命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)及其方法，該系統(tǒng)將命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的控制平面和數(shù)據(jù)平面分離，該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)包括：存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)平面，維護(hù)該數(shù)據(jù)平面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，規(guī)則表，推送表和路由表四個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該控制平面利用該些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)控制命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)；通信模塊，利用自定義的通信格式建立該控制平面的軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器與該數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的連接并維護(hù)該連接，接收并處理該命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)流；功能模塊API，用于將該存儲(chǔ)模塊功能封裝，應(yīng)用層利用該功能模塊API操作存儲(chǔ)模塊，以控制數(shù)據(jù)流走向。
【專利說(shuō)明】命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及一種用于命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的軟件定義網(wǎng)絡(luò)控 制器系統(tǒng)及其方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 信息中心網(wǎng)絡(luò)（Information-Centric Networking，ICN)是一類新型互聯(lián)網(wǎng)體系 結(jié)構(gòu)模型，旨在從根本上解決當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)面臨的流量可擴(kuò)展性問(wèn)題、內(nèi)容安全性問(wèn)題和節(jié) 點(diǎn)的移動(dòng)性問(wèn)題。其中命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（Named Data Networking,NDN)是其中最具代表的一 個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型，NDN體系結(jié)構(gòu)模型的細(xì)腰不再是網(wǎng)絡(luò)地址，而是帶名字的數(shù)據(jù)。在NDN數(shù)據(jù)網(wǎng) 絡(luò)中，每個(gè)內(nèi)容被賦予一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的名字，用戶獲取內(nèi)容時(shí)不需要事先查詢內(nèi)容所在的 位置，而是直接用該內(nèi)容的名字表達(dá)。NDN數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)勢(shì)就是可以針對(duì)內(nèi)容進(jìn)行緩 存，從而極大增加信息傳輸?shù)男?；同時(shí),針對(duì)內(nèi)容本身進(jìn)行安全認(rèn)證，比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更加安 全。
[0003] 與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)相比，盡管命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)有著巨大的優(yōu)勢(shì)，但命名數(shù)據(jù)網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)的部署還處于初級(jí)階段，針對(duì)實(shí)際場(chǎng)景的部署缺少成熟方案，尤其是在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中 的轉(zhuǎn)發(fā)策略還有待研究。其中一個(gè)重要的原因是由于NDN體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)平面和控制平面 高度耦合，針對(duì)控制平面的轉(zhuǎn)發(fā)策略研究等工作很難直接應(yīng)用到NDN網(wǎng)絡(luò)中。
[0004] 如果將數(shù)據(jù)平面和控制平面分離開(kāi)來(lái)，一方面能夠獨(dú)立的研究數(shù)據(jù)平面的高效存 儲(chǔ)和快速轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)能夠研究靈活的控制策略；另一方面，能夠促進(jìn)命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)增量式、 迭代創(chuàng)新的部署。因此，為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明引入基于命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的軟件定義網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)，軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Networking，SDN)技術(shù)通過(guò)將數(shù)據(jù)平面與控制平面分 離，并集中維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的全局視圖，逐包的管理數(shù)據(jù)流的走向，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理和 控制。數(shù)據(jù)平面與控制平面分離的一個(gè)好處是，對(duì)于上層管控應(yīng)用來(lái)說(shuō)，下層的物理設(shè)備就 可以抽象出來(lái)，可以將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)看成是邏輯或者虛擬的一個(gè)整體，從而可以更好地對(duì)整個(gè) 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理。如圖1所示，軟件定義網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)體系結(jié)構(gòu)，軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器一 方面抽象了底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的具體細(xì)節(jié)，同時(shí)還為上層應(yīng)用提供了統(tǒng)一的管理視圖和編程接 口。這樣，基于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)這個(gè)平臺(tái)，用戶可以開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用程序，通過(guò)軟件來(lái)定義邏輯 上的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，以滿足對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的不同需求，而無(wú)需關(guān)心底層網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0005] 國(guó)內(nèi)外科研院所以及企業(yè)對(duì)信息中心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行大量研究，國(guó)內(nèi)唐超超在其畢業(yè)論 文"基于SDN的信息網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)"中把SDN思想用到信息中心網(wǎng)絡(luò)，它主要側(cè)重是信 息網(wǎng)絡(luò)，SDN的加入只是增加了網(wǎng)絡(luò)的控制性，雖然都屬于信息中心網(wǎng)絡(luò)，但是在底層傳輸 上該文使用IP地址，而本發(fā)明SDN是設(shè)計(jì)在一個(gè)"變革式"的網(wǎng)絡(luò)中，用命名的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù) 據(jù)的請(qǐng)求、尋找以及傳輸，完全摒棄TCP/IP技術(shù)，并且本發(fā)明詳細(xì)的介紹SDN的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 方法，體現(xiàn)SDN控制器能使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)變得更加可控更加智能的思想。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)及 方法，目的是在于，將數(shù)據(jù)平面和控制平面分離開(kāi)來(lái)，一方面能夠獨(dú)立的研究數(shù)據(jù)平面的高 效存儲(chǔ)和快速轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)能夠研究靈活的控制策略。
