业务流量调度方法和系统及流量控制器和网络边缘设备

摘要

本发明公开了一种业务流量调度方法和系统及流量控制器和网络边缘设备，涉及通信领域。本发明实施例通过集中式控制机制，简化了网络配置管理工作，并且流量控制器根据业务策略生成流表，实时下发给各网络边缘设备，流表中扩展有网络虚路径动作字段，网络边缘设备根据流表识别出业务流量并按照相应的网络虚路径进行转发，从而实现业务流量实时调度，业务分流的调整响应比较快。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种基于OpenFlow技术实现的 业务流量调度方法和系统及流量控制器和网络边缘设备。

背景技术

在运营商网络中经常使用基于MPLS(Multi-ProtocolLabel Switching，多协议标签交换)的流量工程，主要通过静态方式预先 绑定业务流量路径，需要预先端到端配置好软通道及业务流量分流入 口，指定特定流量流经链路，从而实现流量调度。

此种静态实现方式，业务分流的调整响应较慢，需要对每台路由 器进行配置，网络配置内容比较多。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：业务分流的调整响应比 较慢，网络配置内容比较多。

第一方面，本发明实施例提供一种业务流量调度方法，包括：流量 控制器获取业务策略；流量控制器根据业务策略生成流表，流表中扩 展有网络虚路径动作字段；流量控制器将流表下发给网络边缘设备， 以便网络边缘设备根据流表识别出业务流量并按照相应的网络虚路径 进行转发。

在第一方面的一个实施例中，流量控制器获取业务策略包括：流 量控制器通过Restful接口从业务管理系统获取业务策略。

在第一方面的一个实施例中，流量控制器根据业务策略生成流表 包括：流量控制器根据业务策略确定出业务流量匹配信息及业务流量 虚路径信息，将业务流量匹配信息和业务流量虚路径信息分别作为流 表的匹配域和网络虚路径动作字段中的内容。

在第一方面的一个实施例中，流量控制器根据业务策略生成流表 包括：流量控制器根据业务策略确定出优先级信息、业务流量匹配信 息及业务流量虚路径信息，将优先级信息、业务流量匹配信息和业务 流量虚路径信息分别作为流表的优先级域、匹配域和网络虚路径动作 字段中的内容。

在第一方面的一个实施例中，业务流量匹配信息包括入端口信息、 源MAC地址信息、目的MAC地址信息、以太网类型信息、虚拟局 域网标识信息、虚拟局域网优先级信息、源IP地址信息、目的IP地 址信息、IP协议信息、IP服务类型信息、TCP或UDP源端口信息、 TCP或UDP目的端口信息；所述业务流量虚路径信息包括标签交换 路径信息。

在第一方面的一个实施例中，流量控制器根据业务策略生成流表 包括：流量控制器根据业务策略和网络条件生成流表。

在第一方面的一个实施例中，流量控制器将流表下发给网络边缘 设备包括：流量控制器通过OpenFlow接口将流表下发给网络边缘设 备，所述OpenFlow接口支持网络虚路径动作字段。

第二方面，本发明实施例提供一种流量控制器，包括：策略获取 单元，用于获取业务策略；流表生成单元，用于根据业务策略生成流 表，流表中扩展有网络虚路径动作字段；流表下发单元，用于将流表 下发给网络边缘设备，以便网络边缘设备根据流表识别出业务流量并 按照相应的网络虚路径进行转发。

在第二方面的一个实施例中，策略获取单元，具体用于通过 Restful接口从业务管理系统获取业务策略。

在第二方面的一个实施例中，流表生成单元，具体用于根据业务 策略确定出业务流量匹配信息及业务流量虚路径信息，将业务流量匹 配信息和业务流量虚路径信息分别作为流表的匹配域和网络虚路径动 作字段中的内容。

