接埠可稱為來源連接埠及目的連接埠，而其對應的資訊可分別是來源連接埠資訊及目的連接埠資訊，但本發明可不限於此。

請參照圖2B，其是依據本發明之一實施例繪示的節點身分資訊的格式示意圖。在本實施例中，假設節點身分資訊210對應於交換器141，則節點身分資訊210可以包括交換器141的節點識別碼211、節點名稱212、節點管理網路協定地址213、數據路徑識別碼214、控制器名稱215、節點類別216及節點網路協定版本217等，但可不限於此。

相似地，對於其他具有對外連接埠的特定交換器而言，亦可具有相應的節點身分資訊，而各個特定交換器的節點身分資訊即可組成圖2A的節點身分資訊組241，但本發明可不限於此。

請參照圖2C，其是依據本發明之一實施例繪示的對接連接埠資訊的部分格式示意圖。在本實施例中，一個對接連接埠資訊（即，前述陣列中的一個索引）可包括來源連接埠資訊及目的連接埠資訊，而由於此二資訊的格式可相似或相同，故圖2C僅以來源連接埠資訊220作例示性說明。假設來源連接埠資訊220對應於交換器141的連接埠1411（即，來源連接埠），則來源連接埠資訊220可包括連接埠1411的連接埠識別碼221、節點識別碼222、連接埠名稱223、連接埠索引224、連接埠類別225、連接埠頻寬使用率226、連接埠目前速度227、連接埠狀態228、連接埠負載能力229及連接埠流量上升速率230等，但可不限於此。

此外，對於與連接埠1411對接的目的連接埠而言，同樣可具有類似於圖2C格式的目的連接埠資訊，而其細節於此不另贅述。由上可知，在本發明中的連接埠1411的來源連接埠資訊及與連接埠1411對接的目的連接埠的目的連接埠資訊可組成一個對接連接埠資訊。

此外，對於交換器141的其他對外連接埠（即，連接埠141K）而言，其亦可具有對應的對接連接埠資訊。在此情況下，連接埠1411及141K的對接連接埠資訊即可組成圖2A的對接連接埠組242。並且，連接埠1411及141K的對接連接埠資訊的位置可對應於各連接埠1411及141K的節點身分資訊而配置，但本發明可不限於此。

應了解的是，雖然以上介紹了連接埠1411及141K的對接連接埠資訊的例示性格式，但其中的各個欄位不一定會記載有對應的數值。亦即，交換器141的網路路徑240中有可能存在未具有實際數值的欄位。以網路路徑240中連接埠1411的對外連接埠資訊220為例，其中的連接埠頻寬使用率226、連接埠目前速度227及連接埠流量上升速率230等會隨時間而變的數值可不具有實際的數值。在一實施例中，本發明可透過頻寬流量偵測子系統10b執行一定的機制來將上述不具有實際數值的欄位填上，以更新交換器141的網路路徑240。

請參照圖3，其是依據本發明之一實施例繪示的更新來源連接埠資訊的示意圖。在本實施例中，在交換器141的網路路徑中，假設連接埠1411的來源連接埠資訊300具有如圖3所示的態樣，其可包括交換器141的OID、連接埠1411的負載能力、連接埠1411上一次的歷史流量資訊及取得歷史流量資訊的時間戳記。

在一實施例中，頻寬流量偵測子系統10b可要求各SDN控制器121~12N回傳對應的各特定交換器的連接埠頻寬流量資訊。舉例而言，頻寬流量偵測子系統10b可要求SDN控制器121回傳交換器141的連接埠1411的連接埠頻寬流量資訊，例如連接埠1411的目前速度等，但可不限於此。

此外，由於各SDN控制器121~12N所使用的SDN協定可能不同，因此頻寬流量偵測子系統10b可在辨識各SDN控制器121~12N所使用的SDN協定之後，採用對應的驅動程式來解析來自各SDN控制器121~12N的資料，但本發明可不限於此。

基於連接埠1411的連接埠頻寬流量資訊，頻寬流量偵測子系統10b可基於計算歷史流量資訊及時間差（即，歷史流量資訊對應的時間戳記與目前速度的時間戳記之間的差）計算連接埠1411的連接埠流量上升速率。在一實施例中，頻寬流量偵測子系統10b可以目前速度減去歷史流量資訊以得到一差值。若此差值為正，則頻寬流量偵測子系統10b可再將此差值除以上述時間差，以得到連接埠1411的連接埠流量上升速率，但本發明可不限於此。

