TWI617155B - 網路控制器與其網路路徑切換方法 - Google Patents

Abstract

本揭露提供一種網路控制器與其網路路徑切換方法。此網路控制器包含拓樸管理模組、監控模組以及路徑選擇模組。在此網路路徑切換方法中，首先利用拓樸管理模組來控制交換器發送探測封包，以獲得一網路之一拓樸資訊並記錄有效資料鏈結建立可供選擇的資料傳輸路徑。然後，根據拓樸資訊以及群組設定資料鏈結所對應之備援資料傳輸路徑。接著，再利用監控模組來監測網路之狀態，並根據預設的監控條件判斷資料鏈結的負載是否出現異常。當資料鏈結的負載出現異常時，將資料鏈結之資料流傳輸自原始資料傳輸路徑切換至備援資料傳輸路徑。

Description

網路控制器與其網路路徑切換方法

本發明是有關於一種網路控制器與其網路路徑切換方法，且特別是一種應用於軟體定義網路(Software-Defined Networking；SDN)環境之網路控制器上之網路路徑切換方法。

隨著網路技術的快速進展，各種不同的網路，例如區域網路、網際網路、資料中心網路，被廣泛地應用在人們的生活當中。為了避免底層網路的資料鏈結(link)失效而導致此資料鏈結的資料無法傳輸，目前的網路技術通常會提供冗餘路徑來做為備援的資料傳輸路徑。

例如，在目前的網路技術中，當偵測到資料鏈結發生異常(例如負載過重或傳輸量遽降)後，會先去判斷是否有冗餘路徑可使用，並利用冗餘路徑來傳輸資料鏈結的資料。然而，上述做法仍需要不少的時間才能恢復資料的傳輸。

因此，網路控制器與其網路路徑切換之方法，決定了是否能用更少的時間內來恢復資料傳輸。

本發明的目的是在於提供一種網路控制器與其網路路徑切換方法，其係應用開流(OpenFlow)協定1.3以上版本所提供之群組表(group table)來預先提供資料鏈結的備援資料傳輸路徑，以減少恢復資料傳輸所需的時間。

本發明之一態樣是在於提供一種網路控制器，其包含拓樸管理模組、監控模組以及路徑選擇模組。拓樸管理模組係用以控制至少一交換器來發送至少一探測封包，以獲得一網路之一拓樸資訊。監控模組係用以監測網路之狀態來判斷資料鏈結的負載是否出現異常。路徑選擇模組係用以根據拓樸資訊以及群組表來設定資料鏈結所對應之至少一個備援資料傳輸路徑，以及用以於資料鏈結的負載出現異常時，將資料鏈結之資料流傳輸自原始資料傳輸路徑切換至更新資料傳輸路徑，其中當備援資料傳輸路徑之數量為1時，更新資料傳輸路徑即為前述之備援資料傳輸路徑。

本發明之另一態樣是在於提供一種網路路徑切換方法。在此路徑切換方法中，首先控制至少一交換器來發送至少一探測封包，以獲得一網路之一拓樸資訊。然後，進行路徑設定步驟，以根據拓樸資訊以及群組表來設定資料鏈結所對應之至少一個備援資料傳輸路徑。接著進行監控步驟，以監測網路之狀態來判斷資料鏈結的負載是否出現異常。接著，當資料鏈結的負載出現異常時，將資料鏈結之資料流傳輸自原始資料傳輸路徑切換至更新資料傳輸路徑，其 中當備援資料傳輸路徑之數量為1時，此更新資料傳輸路徑即為前述之備援資料傳輸路徑。

