一種openflow交換機一虛多的實現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種OPENFLOW交換機一虛多的實現(xiàn)方法，利用BOOTROM虛擬化，軟件版本隔離，硬件虛擬化，流表虛擬化，實現(xiàn)OPENFLOW交換機設備一虛多，從控制平面，管理平面和轉發(fā)平面著手，在SDN架構下實現(xiàn)OPENFLOW交換機設備虛擬化的功能，使得SDN控制器看到不同的OPENFLOW交換機節(jié)點，每個獨立設備可以有不同的軟件版本，不同的OPENFLOW安全通道連接，不同的OPENFLOW流表，不同的配置和不同的硬件資源使得網(wǎng)絡部署和管理更加靈活，設備控制更加安全。
【專利說明】—種OPENFLOW交換機一虛多的實現(xiàn)方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡通信領域，特別涉及到一種OPENFLOW交換機一虛多的實現(xiàn)方法。

【背景技術】
[0002]網(wǎng)絡虛擬化技術很早就出現(xiàn)，比如VLAN、VRF等均可以被認為是網(wǎng)絡虛擬化技術的初期發(fā)展雛形。隨著技術的不斷演進，網(wǎng)絡虛擬化的發(fā)展也有了兩個被業(yè)界認可的方向，分別是多虛一和一虛多，網(wǎng)絡設備一虛多技術就是將一臺物理設備虛擬成兩臺或者更多臺設備達到網(wǎng)絡部署更加靈活，網(wǎng)絡資源調配更加合理的目的。從本質上講一虛多就是將一臺設備從硬件資源上虛擬成多臺設備，每一臺虛擬設備都擁有獨自的硬件資源，包括端口、內存、CPU等，不僅僅是端口隔離或者轉發(fā)表項的隔離。實際上，設備系統(tǒng)的虛擬化之后，每個虛擬設備還可以配置VLAN或者VRF，進行邏輯隔離，這樣與普通物理設備一樣。設備一虛多這項技術使得網(wǎng)絡部署和管理更加靈活，例如，當把企業(yè)的區(qū)域分為辦公網(wǎng)接入?yún)^(qū)、生產網(wǎng)接入?yún)^(qū)、安全隔離區(qū)、數(shù)據(jù)中心核心區(qū)時，每個區(qū)域都要與其他區(qū)域進行隔離。網(wǎng)絡設備一虛多技術難度比較高，一般是在高端核心設備上應用，但隨著SDN技術的發(fā)展，OPENFLOW交換機得到規(guī)模應用，目前一虛多的技術基本在傳統(tǒng)的交換機上實現(xiàn)并且使用傳統(tǒng)的虛擬化技術，在OPENFLOW交換機上還不能實現(xiàn)徹底的虛擬化，本發(fā)明專利關注到了這方面的問題，發(fā)明了一種OPENFLOW交換機一虛多的實現(xiàn)方法，將OPENFLOW交換機從硬件資源，內存，軟件流表等進行虛擬化，從控制平面，管理平面和轉發(fā)平面著手，在SDN架構下實現(xiàn)OPENFLOW交換機設備虛擬化的功能。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的主要目的是提供OPENFLOW交換機設備一虛多的實現(xiàn)方法，利用虛擬化技術將OPENFLOW交換機從管理平面，控制平面和轉發(fā)平面進行邏輯虛擬和隔離，將CPU，內存，端口，線卡，交換網(wǎng)，流表進行虛擬化，從邏輯上虛擬成為多臺獨立設備，每個獨立設備可以有不同的軟件版本，不同的OPENFLOW安全通道連接，不同的OPENFLOW流表，不同的配置和不同的硬件資源。
[0004]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案包括:B00TR0M虛擬化，軟件版本隔離，硬件虛擬化，流表虛擬化，通過2層B00TR0M啟動加載多個虛擬化的B00TR0M，進而根據(jù)不同的硬件資源分配加載不同的軟件版本，在獨立的虛擬操作系統(tǒng)空間進行交換機業(yè)務調度，建立管理平面，控制平面和轉發(fā)平面的邏輯控制，從而實現(xiàn)OPENFLOW交換機的物理設備虛擬化，使得SDN控制器看到不同的OPENFLOW交換機節(jié)點。
