通信系统、控制装置、处理规则设置方法、分组传输方法
【专利说明】通信系统、控制装置、处理规则设置方法、分组传输方法
[0001]本申请是基于申请号为201180005536.7、申请日为2011年1月4日、申请人为日本电气株式会社、发明名称为“通信系统、控制装置、处理规则设置方法和分组传输方法”的发明提出的分案申请。
技术领域
[0002](相关申请的参考)
[0003]本申请基于下述专利申请并要求其优先权并通过引用将该申请公开整体结合于此:2010年1月5日提交的日本专利申请N0.2010-000740。
[0004]本发明涉及一种通信系统、控制装置、处理规则设置方法、分组传输方法和程序，具体而言涉及通过设置在网络中的转发节点转发分组来实现通信的一种通信系统、控制装置、处理规则设置方法、分组传输方法和程序。
【背景技术】
[0005]近年来，人们已提出了一项被称为“OpenFlow”(开放流)的技术(参见非专利文献1)。在OpenFlow技术中，通信被看成一个点到点的流，其中路径控制、故障恢复、负载均衡以及优化均在流单元中完成。充当转发节点的OpenFlow交换机配有一个安全通道，该安全通道用于与被视为控制装置的OpenFlow控制器进行通信。OpenFlow交换机基于流表运行，可通过OpenF 1 ow控制器的指示对该流表适当地添加或改写。在流表中，对于每一个流(参见图10)具有用于与分组头部进行校对的多组规则的定义、定义处理内容的动作(Act1ns)、以及流统计信息(Stats)。
[0006]图23示出了非专利文献2中定义的动作名称和动作内容的一个示例。“OUTPUT”(输出)是一个向特定端口(接口)进行输出的动作。从SET_VLAN_VID到SET_TP_DST是校正分组头部字段的动作。
[0007]例如，当OpenFlow交换机接收到分组时，就会在流表中搜索一个条目，该条目具有与接收到的分组头部信息相匹配的规则(流密钥)。作为搜索结果，在找到了与接收到的分组相匹配的条目的情况下，OpenFlow交换机就对接收到的分组执行所关注的条目的动作字段中描述的处理内容。另一方面，作为搜索结果，在未找到与接收到的分组相匹配的条目的情况下，OpenFlow交换机就通过安全通道将其接收到的分组转发到OpenFlow控制器，并基于接收到的分组的来源地和目的地请求确定分组路径，然后接收实现上述目的的流条目，并更新流表。通过这种方式，OpenFlow交换机将流表中包含的表条目用作处理规则进行分组转发。
[0008]【非专利文献1】
[0009]Nick McKeown 和 7 个其他人的"OpenFlow:Enabling Innovat1n in CampusNetworks, " [online]，[search conducted December 14，2009] (2009 年 12 月 14 日进行检索)
[0010]因特网URL:
[0011]http://www.0penflowswitch.0rg//documents/openflow-wp-latest.pdf
[0012]【非专利文献2】
[0013]" OpenFlow:Switch Specificat1n" Vers1n 0.9.0.(Wire Protocol 0x98)(版本 0.9.0，有线协议 0x98)，[search conducted December 14，2009] (2009 年 12 月 14日进行检索)
[0014]因特网URL:
[0015]http://www.0penflowswitch.0rg/documents/openflow-spec-v0.9.0.pdf
【发明内容】
[0016]本发明要解决的问题
[0017]上述非专利文献1和2的公开通过引用整体结合于此。本发明给出如下分析。然而，在多个OpenFlow交换机与一个网络连接的情况下，就会出现一个问题:由于在一个OpenFlow控制器内进行的路径计算以及在一个基于计算结果的流表中条目分配的处理量增加，导致从接收到OpenFlow交换机发来的创建路径的请求到给出响应的时间变长。
[0018]对于这一点，非专利文献1对其图2的解释描述为“所有的流表都由同一个控制器管理”，其仅仅描述了在OpenFlow协议中，一个特定的OpenFlow交换机可以由两个或更多个控制器控制以便改进性能和稳健性。另外，在非专利文献2的4.3节“Connect1nInterrupt1n”中，仅仅描述了在某个OpenFlow交换机错过一个控制器的情况下会尝试连接到备用控制器。
[0019]针对上述情况提出了本发明，其目的之一就是要提供一个配置来确保在有多个转发节点存在的情况下(正如上述存在多个OpenFlow交换机的例子)，也能保证其性能不低于预定的水平。
[0020]解决问题的手段
[0021]根据本发明的第一方面，提供了一种通信系统，其包括多个转发节点和多个控制装置，其中
[0022]多个转发节点中的每一个均包括一个分组处理单元，该分组处理单元基于预先设置的处理规则或从与自身转发节点相关联的控制装置接收到的处理规则对接收到的分组进行处理，以及
[0023]所述多个控制装置包括第一控制装置，该第一控制装置包括:
[0024]对应关系管理单元，其存储所述多个转发节点中的每一个与所述多个控制装置中的每一个之间的对应关系；以及
[0025]路径传输单元，响应于预先设定的触发，其参考所述多个转发节点中的每一个与多数多个控制装置中的每一个之间的对应关系，将转发路径信息中包含至少一个与自身第一控制装置相关联的转发节点的转发路径信息传输到第二控制装置，第二控制装置与接收到的分组的转发路径上的转发节点中和自身第一控制装置不相关联的一个转发节点相关联。