[0007] 本發(fā)明公開(kāi)了一種命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)，其特征在于，用于 將該控制平面轉(zhuǎn)移到軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器，將該數(shù)據(jù)平面抽象存儲(chǔ)于該控制平面，該控制 平面向該數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送指令，該數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收該控制平面的指令并 進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)；
[0008] 該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器包括存儲(chǔ)模塊、通信模塊及功能模塊API ;
[0009] 該存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)平面，維護(hù)該數(shù)據(jù)平面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，規(guī)則表，推送表和 路由表四個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該控制平面利用該些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)控制命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)； 以及
[0010] 該通信模塊，利用自定義的通信格式建立該控制平面的軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器與該 數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的連接并維護(hù)該連接，接收并處理該命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù) 流；以及
[0011] 功能模塊API，用于將該存儲(chǔ)模塊功能封裝，應(yīng)用層利用該功能模塊API操作該存 儲(chǔ)模塊，以控制數(shù)據(jù)流走向。
[0012] 所述命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)，其特征在于，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用于設(shè) 置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)路由器標(biāo)識(shí)，端口個(gè)數(shù)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供的數(shù)據(jù)的名字，相鄰節(jié) 點(diǎn)的信息對(duì)；以及
[0013] 該規(guī)則表，用于存儲(chǔ)該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)的名字與其所對(duì)應(yīng)的規(guī)則，該數(shù)據(jù)的名字 根據(jù)不同字段命名的，使用前綴樹(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)，當(dāng)用戶請(qǐng)求查詢?cè)摂?shù)據(jù)的名字時(shí)，該請(qǐng) 求信息先查詢?cè)撘?guī)則類，然后調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)流規(guī)則以實(shí)現(xiàn)不同的負(fù)載策略；以及
[0014] 該推送表，用于存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)的名字對(duì)應(yīng)的該數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)，采用該前綴 樹(shù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)該推送表，利用該推送表存儲(chǔ)的不同該數(shù)據(jù)的名字對(duì)應(yīng)得到該數(shù)據(jù)提供者路由 器標(biāo)識(shí)，調(diào)用路由表找到下一個(gè)地址跳轉(zhuǎn)端口；以及
[0015] 該路由表，用于存儲(chǔ)該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中計(jì)算出的數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)到達(dá)其他數(shù)據(jù) 提供者路由器標(biāo)識(shí)的代價(jià)和轉(zhuǎn)發(fā)端口，接收該推送表返回的該數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)，返 回下一個(gè)地址跳轉(zhuǎn)端口。
[0016] 所述命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)，其特征在于，該規(guī)則表還包括：
[0017] 該規(guī)則類包括最優(yōu)調(diào)度策略。通過(guò)提取該路由表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息，獲取到達(dá)該數(shù)據(jù) 提供者路由器標(biāo)識(shí)的代價(jià)，并選擇最小代價(jià)的該數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；以及
[0018] 輪詢調(diào)度策略，用于在該推送表每個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)一個(gè)輪詢調(diào)度標(biāo)識(shí)位，當(dāng)有數(shù) 據(jù)請(qǐng)求時(shí)，就根據(jù)該輪詢調(diào)度標(biāo)識(shí)位選擇對(duì)應(yīng)的該數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；以及
[0019] 隨機(jī)調(diào)度策略，根據(jù)本身生成的隨機(jī)數(shù)選擇相應(yīng)的該數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)進(jìn)行 轉(zhuǎn)發(fā)；以及丟棄策略，用于禁止某個(gè)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，當(dāng)接收到該數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，就將該數(shù) 據(jù)請(qǐng)求丟棄；以及
[0020] 緩存策略，用于決定哪個(gè)數(shù)據(jù)需要緩存；以及推送操作，實(shí)際操作與最優(yōu)調(diào)度相 同。
[0021] 所述命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)，其特征在于，所述通信模塊還包 括：
[0022] 通信流程模塊，當(dāng)該命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)有連接請(qǐng)求時(shí)，主線程新開(kāi)通一組通道維護(hù)該 連接并監(jiān)聽(tīng)整個(gè)連接，當(dāng)主線程接收到消息時(shí)，先判斷該信息是命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的哪一類信 息，然后調(diào)用相應(yīng)的處理函數(shù)，如果接收到的是通信信息，該主線程啟動(dòng)一個(gè)線程，并將相 應(yīng)的處理和返回的任務(wù)交給該線程處理，同時(shí)該主線程重新等待下一個(gè)命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)信 肩、。
[0023] 所述命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)，其特征在于，該功能模塊API還 包括：
[0024] 服務(wù)遷移支持模塊，數(shù)據(jù)提供者變更地址后，用于與該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器交互， 該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器更改本身的數(shù)據(jù)庫(kù)并下發(fā)更改后的路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)斷開(kāi)重連；
[0025] 協(xié)同緩存模塊，軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器完成各節(jié)點(diǎn)信息收集和緩存方案計(jì)算，該軟 件定義網(wǎng)絡(luò)控制器將計(jì)算出的緩存方案下發(fā)給需要緩存的節(jié)點(diǎn)，通過(guò)分布式哈希表將該數(shù) 據(jù)請(qǐng)求和多個(gè)緩存副本相連，當(dāng)該緩存節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常工作通過(guò)分布式哈希表從其他節(jié)點(diǎn)中 獲得該數(shù)據(jù)。