[0005]本發(fā)明的有益效果是，通過B00TR0M虛擬化，軟件版本隔離，硬件虛擬化，流表虛擬化，實現(xiàn)OPENFLOW交換機設備一虛多，使得SDN控制器看到不同的OPENFLOW交換機節(jié)點，每個獨立設備可以有不同的軟件版本，不同的OPENFLOW安全通道連接，不同的OPENFLOW流表，不同的配置和不同的硬件資源使得網(wǎng)絡部署和管理更加靈活，設備控制更加安全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]下面結合附圖與實施例對本發(fā)明進一步說明
圖1為本發(fā)明一種OPENFLOW交換，機一虛多的實現(xiàn)方法流程示意圖。

【具體實施方式】
[0007]本發(fā)明實施主要是通過2層B00TR0M啟動加載多個虛擬化的B00TR0M，進而根據(jù)不同的硬件資源分配加載不同的軟件版本，在獨立的虛擬操作系統(tǒng)空間進行交換機業(yè)務調度，建立管理平面，控制平面和轉發(fā)平面的邏輯控制，從而實現(xiàn)OPENFLOW交換機的物理設備虛擬化，使每個獨立設備可以有不同的軟件版本，不同的OPENFLOW安全通道連接，不同的OPENFLOW流表，不同的配置和不同的硬件資源。
[0008]參照圖1，本發(fā)明一種OPENFLOW交換機一虛多的實現(xiàn)方法實施步驟包括:
步驟S101，創(chuàng)建硬件虛擬資源分配表，在一級系統(tǒng)啟動后創(chuàng)建硬件虛擬資源分配表，包括不限于虛擬OPENFLOW交換機邏輯編號，CPU核編號，內存起始地址和大小，F(xiàn)lash起始地址和大小，框資源，板卡資源，端口資源，流表大小等，系統(tǒng)提供由用戶指定多少個虛擬OPENFLOW交換機并自動進行分配缺省資源，并提供在線動態(tài)資源調整，對非CPU資源的調整采用動態(tài)資源調整方式，不進行系統(tǒng)重啟，對首次創(chuàng)建虛擬0PENF10W交換機，系統(tǒng)進行重啟，進入步驟S102的一級B00TR0M啟動。
[0009]步驟S102，一級B00TR0M啟動，硬件上電后，啟動B00TR0M，初始化CPU資源，1/0資源，全局時鐘表，F(xiàn)LASH和中斷表，并通過硬件指示燈告知一級B00TR0M啟動，系統(tǒng)進入二級B00TR0M啟動循環(huán)，根據(jù)虛擬化OPENFLOW交換機的個數(shù)，循環(huán)啟動虛擬交換機的二級B00TR0M,并進入步驟S103的多個二級B00TR0M啟動和初始化虛擬硬件資源。
[0010]步驟S103，多個二級B00TR0M啟動和初始化虛擬硬件資源，啟動二級B00TR0M，該B00TR0M就是虛擬OPENFLOW交換機的B00TR0M，系統(tǒng)先讀取出自己虛擬設備的資源分配，包括CPU，內存，F(xiàn)LASH，框資源，板卡資源，端口資源，流表大小等，同時對這些資源進行初始化，建立虛擬的獨立操作系統(tǒng)空間，建立交換機系統(tǒng)運行的容器，并通過硬件指示燈告知啟動的虛擬設備編號，啟動狀態(tài)，在硬件檢測和資源分配成功的情況，系統(tǒng)自動引導虛擬OPENFLOW交換機的主程序，進入步驟S104的加載虛擬軟件版本。