100‧‧‧網路架構

110‧‧‧電腦主機

120‧‧‧伺服器

130‧‧‧開流交換器

140‧‧‧網路控制器

142‧‧‧軟體定義網路控制器模組

144‧‧‧拓樸管理模組

146‧‧‧監控模組

148‧‧‧路徑選擇模組

150‧‧‧圖形化顯示模組

300‧‧‧網路路徑切換方法

310-340‧‧‧步驟

341-348‧‧‧步驟

347a-347c‧‧‧步驟

為了更完整了解實施例及其優點，現參照結合所附圖式所做之下列描述，其中：〔圖1〕係繪示根據本發明實施例之網路架構的示意圖；〔圖2〕係繪示根據本發明實施例之網路控制器的功能方塊示意圖；〔圖3〕係繪示根據本發明實施例之網路路徑切換方法的流程示意圖；以及〔圖4〕係繪示根據本發明實施例之傳輸路徑切換步驟的流程示意圖。

以下仔細討論本發明的實施例。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論、揭示之實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。

請參照圖1，圖1係繪示根據本發明實施例之網路架構100的示意圖。網路架構100包含電腦主機110、伺服器120、開流交換器130以及網路控制器140，其係透過軟體定義網路來連接。網路控制器140係用以控制軟體定義網路上的資訊交換。例如，當電腦主機110欲透過開流交換 器130來存取伺服器120中的資訊時，網路控制器140會控制開流交換器130來提供合適的資料傳輸路徑，以幫助電腦主機110存取伺服器120中的資訊。

請參照圖2，圖2係繪示根據本發明實施例之網路控制器140的功能方塊示意圖。網路控制器140包含軟體定義網路控制器模組142、拓樸管理模組144、監控模組146以及路徑選擇模組148。軟體定義網路控制器模組142為控制器原生模組，其係用以存取開流交換器130上的資訊。拓樸管理模組144係用以控制開流交換器發送至少一個探測封包，以獲得軟體定義網路之拓樸資訊。例如，拓樸管理模組144係控制開流交換器130發送探測封包至軟體定義網路，此探測封包可使用(但不限於)標準鏈路層發現協定(Link Layer Discovery Protocol；LLDP)之格式作為探測資料之收集。當其他開流交換器130接收到LLDP封包後，便會根據其內存的資料傳輸規則來傳送LLDP封包。透過檢查每個開流交換器130所收到的LLDP封包，拓樸管理模組144便可得知軟體定義網路之拓樸資訊，並將其記錄至鏈結表中，例如接收LLDP封包的交換器編號、交換器埠口編號。拓樸資訊亦包含軟體定義網路上各資料鏈結的流量以及可用的資料傳輸路徑。

監控模組146係用以監測軟體定義網路之狀態，以判斷是否有資料鏈結的負載出現異常。例如，本實施例中，監控模組146儲存有負載上限門檻值。當監控模組146發現某一個資料鏈結的負載超過此負載上限門檻值時，便會 判斷此資料鏈結的負載發生異常。在本發明之其他實施例中，當監控模組146發現某一個資料鏈結失效(斷線)時，監控模組146也會判斷此資料鏈結的負載發生異常。當監控模組146判斷資料鏈結的負載發生異常後，便會通知路徑選擇模組148有異常事件發生。

路徑選擇模組148係電性連接至拓樸管理模組144和監控模組146，以接收拓樸管理模組144所傳送之拓樸資訊以及監控模組146所傳送之異常事件。路徑選擇模組148係用以根據拓樸資訊以及軟體定義網路之群組表(group table)來設定發生異常之資料鏈結所對應的備援資料傳輸路徑。以下將介紹網路控制器140所對應的網路路徑切換方法。

請同時參照圖3和圖4，圖3係繪示根據本發明實施例之網路路徑切換方法300的流程示意圖，圖4係繪示根據本發明實施例之傳輸路徑切換步驟340的流程示意圖。在網路路徑切換方法300中，分別進行步驟310和步驟330，以控制開流交換器發送探測封包，並同時監控資料鏈結。在步驟310之後，接著進行步驟320，以根據回傳的探測封包來計算出網路拓樸，並重複進行驟310和步驟320，以持續更新網路拓樸資訊。在本發明之實施例中，每次更新網路拓樸資訊後，便會更新開流交換器中的群組表，以寫入目前軟體定義網路上各資料鏈結所對應的備援資料傳輸路徑。在步驟330之後進行步驟340，以切換資料鏈結之資料流的路徑。在本實施例中，網路拓樸的探測步驟310、320 與異常監測步驟330、傳輸路徑切換步驟340獨立分開進行，但本發明之實施例並不受限於此。在本發明之其他實施例中，可於獲得網路拓樸並寫入備援資料傳輸路徑後，再進行異常監測步驟330或傳輸路徑切換步驟340。