在第二方面的一个实施例中，流表生成单元，具体用于根据业务 策略确定出优先级信息、业务流量匹配信息及业务流量虚路径信息， 将优先级信息、业务流量匹配信息和业务流量虚路径信息分别作为流 表的优先级域、匹配域和网络虚路径动作字段中的内容。

在第二方面的一个实施例中，业务流量匹配信息包括入端口信息、 源MAC地址信息、目的MAC地址信息、以太网类型信息、虚拟局 域网标识信息、虚拟局域网优先级信息、源IP地址信息、目的IP地 址信息、IP协议信息、IP服务类型信息、TCP或UDP源端口信息、 TCP或UDP目的端口信息；所述业务流量虚路径信息包括标签交换 路径信息。

在第二方面的一个实施例中，流表生成单元，具体用于根据业务 策略和网络条件生成流表。

在第二方面的一个实施例中，流表下发单元，具体用于通过 OpenFlow接口将流表下发给网络边缘设备，所述OpenFlow接口支 持网络虚路径动作字段。

第三方面，本发明实施例提供一种网络边缘设备，包括：流表接 收单元，用于通过OpenFlow接口接收流量控制器发送的流表，所述 OpenFlow接口支持网络虚路径动作字段；流量转发单元，用于根据 流表识别出业务流量并按照相应的网络虚路径进行转发。

在第三方面的一个实施例中，流量转发单元，用于根据流表的优 先级域确定所要执行的流表，根据所要执行的流表识别出业务流量并 按照相应的网络虚路径进行转发。

第四方面，本发明实施例提供一种业务流量调度系统，包括：前 述任一实施例中的流量控制器和前述任一实施例中的网络边缘设备， 流量控制器与网络边缘设备通过OpenFlow接口进行通信，所述 OpenFlow接口支持网络虚路径动作字段。

本发明实施例通过集中式控制机制，简化了网络配置管理工作，并 且流量控制器根据业务策略生成流表，实时下发给各网络边缘设备， 流表中扩展有网络虚路径动作字段，网络边缘设备根据流表识别出业 务流量并按照相应的网络虚路径进行转发，从而实现业务流量实时调 度，业务分流的调整响应比较快。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明 的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将 对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见 地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技 术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图。

图1是本发明基于OpenFlow技术实现的业务流量实时调度方案的 网络部署原理示意图。

图2为本发明业务流量调度方法一个实施例的流程图。

图3为本发明一应用实施例的业务流量调度原理示意图。

图4为图3所示的应用实施例的业务流量调度流程图。

图5为本发明业务流量调度系统一个实施例的示意图。

图6为本发明流量控制器一个实施例的结构示意图。

图7为本发明网络边缘设备一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案 进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实 施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实 际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前 提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相 对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺 寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详 细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说 明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是 示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具 有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此， 一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行 进一步讨论。

图1是本发明基于OpenFlow技术实现的业务流量实时调度方案 的网络部署原理示意图。参考图1，网络中包括流量控制器和各网络 边缘设备(如R1、R2、R3等)，通过集中式控制机制，由集中式 的流量控制器根据业务策略生成流表，实时下发给各网络边缘设备， 实现业务流量实时调度。流量控制器具有一北向接口和一南向接口， 北向接口是Restful接口，支持Restful协议，流量控制器通过Restful 接口可以与业务管理系统等通信，南向接口是OpenFlow接口，支持 扩展的OpenFlow协议，即流表中扩展有网络虚路径动作字段，流量 控制器通过OpenFlow接口可以与各网络边缘设备通信。网络边缘设 备例如可以是路由器、交换机等网络设备。

图2为本发明业务流量调度方法一个实施例的流程图。如图2 所示，该实施例的方法包括：

步骤S202，流量控制器获取业务策略。该业务策略是针对业务层 的抽象和描述，是动态可变的。业务策略的内容丰富多样，此处不再 穷举，例如可以是保障某种高质量业务不拥塞。业务策略的获取方式， 例如，流量控制器可以通过北向的Restful接口从业务管理系统获取 业务策略，也可以由管理人员在流量控制器上配置业务策略。