[0011]步驟S104，加載虛擬軟件版本，根據(jù)虛擬OPENFLOW交換機指定的FLASH地址，檢查Flash是否有軟件版本，如果有軟件版本，則啟動版本解壓，然后讀入RAM，尋址到主程序入口并執(zhí)行，如果FLASH沒有找到軟件版本，則根據(jù)指定的FTP地址下載軟件版本，保存到本地FLASH，并進行版本解壓和校驗，尋址到主程序入口并執(zhí)行，通過上面的步驟，確保每個不同的虛擬OPENFLOW交換機能夠加載不同的版本，為了保證有相同版本的虛擬OPENFLOW交換機能夠快速加載，相同虛擬交換機將從公共的FLASH讀取版本，并使用相同的解壓和校驗結果，但不同的虛擬OPENFLOW交換機使用不同的內存，其程序的二進制執(zhí)行保存不同的拷貝。
[0012]步驟S105，創(chuàng)建交換機平面，在主機軟件啟動后，首先創(chuàng)建虛擬OPENFLOW交換機的控制平面，建立本地流表，創(chuàng)建與Controller對接的安全通道，在邏輯上構架二層交換和三層交換的虛擬層，構建傳統(tǒng)BGP，OSPF, RIP, ISIS等靜態(tài)和動態(tài)路由；其次創(chuàng)建轉發(fā)層，將虛擬OPENFLOW交換機分配的物理資源包括交換網(wǎng)，板卡，框和端口組成一個完整的邏輯交換機，通過交換網(wǎng)為中心構建轉發(fā)平面，將控制平面的流表，傳統(tǒng)的二層和三層表比如MAC地址，路由表，ACL表等下發(fā)到交換芯片，從而實現(xiàn)獨立的數(shù)據(jù)或者流轉發(fā)；最后創(chuàng)建管理平面，該管理平面提供日志，告警，WEB管理，CLI, SNMP等的管理功能，并實現(xiàn)與Controller擴展的管理和配置協(xié)議進行對接，從而實現(xiàn)虛擬OPENFLOW交換機獨立的管理系統(tǒng)。
[0013]步驟S106，數(shù)據(jù)報文轉發(fā)，系統(tǒng)檢測虛擬OPENFLOW交換機物理端口連接，當有數(shù)據(jù)報文到達接口，上送到交換芯片，啟動OPENFLOW流表匹配，并根據(jù)匹配的動作來執(zhí)行，如果動作是上送到CPU，則上送到相應的虛擬OPENFLOW交換機控制平面，如果需要上送到Controller,則通過對應的虛擬OPENFLOW交換機的控制平面進行上送，當虛擬OPENFLOW交換機需要重啟時則對應的轉發(fā)平面進行復位，從而實現(xiàn)獨立的數(shù)據(jù)報文轉發(fā)，轉發(fā)控制和維護。
[0014]通過以上步驟的創(chuàng)建硬件虛擬資源分配表，一級B00TR0M啟動，多個二級B00TR0M啟動和初始化虛擬硬件資源，加載虛擬軟件版本，創(chuàng)建交換機平面，數(shù)據(jù)報文轉發(fā)就實現(xiàn)了 OPENFLOW交換機一虛多的系統(tǒng)功能，使每個獨立設備可以有不同的軟件版本,不同的OPENFLOW安全通道連接，不同的OPENFLOW流表，不同的配置和不同的硬件資源。
[0015]與現(xiàn)有的實現(xiàn)技術相比，本發(fā)明方法能夠支持OPENFLOW交換機的一虛多，每個獨立設備可以有不同的軟件版本，不同的OPENFLOW安全通道連接，不同的OPENFLOW流表，不同的配置和不同的硬件資源使得網(wǎng)絡部署和管理更加靈活，設備控制更加安全。
[0016]以上對本發(fā)明實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實施例的原理；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明實施例，在【具體實施方式】以及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【權利要求】
1.一種OPENFLOW交換機一虛多的實現(xiàn)方法，其特征是:通過2層B00TR0M啟動加載多個虛擬化的B00TR0M，進而根據(jù)不同的硬件資源分配加載不同的軟件版本，在獨立的虛擬操作系統(tǒng)空間進行交換機業(yè)務調度，建立管理平面，控制平面和轉發(fā)平面的邏輯控制，從而實現(xiàn)OPENFLOW交換機的物理設備虛擬化，使每個獨立設備可以有不同的軟件版本，不同的OPENFLOff安全通道連接，不同的OPENFLOW流表，不同的配置和不同的硬件資源。