[0026] 本發(fā)明公開(kāi)了一種命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器方法，其特征在于，包括
[0027] 步驟1將命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中功能緊密耦合的控制平面和數(shù)據(jù)平面分離，將該控制平 面轉(zhuǎn)移到軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器；
[0028] 步驟2將該數(shù)據(jù)平面抽象存儲(chǔ)于該控制平面，該控制平面向該數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡(luò)設(shè) 備發(fā)送指令；
[0029] 步驟3該數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收該控制平面的指令并進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)；
[0030] 該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器包括如下步驟；
[0031] 步驟11，將數(shù)據(jù)平面存儲(chǔ)起來(lái)，維護(hù)該數(shù)據(jù)平面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，規(guī)則表，推送表和路 由表，該控制平面利用該些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)控制命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)；
[0032] 步驟12,利用自定義的通信格式建立該控制平面的軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器與該數(shù)據(jù) 平面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的連接并維護(hù)該連接，接收并處理該命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)流；
[0033] 步驟13,用于將該存儲(chǔ)模塊功能封裝，應(yīng)用層利用該功能模塊API操作該存儲(chǔ)模 塊，以控制數(shù)據(jù)流走向。
[0034] 所述命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器方法，其特征在于，該步驟11還包括：
[0035] 步驟111該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括存儲(chǔ)路由器標(biāo)識(shí)，端口個(gè)數(shù)， 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供的數(shù)據(jù)的名字，相鄰節(jié)點(diǎn)的信息對(duì)；
[0036] 步驟112該規(guī)則表將該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中該數(shù)據(jù)的名字與其所對(duì)應(yīng)的規(guī)則存儲(chǔ)起來(lái)，查 詢?cè)撘?guī)則表提供的數(shù)據(jù)流規(guī)則，然后調(diào)用相應(yīng)的規(guī)則以實(shí)現(xiàn)不同的負(fù)載策略；
[0037] 步驟113,該推送表將該數(shù)據(jù)的名字對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)起來(lái)，采用 前綴樹(shù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)推送表，利用該推送表存儲(chǔ)的不同數(shù)據(jù)的名字對(duì)應(yīng)得到該數(shù)據(jù)提供者路由 器標(biāo)識(shí)，并通過(guò)調(diào)用路由表找到下一個(gè)地址跳轉(zhuǎn)端口；
[0038] 步驟114,該路由表存儲(chǔ)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中計(jì)算出的數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)到達(dá)其他數(shù) 據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)的代價(jià)和轉(zhuǎn)發(fā)端口，接收該推送表返回的該數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)， 提供下一個(gè)地址跳轉(zhuǎn)端口。
[0039] 所述命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器方法，其特征在于，該步驟12還包括：
[0040] 步驟121，主線程收到該命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)有連接請(qǐng)求時(shí)，主線程新開(kāi)通一組通道維護(hù) 該連接并監(jiān)聽(tīng)整個(gè)連接，當(dāng)主線程接收到消息時(shí)，先判斷該信息是命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的哪一類 信息，然后調(diào)用相應(yīng)的處理函數(shù)，如果接收到的是通信信息，該主線程啟動(dòng)一個(gè)線程，并將 相應(yīng)的處理和返回的任務(wù)交給該線程處理，同時(shí)該主線程重新等待下一個(gè)命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)信 肩、。
[0041] 所述命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器方法，其特征在于，該步驟13還包括：
[0042] 服務(wù)遷移支持步驟，數(shù)據(jù)提供者變更地址后，服務(wù)遷移支持模塊與該軟件定義網(wǎng) 絡(luò)控制器交互，該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器更改本身的數(shù)據(jù)庫(kù)并下發(fā)更改后的路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)斷開(kāi) 重連；
[0043] 協(xié)同緩存步驟，軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器完成各節(jié)點(diǎn)信息收集和緩存方案計(jì)算，該軟 件定義網(wǎng)絡(luò)控制器將計(jì)算出的緩存方案下發(fā)給需要緩存的節(jié)點(diǎn)，通過(guò)分布式哈希表將該數(shù) 據(jù)請(qǐng)求和多個(gè)緩存副本相連，當(dāng)該緩存節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常工作通過(guò)分布式哈希表從其他節(jié)點(diǎn)中 獲得該數(shù)據(jù)。
[0044] 由以上方案可知，本發(fā)明有益效果是將控制平面從數(shù)據(jù)平面中分離出來(lái)，將下層 的物理設(shè)備抽象成邏輯上的一個(gè)整體，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了針對(duì)命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制 器。軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器維護(hù)命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的全局視圖，通過(guò)與命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信決 定數(shù)據(jù)流的處理流程和走向，同時(shí)為管控應(yīng)用程序提供統(tǒng)一的接口。軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器 同時(shí)解放了節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)平面和控制平面，數(shù)據(jù)平面部分專注于提高吞吐性能，控制平面部 分專注于實(shí)現(xiàn)更靈活的管控策略。從而促進(jìn)了命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新和增量式部署。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0045] 圖1為軟件定義網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)圖
[0046] 圖2為命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧結(jié)構(gòu)
[0047] 圖3為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖意圖
[0048] 圖4為規(guī)則表示意圖
[0049] 圖5為規(guī)則表前綴樹(shù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
[0050] 圖6為推送表示意圖