步骤S204，流量控制器根据业务策略生成流表，流表中扩展有网 络虚路径动作字段。

参考表1，流表例如包括匹配域、计数器、动作(或称指令)字 段，还可以包括优先级域等。其中，动作字段包括转发、丢弃等，本 发明还扩展了网络虚路径动作字段，用于指示网络虚路径信息。

表1

其中，匹配域中用于和数据包匹配的元组包括：入端口、源MAC (MediaAccessControl，介质访问控制)地址、目的MAC地址、以 太网类型、虚拟局域网(VLAN)标识、虚拟局域网优先级、源IP地 址、目的IP地址、IP协议、IP服务类型、TCP(TransmissionControl Protocol，传输控制协议)或UDP(UserDatagramProtocol，用户数 据报协议)源端口、TCP或UDP目的端口等。利用该十二元组进行 流量调度可以使业务流量调整粒度更细。

步骤S206，流量控制器将流表下发给网络边缘设备，以便网络边 缘设备根据流表识别出业务流量并按照相应的网络虚路径进行转发。 一种方法，流量控制器可以通过OpenFlow接口将流表下发给网络边 缘设备，根据前述该OpenFlow接口支持网络虚路径动作字段。

本实施例通过集中式控制机制，简化了网络配置管理工作，并且流 量控制器根据业务策略生成流表，实时下发给各网络边缘设备，流表 中扩展有网络虚路径动作字段，网络边缘设备根据流表识别出业务流 量并按照相应的网络虚路径进行转发，从而实现业务流量实时调度， 业务分流的调整响应比较快。

在步骤S204中，流量控制器根据业务策略生成流表的第一种实现 方法包括：流量控制器根据业务策略确定出业务流量匹配信息及业务 流量虚路径信息，将业务流量匹配信息和业务流量虚路径信息分别作 为流表的匹配域和网络虚路径动作字段中的内容。

其中，业务流量匹配信息包括入端口信息、源MAC地址信息、 目的MAC地址信息、以太网类型信息、虚拟局域网标识信息、虚拟 局域网优先级信息、源IP地址信息、目的IP地址信息、IP协议信息、 IP服务类型信息、TCP或UDP源端口信息、TCP或UDP目的端口 信息。业务流量虚路径信息包括标签交换路径信息。每种业务流量匹 配信息可以分别添加到匹配域中相应的元组类型中。

例如，业务策略为凡是IPv4流量选择LSP1(标签交换路径)， 凡是IPv6流量选择LSP2，则业务流量匹配信息为IP协议信息，包 括IPv4和IPv6，业务流量虚路径信息为LSP信息，包括LSP1和LSP2， 则流表1中匹配域的IP协议元组为IPv4，网络虚路径动作字段为LSP1， 流表2中匹配域的IP协议元组为IPv6，网络虚路径动作字段为LSP2。

在步骤S204中，流量控制器根据业务策略生成流表的第二种实现 方法包括：流量控制器根据业务策略确定出优先级信息、业务流量匹 配信息及业务流量虚路径信息，将优先级信息、业务流量匹配信息和 业务流量虚路径信息分别作为流表的优先级域、匹配域和网络虚路径 动作字段中的内容。

其中，业务流量匹配信息和业务流量虚路径信息的含义参考前述。 优先级信息包括流表相对于路由表的执行顺序、不同流表的执行顺序。

例如，业务策略为凡是IPv4流量选择LSP1，凡是IPv6流量选择 LSP2，并且尽量保证IPv4流量不拥塞，则业务流量匹配信息为IP协 议信息，包括IPv4和IPv6，业务流量虚路径信息为LSP信息，包括 LSP1和LSP2，则流表1中匹配域的IP协议元组为IPv4，网络虚路 径动作字段为LSP1，优先级域为流表先于路由表转发，流表2中匹 配域的IP协议元组为IPv6，网络虚路径动作字段为LSP2。