並且，頻寬流量偵測子系統10b還可基於連接埠1411的目前速度及頻寬負載能力計算連接埠1411的連接埠頻寬使用率（例如以目前速度除以頻寬負載態力）。之後，頻寬流量偵測子系統10b可將連接埠1411的目前速度、頻寬負載能力、連接埠流量上升速率及連接埠頻寬使用率提供予網路路徑關係子系統10a。

此外，對於與連接埠1411對接的目的連接埠而言，頻寬流量偵測子系統10b亦可基於以上教示而相應地取得此目的連接埠的目前速度、頻寬負載能力、連接埠流量上升速率及連接埠頻寬使用率等資訊，並提供予網路路徑關係子系統10a。

之後，網路路徑關係子系統10a即可依據頻寬流量偵測子系統10b所提供的上述資訊來更新對應於交換器141的來源連接埠資訊300，例如圖3右側所示的來源連接埠資訊300a。

請參照圖4，其是依據圖3繪示的更新後網路路徑的部分示意圖。如圖4所示，網路路徑400可包括節點身分資訊410及對接連接埠資訊420，其中對接連接埠資訊420可包括來源連接埠資訊422及目的連接埠資訊424。由圖4的來源連接埠資訊422及目的連接埠資訊424可看出，網路路徑關係子系統10a已將頻寬流量偵測子系統10b所提供的上述資訊（例如來源/目的連接埠的目前速度、頻寬負載能力、連接埠流量上升速率及連接埠頻寬使用率等）填入相應的欄位。

在其他實施例中，對於各SDN控制器121~12N而言，監控系統10皆可依據以上教示而對應地產生/更新各SDN控制器121~12N的網路路徑。並且，當相關的管理人員欲進行檢視時，監控系統10即可將使用不同SDN協定的SDN控制器121~12N的網路路徑以統一的格式提供予管理人員參考，因而可提升管理上的效率及效能。

此外，在一實施例中，網路路徑關係子系統10a還可將更新後的網路路徑儲存至一網域拓樸快取中，藉以在下一次需要存取時可更有效率地將所需的資訊取出，但本發明可不限於此。

綜上所述，在本發明提出的監控系統中，可由網路路徑關係子系統基於網域拓樸找出具有對外連接埠的特定交換器及其對應的SDN控制器，並相應地產生網路路徑。之後，可再由頻寬流量偵測子系統要求各SDN控制器（其可採用不同的SDN協定）回傳各特定交換器的連接埠頻寬流量資訊，並據以計算各對外連接埠及其對應的目的連接埠的目前速度、頻寬負載能力、連接埠流量上升速率及連接埠頻寬使用率等資訊。接著，網路路徑關係子系統可再將前述資訊回填至對應的交換器的網路路徑中以進行更新。

如此一來，當相關的管理人員欲進行檢視時，本發明的監控系統即可將各SDN控制器所管理的特定交換器的網路路徑以統一的形式提供予管理人員參考，進而可提升管理上的效率及效能。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧網路系統

10‧‧‧監控系統

10a‧‧‧網路路徑關係子系統

10b‧‧‧頻寬流量偵測子系統

121、122、…12N‧‧‧SDN控制器

141、…、14M‧‧‧交換器

1411~141K‧‧‧連接埠

210‧‧‧節點身分資訊

211‧‧‧節點識別碼

212‧‧‧節點名稱

213‧‧‧節點管理網路協定地址

214‧‧‧數據路徑識別碼

215‧‧‧控制器名稱

216‧‧‧節點類別

217‧‧‧節點網路協定版本

220‧‧‧來源連接埠資訊

221‧‧‧連接埠識別碼

222‧‧‧節點識別碼

223‧‧‧連接埠名稱

224‧‧‧連接埠索引

225‧‧‧連接埠類別

226‧‧‧連接埠頻寬使用率

227‧‧‧連接埠目前速度

228‧‧‧連接埠狀態

229‧‧‧連接埠負載能力

230‧‧‧連接埠流量上升速率

240‧‧‧網路路徑

241‧‧‧節點身分資訊組

242‧‧‧對接連接埠組

300、300a、422‧‧‧來源連接埠資訊

400‧‧‧網路路徑

410‧‧‧節點身分資訊

420‧‧‧對接連接埠資訊

424‧‧‧目的連接埠資訊

圖1是依據本發明之一實施例繪示的基於SDN的網路系統示意圖。 圖2A是依據本發明之一實施例繪示的網路路徑的格式示意圖。 圖2B是依據本發明之一實施例繪示的節點身分資訊的格式示意圖。 圖2C是依據本發明之一實施例繪示的對接連接埠資訊的部分格式示意圖。 圖3是依據本發明之一實施例繪示的更新前網路路徑的示意圖。 圖4是依據圖3繪示的更新後網路路徑的部分示意圖。