[0051] 圖7為推送表前綴樹(shù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
[0052] 圖8為路由表拓?fù)鋱D
[0053] 圖9為路由表不意圖
[0054] 圖10為通信模塊處理流程圖
[0055] 圖11為通信格式
[0056] 圖12功能模塊API
[0057] 其中，附圖標(biāo)記：
[0058] R2, R3, R4, R5, R6, R7數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)

【具體實(shí)施方式】
[0059] 下面給出本發(fā)明的具體實(shí)施例，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做出了詳細(xì)的描述。本發(fā)明通 過(guò)使用軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器將控制平面從數(shù)據(jù)平面中分離出來(lái)，簡(jiǎn)化了命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)體系 結(jié)構(gòu)的管理和控制，加快了命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的部署和測(cè)試。
[0060] 本發(fā)明針對(duì)命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中SDN控制器系統(tǒng)包括，用于將該控制平面轉(zhuǎn)移到軟件 定義網(wǎng)絡(luò)控制器，將該數(shù)據(jù)平面抽象存儲(chǔ)于該控制平面，該控制平面向該數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備發(fā)送指令，該數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收該控制平面的指令并進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)；該軟件 定義網(wǎng)絡(luò)控制器包括存儲(chǔ)模塊、通信模塊及功能模塊API如圖2所示；
[0061] 該存儲(chǔ)模塊，是整個(gè)軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器的基礎(chǔ)，用于存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)平面，維護(hù)該數(shù) 據(jù)平面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，規(guī)則表，推送表和路由表四個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)平面轉(zhuǎn)發(fā) 的基礎(chǔ)，該控制平面利用該些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)控制命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)；以及
[0062] 該通信模塊，利用自定義的通信格式建立該控制平面的軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器與該 數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的連接并維護(hù)該連接，接收并處理該命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù) 流；以及
[0063] 功能模塊API，用于將該存儲(chǔ)模塊功能封裝，應(yīng)用層利用該功能模塊API操作該存 儲(chǔ)模塊，以控制數(shù)據(jù)流走向。
[0064] 所述的一種軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)，所述的存儲(chǔ)模塊還包括：
[0065] 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用于設(shè)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)，端口個(gè) 數(shù)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所提供的數(shù)據(jù)的名字，相鄰節(jié)點(diǎn)的信息對(duì)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)利用某種算法例如最短 路徑算法計(jì)算數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)到達(dá)其他數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)的代價(jià)及轉(zhuǎn)發(fā)端口， 并把計(jì)算出的結(jié)果存儲(chǔ)在路由表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中；圖3為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中存 儲(chǔ)了一組Router數(shù)據(jù)類型，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中存儲(chǔ)著控制平面網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的拓?fù)鋱D，NamelD中存儲(chǔ) 著數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)；NumofPort存儲(chǔ)著端口的個(gè)數(shù)；DataName存儲(chǔ)著該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所 提供的數(shù)據(jù)名稱；Link存儲(chǔ)著相鄰節(jié)點(diǎn)的信息對(duì)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是規(guī)則表、推送表和路由表決 策的基礎(chǔ)。
[0066] 規(guī)則表，用于存儲(chǔ)該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中該數(shù)據(jù)的名字與其所對(duì)應(yīng)的規(guī)則，該數(shù)據(jù)的名字 根據(jù)不同字段命名的，使用前綴樹(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)，當(dāng)用戶請(qǐng)求查詢?cè)摂?shù)據(jù)的名字時(shí)，請(qǐng)求 信息會(huì)查詢?cè)撘?guī)則類，然后調(diào)用相應(yīng)的規(guī)則以實(shí)現(xiàn)不同的負(fù)載策略；如圖4所示，該規(guī)則表 存儲(chǔ)了不同的數(shù)據(jù)的名字對(duì)應(yīng)的規(guī)則類，該規(guī)則類里面定義了所有可能的規(guī)則，用于實(shí)現(xiàn) 不同的負(fù)載策略，規(guī)則表存儲(chǔ)著不同數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的不同的規(guī)則，每一種規(guī)則對(duì)應(yīng)一種處理 方式，例如：當(dāng)某個(gè)"用戶"請(qǐng)求data, google, gmail數(shù)據(jù)時(shí)，他的請(qǐng)求信息會(huì)通過(guò)best策略 (最優(yōu)路徑或者說(shuō)最小代價(jià)）來(lái)找到數(shù)據(jù)提供者來(lái)獲得數(shù)據(jù)；如圖5所示，是規(guī)則表前綴樹(shù) 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的示意圖，規(guī)則表中維護(hù)了一個(gè)默認(rèn)規(guī)則defaultRule和一組不同數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的規(guī) 貝1J，當(dāng)規(guī)則表中沒(méi)有找到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)時(shí)就返回defaultRule的值。而其中的規(guī)則類（Action 類）是一個(gè)枚舉類型，在它里面定義了所有可能的規(guī)則，不同的規(guī)則對(duì)應(yīng)著不同操作。