在步骤S204中，流量控制器根据业务策略生成流表的第三种实现 方法包括：流量控制器根据业务策略和网络条件生成流表，即根据业 务策略并结合当前的网络条件生成流表。具体来说，流量控制器根据 业务策略和网络条件确定出业务流量匹配信息及业务流量虚路径信息， 将业务流量匹配信息和业务流量虚路径信息分别作为流表的匹配域和 网络虚路径动作字段中的内容。或者，流量控制器根据业务策略和网 络条件确定出优先级信息、业务流量匹配信息及业务流量虚路径信息， 将优先级信息、业务流量匹配信息和业务流量虚路径信息分别作为流 表的优先级域、匹配域和网络虚路径动作字段中的内容。

例如，业务策略为针对虚拟局域网VLAN1和VLAN2，为VLAN1 提供更好的时延保障，则根据当前的网络条件，规划有两条标签交换 路径LSP1和LSP2，其中LSP1的链路带宽更大，则网络流表策略可 以将LSP1分配给VLAN1，LSP2分配给VLAN2，进一步还可以规定 VLAN1相对于VLAN2的优先级更高，进一步还可以规定VLAN1的 流表先于路由表转发。则流表1中匹配域的虚拟局域网标识元组为 VLAN1，虚拟局域网优先级元组为VLAN1高于VLAN2，网络虚路 径动作字段为LSP1，优先级域为流表先于路由表转发；流表1中匹 配域的虚拟局域网标识元组为VLAN2，虚拟局域网优先级元组为 VLAN1高于VLAN2，网络虚路径动作字段为LSP2，优先级域可以 不设置。

由此可见，根据业务策略，必要时结合当前的网络条件，可以选 择匹配域中相应的一个元组或者多个元组的组合作为匹配项来规划和 调度业务流量。业务策略的具体内容不同则需要适应性地从匹配域中 选择相应的元组。匹配域中至少有前述列举的十二个元组可以用来进 行流量调度，因此相对于现有的五元组调度方案，可以使业务流量调 整粒度更细。

下面再列举一个应用实施例。参考图3所示的本应用实施例的业 务流量调度原理示意图，并且参考图4所示的本应用实施例的业务流 量调度流程图。本应用实施例包括：

步骤S402，系统初始化，完成相关配置。例如，配置流量控制器 与各网络边缘设备间通信的通道，预留资源等。

步骤S404，网络侧按照链路带宽、流量流向等因素规划部署LSP， 具体可以由流量控制器规划部署LSP，也可以其他网络设备规划部署 LSP后再通知流量控制器。

步骤S406，网络边缘设备启用OpenFlow接口，默认策略可以配 置为基于路由选路，在流量控制器下发流表策略后，再基于流表选路。 然后执行步骤S414。

步骤S408，集中式的流量控制器通过北向的Restful接口接收到 关于IPv4、IPv6流量调度的业务策略，即凡是IPv4流量选择LSP1， 凡是IPv6流量选择LSP2。

步骤S410，流量控制器按照OpenFlow规则，根据业务策略生成 相应的流表1与流表2。流表1中匹配域的IP协议元组为IPv4，网络 虚路径动作字段为LSP1，流表2中匹配域的IP协议元组为IPv6，网 络虚路径动作字段为LSP2，表示如下：

FlowTable1：MatchVersion4，actionLSP1；

FlowTable2：MatchVersion6，actionLSP2；

步骤S412，流量控制器采用OpenFlow协议通过南向的OpenFlow 接口将流表下发至网络边缘设备R1、R2、R3。然后执行步骤S314。

步骤S414，网络边缘设备接收到流表策略，按照流表策略优先级 执行流表。其中的优先级包括流表相对于路由表的执行顺序、不同流 表的执行顺序。执行流表具体为根据流表识别出业务流量并按照相应 的网络虚路径进行转发。