2.根據(jù)權利要求1所述的不同的硬件資源分配，其特征是:在一級系統(tǒng)啟動后創(chuàng)建硬件虛擬資源分配表，包括但不限于虛擬OPENFLOW交換機邏輯編號，CPU核編號，內存起始地址和大小，F(xiàn)lash起始地址和大小，框資源，板卡資源，端口資源，流表大小，系統(tǒng)提供由用戶指定多少個虛擬OPENFLOW交換機并自動進行分配缺省資源，并提供在線動態(tài)資源調整，對非CPU資源的調整采用動態(tài)資源調整方式，不進行系統(tǒng)重啟。
3.根據(jù)權利要求1所述的2層B00TR0M啟動，其特征是:一級B00TR0M啟動，硬件上電后，啟動B00TR0M，初始化CPU資源，1/0資源，全局時鐘表，F(xiàn)LASH和中斷表，并通過硬件指示燈告知一級B00TR0M啟動，系統(tǒng)進入二級B00TR0M啟動循環(huán)，根據(jù)虛擬化OPENFLOW交換機的個數(shù)，循環(huán)啟動虛擬交換機的二級B00TR0M，啟動二級B00TR0M，讀取出自己虛擬設備的資源分配并對這些資源進行初始化，建立虛擬的獨立操作系統(tǒng)空間，建立交換機系統(tǒng)運行的容器，并通過硬件指示燈告知啟動的虛擬設備編號，啟動狀態(tài)，在硬件檢測和資源分配成功的情況，系統(tǒng)自動引導虛擬OPENFLOW交換機的主程序。
4.根據(jù)權利要求1所述的加載不同的軟件版本，其特征是:根據(jù)虛擬OPENFLOW交換機指定的FLASH地址，檢查Flash是否有軟件版本，如果有軟件版本，則啟動版本解壓，然后讀入RAM,尋址到主程序入口并執(zhí)行，如果FLASH沒有找到軟件版本，則根據(jù)指定的FTP地址下載軟件版本，保存到本地FLASH，并進行版本解壓和校驗，尋址到主程序入口并執(zhí)行,對有相同版本的虛擬OPENFLOW交換機啟動快速加載，從公共的FLASH讀取版本，并使用相同的解壓和校驗結果。
5.根據(jù)權利要求1所述的建立管理平面，控制平面和轉發(fā)平面的邏輯控制，其特征是:按照順序構建虛擬平面，首先創(chuàng)建虛擬OPENFLOW交換機的控制平面，建立本地流表，創(chuàng)建與Controller對接的安全通道，在邏輯上構架二層交換和三層交換的虛擬層，構建傳統(tǒng)包括不限于BGP，OSPF, RIP, ISIS靜態(tài)和動態(tài)路由；其次創(chuàng)建轉發(fā)層，將虛擬OPENFLOW交換機分配的物理資源包括包括不限于交換網(wǎng)，板卡，框和端口組成一個完整的邏輯交換機，通過交換網(wǎng)為中心構建轉發(fā)平面，將控制平面的流表，傳統(tǒng)的二層和三層表包括不限于MAC地址，路由表，ACL表下發(fā)到交換芯片；最后創(chuàng)建管理平面，該管理平面提供日志，告警，WEB管理，CLI, SNMP等的管理功能，并實現(xiàn)與Controller擴展的管理和配置協(xié)議進行對接；當有數(shù)據(jù)報文到達接口，上送到交換芯片，啟動OPENFLOW流表匹配，并根據(jù)匹配的動作來執(zhí)行，如果動作是上送到CPU，則上送到相應的虛擬OPENFLOW交換機控制平面，如果需要上送到Controller,則通過對應的虛擬OPENFLOW交換機的控制平面進行上送。
【文檔編號】G06F9/455GK104298543SQ201410622464
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權日:2014年11月7日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:陳桂芳