[0067] 推送表，用于存儲(chǔ)所述的數(shù)據(jù)的名字對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)，采用前綴樹(shù) 結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)推送表，利用推送表存儲(chǔ)的不同數(shù)據(jù)的名字對(duì)應(yīng)得數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)通過(guò)調(diào) 用路由表找到下一個(gè)地址跳轉(zhuǎn)端口；如圖6和圖7所示在推送表中存儲(chǔ)了不同的數(shù)據(jù)提供 者路由器標(biāo)識(shí)，即R2, R3, R4, R5, R6, R7等，同一個(gè)數(shù)據(jù)的名字可以有多個(gè)數(shù)據(jù)提供者路由 器標(biāo)識(shí)，如果用戶想找data, google, gmail這個(gè)數(shù)據(jù)的名字，查詢推送表可知該數(shù)據(jù)的名 字有R2、R6、R7三個(gè)數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)，但是最終去哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備找，就要查詢規(guī)則 表中相應(yīng)的規(guī)則。該規(guī)則類存儲(chǔ)最優(yōu)調(diào)度策略，根據(jù)提取路由表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息，獲取到達(dá)每 個(gè)數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)的代價(jià)，并選擇最小代價(jià)的數(shù)據(jù)提供者標(biāo)識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；以及 [0068] 輪詢調(diào)度策略，用于在推送表每個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)一個(gè)輪詢調(diào)度標(biāo)識(shí)位，如果有數(shù) 據(jù)請(qǐng)求時(shí)，就會(huì)根據(jù)所述輪詢調(diào)度標(biāo)識(shí)位選擇對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)提供者的標(biāo)識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；以及隨 機(jī)調(diào)度策略，根據(jù)本身生成的隨機(jī)數(shù)選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)提供者的標(biāo)識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；以及丟棄策 略，禁止該數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，一旦接收到該數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，就將這個(gè)數(shù)據(jù)請(qǐng)求丟棄；以及緩 存策略，用于決定哪個(gè)數(shù)據(jù)需要緩存；以及推送操作，實(shí)際操作中與最優(yōu)調(diào)度相同。
[0069] 路由表，用于存儲(chǔ)該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中計(jì)算出的數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)到達(dá)其他數(shù)據(jù)提 供者路由器標(biāo)識(shí)的代價(jià)和轉(zhuǎn)發(fā)端口，接收該推送表返回的該數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)，提供 下一個(gè)地址跳轉(zhuǎn)端口。路由表中存儲(chǔ)著路由信息，如圖9所示，sendRouterlD是發(fā)送方路 由標(biāo)識(shí)，:receiveRouterlD是接收方路由標(biāo)識(shí)，node存儲(chǔ)著〈轉(zhuǎn)發(fā)端口，相應(yīng)代價(jià)〉值，如圖 8所示，R2到R3轉(zhuǎn)發(fā)端口為1，代價(jià)為25,R1想給R2發(fā)送信息，那么它要從1端口發(fā)出，代 價(jià)是10。
[0070] 所述軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)，所述的通信模塊還包括：
[0071] 高并發(fā)支持模塊，如圖10所示，使用多線程處理模式，一個(gè)線程處理一個(gè)消息，并 讓一組通道維護(hù)所有連接，并監(jiān)聽(tīng)整個(gè)所述連接；當(dāng)命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧有連接請(qǐng)求時(shí)，主 線程新開(kāi)通一組通道維護(hù)該連接，若發(fā)送通信消息時(shí)，主線程啟動(dòng)一個(gè)線程，并將相應(yīng)的處 理和返回的任務(wù)交給該線程處理，同時(shí)主線程重新等待下一個(gè)命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧信息；
[0072] 通信處理流程模塊，接收命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧消息時(shí)，先要判斷是命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 協(xié)議棧的哪一類發(fā)來(lái)的消息，若主進(jìn)程判斷是路由器發(fā)來(lái)的消息后，先查詢規(guī)則表，如果 所述規(guī)則表返回值是DROP，就立即給命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧返回信息；如果所述規(guī)則表返回 DROP值之外其他值，所述主進(jìn)程接著查詢推送表，并將查詢到的一組數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo) 識(shí)緩存起來(lái)，根據(jù)規(guī)則表中不同的規(guī)則調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)從中選擇一個(gè)"最合適"的數(shù)據(jù)提供 者路由器標(biāo)識(shí)，然后查詢路由表，查找到該數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)的下一跳地址，最后將相 應(yīng)的規(guī)則和下一條地址返回給命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧；
[0073] 通信格式定義模塊，定義通信平面和數(shù)據(jù)平面通信的消息格式，如圖11所示，控 制平面和數(shù)據(jù)平面的消息格式，如下：
[0074] 消息類型標(biāo)識(shí)（type)，整型，是枚舉類型，包含了所有可能的消息格式，ERROR是 當(dāng)通信出現(xiàn)異常時(shí)的消息格式，當(dāng)接收該格式的消息時(shí)，軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器就要中斷相 應(yīng)的連接；
[0075] 本地路由標(biāo)識(shí)，32位，字符串，用于唯一標(biāo)示目的路由器；
[0076] 數(shù)據(jù)名長(zhǎng)度：4位，整型，用于存儲(chǔ)下一個(gè)字段服務(wù)名稱的長(zhǎng)度；
[0077] 數(shù)據(jù)名稱：可變位數(shù)，字符串，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)名稱
[0078]目的路由標(biāo)識(shí)：32位，字符串，用于唯一的標(biāo)識(shí)目的路由器。
[0079] NLPM(Network Layer Packet Message)表不網(wǎng)絡(luò)層消息；
[0080] NDLPM(Named Data Layer Packet Message)表不數(shù)據(jù)層消息；
[0081] NDM(Name Data Message)表示數(shù)據(jù)消息，當(dāng)某些路由器標(biāo)識(shí)所提供的數(shù)據(jù)有變動(dòng) 時(shí)，便會(huì)發(fā)送該消息；
[0082] RM(Router Message)表示路由消息，當(dāng)物理拓?fù)溆凶兓瘯r(shí)，便會(huì)給軟件定義網(wǎng)絡(luò) 控制器發(fā)送該消息。
[0083] 所述軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)，所述的功能模塊API還包括：
[0084] 防火墻模塊，NDN以帶名字的數(shù)據(jù)為中心的，防火墻通過(guò)功能模塊API對(duì)規(guī)則表進(jìn) 行修改，從而實(shí)現(xiàn)了允許或阻止某些數(shù)據(jù)的請(qǐng)求。SDN控制器初始化后，防火墻根據(jù)用戶的 需求通過(guò)規(guī)則表所提供的API對(duì)規(guī)則表中相應(yīng)數(shù)據(jù)的規(guī)則進(jìn)行修改，從而當(dāng)相應(yīng)數(shù)據(jù)再次 詢問(wèn)SDN控制器時(shí)，將執(zhí)行修改后的規(guī)則，從而允許或阻止相應(yīng)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求。
[0085] 負(fù)載均衡模塊，SDN控制器上的負(fù)載均衡功能是通過(guò)規(guī)則表中不同的規(guī)則體現(xiàn)的， 用戶以通過(guò)功能模塊API所提供的API對(duì)規(guī)則表和推送表中的表項(xiàng)進(jìn)行修改，而規(guī)則表中 有BEST、R0UNDR0BIN、RANDOM三種規(guī)則用于實(shí)現(xiàn)不同的負(fù)載均衡策略。其中，BEST是最優(yōu) 調(diào)度策略，是根據(jù)路由表獲取到達(dá)每個(gè)數(shù)據(jù)提供者的代價(jià)，并選擇最小代價(jià)的數(shù)據(jù)提供者 進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；R0UNDR0BIN是輪詢調(diào)度策略，在推送表每個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)了一個(gè)輪詢調(diào)度標(biāo)識(shí) 位，當(dāng)有一個(gè)新的數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，就會(huì)根據(jù)該標(biāo)識(shí)位選擇對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)提供者進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；RANDOM 是隨機(jī)調(diào)度策略，根據(jù)自己生成的隨機(jī)數(shù)選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)提供者進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