图5为本发明业务流量调度系统一个实施例的示意图。参考图5， 本实施例的业务流量调度系统500包括：流量控制器502和网络边缘 设备504，流量控制器502与网络边缘设备504通过OpenFlow接口 进行通信，OpenFlow接口支持网络虚路径动作字段。

图6为本发明流量控制器一个实施例的结构示意图。参考图6， 本实施例的流量控制器502，包括：

策略获取单元602，用于获取业务策略；

流表生成单元604，用于根据业务策略生成流表，流表中扩展有 网络虚路径动作字段；

流表下发单元606，用于将流表下发给网络边缘设备，以便网络 边缘设备根据流表识别出业务流量并按照相应的网络虚路径进行转发。

在一个实施例中，策略获取单元602，具体用于通过Restful接口 从业务管理系统获取业务策略。

在一个实施例中，流表生成单元604，具体用于根据业务策略确 定出业务流量匹配信息及业务流量虚路径信息，将业务流量匹配信息 和业务流量虚路径信息分别作为流表的匹配域和网络虚路径动作字段 中的内容。

在一个实施例中，流表生成单元604，具体用于根据业务策略确 定出优先级信息、业务流量匹配信息及业务流量虚路径信息，将优先 级信息、业务流量匹配信息和业务流量虚路径信息分别作为流表的优 先级域、匹配域和网络虚路径动作字段中的内容。

其中，业务流量匹配信息包括入端口信息、源MAC地址信息、 目的MAC地址信息、以太网类型信息、虚拟局域网标识信息、虚拟 局域网优先级信息、源IP地址信息、目的IP地址信息、IP协议信息、 IP服务类型信息、TCP或UDP源端口信息、TCP或UDP目的端口 信息。业务流量虚路径信息包括标签交换路径信息。

在一个实施例中，流表生成单元604，具体用于根据业务策略和 网络条件生成流表。

在一个实施例中，流表下发单元606，具体用于通过OpenFlow 接口将流表下发给网络边缘设备，OpenFlow接口支持网络虚路径动 作字段。

图7为本发明网络边缘设备一个实施例的结构示意图。参考图7， 本实施例的网络边缘设备504包括：

流表接收单元702，用于通过OpenFlow接口接收流量控制器发 送的流表，OpenFlow接口支持网络虚路径动作字段；

流量转发单元704，用于根据流表识别出业务流量并按照相应的 网络虚路径进行转发。

在一个实施例中，流量转发单元704，用于根据流表的优先级域 确定所要执行的流表，根据所要执行的流表识别出业务流量并按照相 应的网络虚路径进行转发。

本实施例通过集中式控制机制，简化了网络配置管理工作，部分配 置工作仅在流量控制器进行，并且流量控制器根据业务策略生成流表， 实时下发给各网络边缘设备，流表中扩展有网络虚路径动作字段，网 络边缘设备根据流表识别出业务流量并按照相应的网络虚路径进行转 发，从而实现业务流量实时调度，业务分流的调整响应比较快。

本发明中的集中式的流量控制器例如可以采用x86架构服务器实 现，具备8核CPU、64G内存以及2T存储能力，以保证一定的流表 处理能力，并且可通过服务器组建升级提升其处理性能。

本发明中的网络边缘设备，其硬件实现方式包括主控板卡、交换 网板、接口卡。主控板卡，作为转发设备控制和管理核心，除了具备 传统路由器路由与VPN处理能力，还需具备OpenFlow协议处理能力。 例如具备1百万IPv4转发表、50万IPv6转发表、2千万OpenFlow 流表处理能力。交换网板，用于实现系统中数据报文的高速交换。例 如具备单槽400Gbps以上的无阻塞交换能力。接口卡，接收主控卡下 发的流表，基于流表进行流量转发。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可 以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程 序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是 只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本 发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本发明的保护范围之内。