[0026]根据本发明的第二方面，提供了与多个转发节点连接的第一控制装置，
[0027]多个转发节点中的每一个均包括分组处理单元，该分组处理单元基于预先设置的处理规则或从与转发节点关联的控制装置接收到的处理规则对接收到的分组进行处理，其中
[0028]第一控制装置包括:
[0029]对应关系管理单元，其存储包括多个转发节点的转发节点组中的每一个与多个控制装置中的每一个之间的对应关系；以及
[0030]路径传输单元，响应于预先设定的触发，其参考所述多个转发节点中的每一个与多数多个控制装置中的每一个之间的对应关系，将转发路径信息中包含至少一个与自身第一控制装置相关联的转发节点的转发路径信息传输到第二控制装置，第二控制装置与位于接收到的分组的转发路径上的转发节点中和第一控制装置不相关联的一个转发节点相关联。
[0031]根据本发明的第三方面，提供了第二控制装置，包括:
[0032]数据库，该数据库存储着描述转发节点间连接关系的网络拓扑结构，所述转发节点包括至少一个与自身第二控制装置相关联的转发节点；
[0033]处理规则生成单元，其基于从第一控制单元的路径传输单元接收到的转发路径信息，参考所述网络拓扑结构，并为与自身第二控制装置相关联的转发节点中位于接收到的分组的转发路径上的转发节点生成处理规则；以及
[0034]传输单元，将生成的处理规则传输至与第二控制装置的多个转发节点中位于接收到的分组的转发路径上的转发节点，其中
[0035]基于从上述第一控制装置接收到的转发路径信息，处理规则被生成并被传输至多个与所述自身第二控制装置连接的转发节点中位于转发路径上的转发节点。
[0036]根据本发明的第四方面，提供了一种通信系统中的处理规则设置方法，该通信系统包括多个控制装置和多个转发节点，每个转发节点包括一个分组处理单元，该分组处理单元基于预先设置的处理规则或从与自身转发节点相关联的控制装置接收到的处理规则对分组进行处理，其中:
[0037]通过多个控制装置中的第一控制装置，响应于预先设定的触发，参考多个转发节点中的每一个与多个控制装置中的每一个之间的对应关系，将转发路径信息中包含至少一个与自身第一控制装置相关联的转发节点的转发路径信息传输到第二控制装置，第二控制装置与接收到的分组的转发路径上的转发节点中和第一控制装置不相关联的一个转发节点相关联；以及
[0038]通过接收转发路径信息的第二控制装置，通过参考网络拓扑结构生成处理规则，该网络拓扑结构描述了转发节点间的连接关系，所述转发节点包含至少一个与第二控制装置相关联的转发节点；将处理规则传输到与自身第二控制装置相关联的转发节点中、位于接收到的分组转发路径上的转发节点。此方法与特定的装置相关，这些设备被称为上文所述的转发节点和控制装置。
[0039]根据本发明的第五方面，提供了一种在用于构成上述第一和第二控制装置的计算机上执行的程序。需要指出的是，这个程序可以被记录到计算机可读的存储介质上。也就是说，本发明可以体现为计算机程序产品。
[0040]根据本发明的第六方面，提供了一种包括多个转发节点和多个控制装置的通信系统，其中
[0041]多个转发节点中的每一个均包括分组处理单元，该分组处理单元基于预先设置的处理规则或从与自身转发节点相关联的控制装置接收到的处理规则对接收的分组进行处理，
[0042]所述多个控制装置的每一个均包括对应关系管理单元，其存储所述多个转发节点中的每一个与所述多个控制装置中的每一个之间的对应关系；
[0043]当从某个转发节点转发接收到的分组时，与转发路径上的转发节点相关联的控制装置参考多个转发节点中的每一个与多个控制装置的每一个之间的对应关系来传输接收到的分组；以及
[0044]与位于转发路径终点的转发节点相关联的控制装置将接收的分组传输到位于终点的转发节点，并指示所述位于终点的转发节点从一个指定端口输出接收的分组。
[0045]根据本发明的第七方面，提供了一种通信方法，该通信方法是在一个包括多个控制装置和多个转发节点的通信系统中传输分组的方法，所述多个转发节点中的每一个均包括一个分组处理单元，该分组处理单元基于预先设置的处理规则或从与自身转发节点相关联的控制装置接收到的处理规则对接收到的分组进行处理，该通信方法包括:
[0046]通过与转发路径上的转发节点相关联的控制装置，在从一个特定的转发节点转发接收到的分组时，参考多个转发节点中的每一个与多个控制装置中的每一个之间的对应关系，来依次传输接收到的分组，以及
[0047]通过与转发路径终点的转发节点相关联的控制装置，将接收的分组传输到位于终点的转发节点，并指示所述位于终点的转发节点从一个指定端口输出接收的分组。此方法与特定的工具相关，这些工具被称为上文所述的转发节点和控制装置。
[0048]根据本发明，可以在大量(多个)OpenFlow交换机存在的情况下确保性能不低于预定水平。这主要依赖于本发明使用的一个配置，在该配置中使用了多个控制装置，处理工作被分配给了多个控制装置。
【附图说明】
[0049]图1是概括描述本发明的的图；
[0050]图2是描述了图1所示控制装置(第一控制装置)的大概配置的图；
[0051]图3是描述了图1所示控制装置(第二控制装置)的大概配置的图；
[0052]图4是另一个概括描述本发明的图；
[0053]图5是示出了本发明的第一示例性实施例配置的图；
[0054]图6是示出了本发明的第一示例性实施列中的OpenFlow控制器配置的图；
[0055]图7是表示图5中的节点与OpenFlow交换机的连接关系的表格；
[0056]图8是表示图5中的OpenFlow交换机与OpenFlow控制器之间对应关系