[0086] 服務(wù)遷移的支持模塊，數(shù)據(jù)提供者變更地址后，用于與該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器交 互，該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器更改本身的數(shù)據(jù)庫(kù)并下發(fā)更改后的路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)斷開(kāi)重連；
[0087] 軟件定義網(wǎng)絡(luò)協(xié)同緩存模塊，軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器完成各節(jié)點(diǎn)信息收集和緩存方 案計(jì)算，該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器將計(jì)算出的緩存方案下發(fā)給需要緩存的節(jié)點(diǎn)，通過(guò)分布式 哈希表將該數(shù)據(jù)請(qǐng)求和多個(gè)緩存副本相連，當(dāng)該緩存節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常工作通過(guò)分布式哈希表 從其他節(jié)點(diǎn)中獲得該數(shù)據(jù)。
[0088] 本發(fā)明還涉及一種命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器方法，包括
[0089] 步驟1將命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中功能緊密耦合的控制平面和數(shù)據(jù)平面分離，將該控制平 面轉(zhuǎn)移到軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器；
[0090] 步驟2將該數(shù)據(jù)平面抽象存儲(chǔ)于該控制平面，該控制平面向該數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡(luò)設(shè) 備發(fā)送指令；
[0091] 步驟3該數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收該控制平面的指令并進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)；
[0092] 該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器包括如下步驟；
[0093] 步驟11，存儲(chǔ)模塊將數(shù)據(jù)平面存儲(chǔ)起來(lái)，維護(hù)該數(shù)據(jù)平面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，規(guī)則表，推 送表和路由表，該控制平面利用該些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)控制命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)；
[0094] 步驟12,通信模塊通過(guò)利用自定義的通信格式建立該控制平面與該數(shù)據(jù)平面之間 的連接并維護(hù)該連接，接收并處理該命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)流；
[0095] 步驟13,功能模塊API將該存儲(chǔ)功能封裝，應(yīng)用層利用該功能模塊API操作該存儲(chǔ) 模塊，以控制數(shù)據(jù)流走向。
[0096] 所述命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器方法，該步驟1還包括：
[0097] 步驟111該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括存儲(chǔ)路由器標(biāo)識(shí)，端口個(gè)數(shù)， 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供的數(shù)據(jù)的名字，相鄰節(jié)點(diǎn)的信息對(duì)；
[0098] 步驟112規(guī)則表將該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中該數(shù)據(jù)的名字與其所對(duì)應(yīng)的規(guī)則存儲(chǔ)起來(lái)，查詢 該規(guī)則表提供的數(shù)據(jù)流規(guī)則，然后調(diào)用相應(yīng)的規(guī)則以實(shí)現(xiàn)不同的負(fù)載策略；
[0099] 步驟113,推送表將該數(shù)據(jù)的名字對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)起來(lái)，采用前 綴樹(shù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)推送表，利用該推送表存儲(chǔ)的不同數(shù)據(jù)的名字對(duì)應(yīng)得到該數(shù)據(jù)提供者路由器 標(biāo)識(shí)，并通過(guò)調(diào)用路由表找到下一個(gè)地址跳轉(zhuǎn)端口；
[0100] 步驟114,該路由表存儲(chǔ)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中計(jì)算出的數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)到達(dá)其他數(shù) 據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)的代價(jià)和轉(zhuǎn)發(fā)端口，接收該推送表返回的該數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)， 提供下一個(gè)地址跳轉(zhuǎn)端口。
[0101] 所述命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器方法，該步驟12還包括：
[0102] 步驟121，信息處理流程模塊收到該命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)有連接請(qǐng)求時(shí)，主線程新開(kāi)通一 組通道維護(hù)該連接并監(jiān)聽(tīng)整個(gè)連接，當(dāng)主線程接收到消息時(shí)，先判斷該信息是命名數(shù)據(jù)網(wǎng) 絡(luò)的哪一類信息，然后調(diào)用相應(yīng)的處理函數(shù)，如果接收到的是通信信息，該主線程啟動(dòng)一個(gè) 線程，并將相應(yīng)的處理和返回的任務(wù)交給該線程處理，同時(shí)該主線程重新等待下一個(gè)命名 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息。
[0103] 所述命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器方法，該步驟13還包括：
[0104] 防火墻步驟，NDN以帶名字的數(shù)據(jù)為中心的，防火墻通過(guò)功能模塊API對(duì)規(guī)則表進(jìn) 行修改，從而實(shí)現(xiàn)了允許或阻止某些數(shù)據(jù)的請(qǐng)求。SDN控制器初始化后，防火墻根據(jù)用戶的 需求通過(guò)規(guī)則表所提供的API對(duì)規(guī)則表中相應(yīng)數(shù)據(jù)的規(guī)則進(jìn)行修改，從而當(dāng)相應(yīng)數(shù)據(jù)再次 詢問(wèn)SDN控制器時(shí)，將執(zhí)行修改后的規(guī)則，從而允許或阻止相應(yīng)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求。
[0105] 負(fù)載均衡步驟，SDN控制器上的負(fù)載均衡功能是通過(guò)規(guī)則表中不同的規(guī)則體現(xiàn) 的，用戶以通過(guò)功能模塊API對(duì)規(guī)則表和推送表中的表項(xiàng)進(jìn)行修改，而規(guī)則表中有BEST、 R0UNDR0BIN、RAND0M三種規(guī)則用于實(shí)現(xiàn)不同的負(fù)載均衡策略。其中，BEST是最優(yōu)調(diào)度策略， 是根據(jù)路由表獲取到達(dá)每個(gè)數(shù)據(jù)提供者的代價(jià)，并選擇最小代價(jià)的數(shù)據(jù)提供者進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)； R0UNDR0BIN是輪詢調(diào)度策略，在推送表每個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)了一個(gè)輪詢調(diào)度標(biāo)識(shí)位，當(dāng)有一 個(gè)新的數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，就會(huì)根據(jù)該標(biāo)識(shí)位選擇對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)提供者進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；RANDOM是隨機(jī)調(diào) 度策略，根據(jù)自己生成的隨機(jī)數(shù)選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)提供者進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