Claims (8)

1. 一種基於異質軟體定義網路(software defined network，SDN)的監控系統，包括：一頻寬流量偵測子系統，其監控多個SDN控制器，其中各該SDN控制器管理多個特定交換器並使用不同的SDN協定，且各該特定交換器透過連接埠連接於網路裝置；以及一網路路徑關係子系統，其連接於該頻寬偵測子系統，並儲存有對應於該些特定交換器的多個網路路徑，該些網路路徑具有統一的格式，其中：該頻寬流量偵測子系統要求各該SDN控制器回傳對應的各該特定交換器的連接埠頻寬流量資訊；以及該網路路徑關係子系統基於各該特定交換器的該連接埠頻寬流量資訊更新對應於該些特定交換器的該些網路路徑，其中該些特定交換器中的一第一特定交換器的該連接埠頻寬流量資訊包括該第一特定交換器的一對外連接埠的一連接埠目前速度及一頻寬負載能力。
2. 如申請專利範圍第1項所述的監控系統，其中該些網路路徑包括一第一網路路徑，該第一網路路徑對應於該些特定交換器中的一第一特定交換器，且該第一網路路徑包括該第一特定交換器的一節點身分資訊組及一對接連接埠組。
3. 如申請專利範圍第2項所述的監控系統，其中該第一特定交換器的該節點身分資訊組包括多個節點身分資訊，且該些節點身分資訊中的一第一節點身分資訊包括該第一特定交換器的一節點識別碼、一節點名稱、一節點管理網路協定地址、一數據路徑識別碼、一控制器名稱、一節點類別及一節點網路協定版本的至少其中之一。
4. 如申請專利範圍第2項所述的監控系統，其中該對接連接埠組包括多個對接連接埠資訊，且各該對接連接埠資訊包括一來源連接埠的連接埠識別碼、節點識別碼、連接埠名稱、連接埠索引、連接埠類別、連接埠頻寬使用率、接埠目前速率、一連接埠狀態、連接埠負載能力及連接埠流量上升速率的至少其中之一，以及目的連接埠的連接埠識別碼、節點識別碼、連接埠名稱、連接埠索引、連接埠類別、連接埠頻寬使用率、連接埠目前速度、連接埠狀態、連接埠負載能力及一連接埠流量上升速率的至少其中之一。
5. 如申請專利範圍第1項所述的監控系統，其中該些SDN控制器中的一第一SDN控制器管理多個交換器，且該網路路徑關係子系統更經配置以：從該些交換器中找出該第一特定交換器，其中該第一特定交換器具有至少一對外連接埠；基於該第一特定交換器的該至少一對外連接埠產生對應於該第一特定交換器的一第一網路路徑。
6. 如申請專利範圍第1項所述的監控系統，其中該頻寬流量偵測子系統經配置以：基於該對外連接埠的一歷史流量資訊及一時間差計算該對外連接埠的一連接埠流量上升速率；基於該對外連接埠的該連接埠目前速度及該頻寬負載能力計算該對外連接埠的一連接埠頻寬使用率；將該對外連接埠的該連接埠目前速度、該頻寬負載能力、該連接埠流量上升速率及該連接埠頻寬使用率提供予該網路路徑關係子系統。
7. 如申請專利範圍第6項所述的監控系統，其中該網路路徑關係子系統經配置以將該對外連接埠的該連接埠目前速度、該頻寬負載能力、該連接埠流量上升速率及該連接埠頻寬使用率填入該第一特定交換器的在該些網路路徑中所對應的一第一網路路徑中，以更新該第一網路路徑。
8. 如申請專利範圍第1項所述的監控系統，其中該網路路徑關係子系統更將更新後的該些網路路徑儲存至一網域拓樸快取中。