[0106] 服務(wù)遷移支持步驟，軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器下發(fā)傳輸路徑，數(shù)據(jù)提供者變更地址后， 與該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器交互，該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器更改本身的數(shù)據(jù)庫(kù)并下發(fā)更改后的 路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)斷開(kāi)重連；
[0107] 協(xié)同緩存步驟，軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器完成各節(jié)點(diǎn)信息收集和緩存方案計(jì)算后，該 軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器將計(jì)算出的緩存方案下發(fā)給需要緩存的節(jié)點(diǎn)，通過(guò)分布式哈希表將該 數(shù)據(jù)請(qǐng)求和多個(gè)緩存副本相連，當(dāng)該緩存節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常工作通過(guò)分布式哈希表從其他節(jié)點(diǎn) 中獲得該數(shù)據(jù)。
[0108] 以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述和說(shuō)明，該實(shí)施例應(yīng)被認(rèn)為其只是示例性 的，并不用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，本發(fā)明應(yīng)根據(jù)所附權(quán)利要求進(jìn)行解釋。
【權(quán)利要求】
1. 一種命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)，其特征在于，用于將該控制平面轉(zhuǎn) 移到軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器，將該數(shù)據(jù)平面抽象存儲(chǔ)于該控制平面，該控制平面向該數(shù)據(jù)平 面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送指令，該數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收該控制平面的指令并進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn) 發(fā)；該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器包括存儲(chǔ)模塊、通信模塊及功能模塊API ; 該存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)平面，維護(hù)該數(shù)據(jù)平面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，規(guī)則表，推送表和路 由表四個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該控制平面利用該些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)控制命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)；以 及 該通信模塊，利用自定義的通信格式建立該控制平面的軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器與該數(shù)據(jù) 平面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的連接并維護(hù)該連接，接收并處理該命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)流；以 及 該功能模塊API，用于將該存儲(chǔ)模塊功能封裝，應(yīng)用層利用該功能模塊API操作該存儲(chǔ) 模塊，以控制數(shù)據(jù)流走向。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)，其特征在于，該拓 撲結(jié)構(gòu)，用于設(shè)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)路由器標(biāo)識(shí)，端口個(gè)數(shù)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供的數(shù)據(jù) 的名字，相鄰節(jié)點(diǎn)的信息對(duì)；以及 該規(guī)則表，用于存儲(chǔ)該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)的名字與其所對(duì)應(yīng)的規(guī)則，該數(shù)據(jù)的名字根據(jù) 不同字段命名的，使用前綴樹(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)，當(dāng)用戶請(qǐng)求查詢?cè)摂?shù)據(jù)的名字時(shí)，該請(qǐng)求信 息先查詢?cè)撘?guī)則類，然后調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)流規(guī)則以實(shí)現(xiàn)不同的負(fù)載策略；以及 該推送表，用于存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)的名字對(duì)應(yīng)的該數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)，采用該前綴樹(shù)結(jié) 構(gòu)存儲(chǔ)該推送表，利用該推送表存儲(chǔ)的不同該數(shù)據(jù)的名字對(duì)應(yīng)得到該數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo) 識(shí)，調(diào)用路由表找到下一個(gè)地址跳轉(zhuǎn)端口；以及 該路由表，用于存儲(chǔ)該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中計(jì)算出的數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)到達(dá)其他數(shù)據(jù)提供 者路由器標(biāo)識(shí)的代價(jià)和轉(zhuǎn)發(fā)端口，接收該推送表返回的該數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)，返回下 一個(gè)地址跳轉(zhuǎn)端口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)，其特征在于，該規(guī) 則表還包括： 該規(guī)則類包括最優(yōu)調(diào)度策略，通過(guò)提取該路由表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息，獲取到達(dá)該數(shù)據(jù)提供 者路由器標(biāo)識(shí)的代價(jià)，并選擇最小代價(jià)的該數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；以及 輪詢調(diào)度策略，用于在該推送表每個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)一個(gè)輪詢調(diào)度標(biāo)識(shí)位，當(dāng)有數(shù)據(jù)請(qǐng) 求時(shí)，就根據(jù)該輪詢調(diào)度標(biāo)識(shí)位選擇對(duì)應(yīng)的該數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；以及 隨機(jī)調(diào)度策略，根據(jù)本身生成的隨機(jī)數(shù)選擇相應(yīng)的該數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn) 發(fā)；以及丟棄策略，用于禁止某個(gè)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，當(dāng)接收到該數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，就將該數(shù)據(jù) 請(qǐng)求丟棄；以及 緩存策略，用于決定哪個(gè)數(shù)據(jù)需要緩存；以及推送操作，實(shí)際操作與最優(yōu)調(diào)度相同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)，其特征在于，所述 通信模塊還包括： 通信流程模塊，當(dāng)該命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)有連接請(qǐng)求時(shí)，主線程新開(kāi)通一組通道維護(hù)該連接 并監(jiān)聽(tīng)整個(gè)連接，當(dāng)主線程接收到消息時(shí)，先判斷該信息是命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的哪一類信息，然 后調(diào)用相應(yīng)的處理函數(shù)，如果接收到的是通信信息，該主線程啟動(dòng)一個(gè)線程，并將相應(yīng)的處 理和返回的任務(wù)交給該線程處理，同時(shí)該主線程重新等待下一個(gè)命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器系統(tǒng)，其特征在于，該功 能模塊API還包括： 服務(wù)遷移支持模塊，軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器下發(fā)傳輸路徑，數(shù)據(jù)提供者變更地址后，該服 務(wù)遷移支持模塊用于與該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器交互，該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器更改本身的數(shù) 據(jù)庫(kù)并下發(fā)更改后的路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)斷開(kāi)重連； 協(xié)同緩存模塊，用于在軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器完成各節(jié)點(diǎn)信息收集和緩存方案計(jì)算后， 該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器將計(jì)算出的緩存方案下發(fā)給需要緩存的節(jié)點(diǎn)，通過(guò)分布式哈希表將 該數(shù)據(jù)請(qǐng)求和多個(gè)緩存副本相連，當(dāng)該緩存節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常工作，通過(guò)分布式哈希表從其他 節(jié)點(diǎn)中獲得該數(shù)據(jù)。
6. -種命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器方法，其特征在于，包括 步驟1將命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中功能緊密耦合的控制平面和數(shù)據(jù)平面分離，將該控制平面轉(zhuǎn) 移到軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器； 步驟2將該數(shù)據(jù)平面抽象存儲(chǔ)于該控制平面，該控制平面向該數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā) 送指令； 步驟3該數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收該控制平面的指令并進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)； 該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器包括如下步驟； 步驟11，將數(shù)據(jù)平面存儲(chǔ)起來(lái)，維護(hù)該數(shù)據(jù)平面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，規(guī)則表，推送表和路由表， 該控制平面利用該些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)控制命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)； 步驟12,利用自定義的通信格式建立該控制平面與該數(shù)據(jù)平面之間的連接并維護(hù)該連 接，接收并處理該命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)流； 步驟13,將該存儲(chǔ)功能封裝，應(yīng)用層利用該功能模塊API操作該存儲(chǔ)模塊，以控制數(shù)據(jù) 流走向。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器方法，其特征在于，該步 驟11還包括： 步驟111該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括存儲(chǔ)路由器標(biāo)識(shí)，端口個(gè)數(shù)，網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備提供的數(shù)據(jù)的名字，相鄰節(jié)點(diǎn)的信息對(duì)； 步驟112該規(guī)則表將該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中該數(shù)據(jù)的名字與其所對(duì)應(yīng)的規(guī)則存儲(chǔ)起來(lái)，查詢?cè)?規(guī)則表提供的數(shù)據(jù)流規(guī)則，然后調(diào)用相應(yīng)的規(guī)則以實(shí)現(xiàn)不同的負(fù)載策略； 步驟113,該推送表將該數(shù)據(jù)的名字對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)起來(lái)，采用前綴 樹(shù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)推送表，利用該推送表存儲(chǔ)的不同數(shù)據(jù)的名字對(duì)應(yīng)得到該數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo) 識(shí)，并通過(guò)調(diào)用路由表找到下一個(gè)地址跳轉(zhuǎn)端口； 步驟114,該路由表存儲(chǔ)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中計(jì)算出的數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)到達(dá)其他數(shù)據(jù)提 供者路由器標(biāo)識(shí)的代價(jià)和轉(zhuǎn)發(fā)端口，接收該推送表返回的該數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)識(shí)，提供 下一個(gè)地址跳轉(zhuǎn)端口。
8. 如權(quán)利要求6所述命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器方法，其特征在于，該步驟 12還包括： 步驟121，主線程收到該命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)有連接請(qǐng)求時(shí)，該主線程新開(kāi)通一組通道維護(hù)該 連接并監(jiān)聽(tīng)整個(gè)連接，當(dāng)主線程接收到消息時(shí)，先判斷該信息是命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的哪一類信 息，然后調(diào)用相應(yīng)的處理函數(shù)，如果接收到通信信息，該主線程啟動(dòng)一個(gè)線程，并將相應(yīng)的 處理和返回的任務(wù)交給該線程處理，同時(shí)該主線程重新等待下一個(gè)命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息。
9.如權(quán)利要求6所述命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器方法，其特征在于，該步驟 13還包括： 服務(wù)遷移支持步驟，軟件定義控制器下發(fā)傳輸路徑，當(dāng)數(shù)據(jù)提供者路由器標(biāo)示變更地 址后，與該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器交互，該軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器更改本身的數(shù)據(jù)庫(kù)并下發(fā)更 改后的路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)斷開(kāi)重連； 協(xié)同緩存步驟，軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器完成各節(jié)點(diǎn)信息收集和緩存方案計(jì)算后，該軟件 定義網(wǎng)絡(luò)控制器將計(jì)算出的緩存方案下發(fā)給需要緩存的節(jié)點(diǎn)，通過(guò)分布式哈希表將該數(shù)據(jù) 請(qǐng)求和多個(gè)緩存副本相連，當(dāng)該緩存節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常工作，通過(guò)分布式哈希表從其他節(jié)點(diǎn)中 獲得該數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】H04L12/743GK104104614SQ201410264130
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】楊延中, 武慶華, 李振宇, 謝高崗 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所