在傳輸路徑切換步驟340中，首先進行步驟341，以接收資料鏈結的異常事件。接著，進行步驟342，以檢查發生異常之資料鏈結上的資料流數量是否超過1個。若資料鏈結上的資料流數量超過1個，則進行步驟343，以將資料流排序。此一判斷資料流數量之動作能快速排除鏈結失效發生但不影響任何傳輸行為之事件。在本實施例中，資料流係依照傳輸率來排序，但本發明之實施例並不受限於此。在本發明之其他實施例中，每條資料流根據其重要性會預設有優先權數值，以表示每條資料流的重要程度。在排序時，資料流即可依照優先權數值來排序。

接著，進行步驟344，以根據排序的結果來選取一條目標資料流。在本實施例中，步驟344係選取傳輸率最高的資料流來作為目標資料流，但本發明之實施例並不受限於此。在本發明之其他實施例中，可運用網際網路協議中規範的封包標頭(Packet Header)內記載之一項或多項內容作為判斷優先權之特徵，進而選取優先權重最高，即最重要的資料流來作為目標資料流。

然後，進行步驟345和346，以找出目標資料流所對應的備援資料傳輸路徑，並從中選取一條備援資料傳輸路徑。在本發明之實施例中，當路徑選擇模組148更新網路 拓樸資訊時，也會同時將目前各資料鏈結穗應的所有備援路徑寫入至開源交換器130中。因此，步驟345和346可從開源交換器130找到並選取目標資料流所對應的備援資料傳輸路徑。

接著，進行步驟347，以判斷目標資料流移動至被選取的備援資料傳輸路徑後，此備援資料傳輸路徑是否會超載。若此備援資料傳輸路徑不會超載，則進行步驟348，以將目標資料流從原始資料傳輸路徑遷移至此備援資料傳輸路徑，並相應地將新的路徑規則更新至開源交換器上。

相反地，若此備援資料傳輸路徑會超載，則進行步驟347a，以判斷是否還有其他備援資料傳輸路徑可使用。若還有其他備援資料傳輸路徑可使用，則回到步驟346。若還未有其他備援資料傳輸路徑可使用，則進行步驟347b，以判斷發生異常的資料鏈結是否還有資料流可搬遷。若還有可搬遷的資料流，則進行步驟347c，以選取下一條目標資料流，再接著進行步驟345。

由以上說明可知，本發明實施例之網路控制器140與其網路路徑切換方法300係分別進行拓樸偵測和異常偵測。當獲得新的網路拓樸後，便會將目前各資料鏈結的所有備援資料傳輸路徑寫入至開源交換器的群組表中。如此，當資料鏈結發生異常時，便可從群組表獲得所有的備援資料傳輸路徑，並從中選取一條備援資料傳輸路徑來取代/更新目標資料流的原始資料傳輸路徑。如此，本發明實施例之網 路控制器140與其網路路徑切換方法300便可於資料鏈結發生異常時，迅速地將目標資料流從原始資料傳輸路徑切換至更新資料傳輸路徑。相較於習知技術，本發明實施例之網路控制器140與其網路路徑切換方法300可於較少的時間恢復資料的傳輸。

另外，在本發明之其他實施例中，可於步驟347與步驟348之間增加其他步驟，以使得目標資料流移動至被選取的備援資料傳輸路徑後還有剩餘頻寬。如此，可避免備援資料傳輸路徑上的原資料流受到影響。

請回到圖2，在本發明之實施例中，當路徑選擇模組148將目標資料流遷移至備援資料傳輸路徑後，會將資料流的路徑變化傳送至圖形化顯示模組150。圖形化顯示模組150係用以將目前軟體定義網路上的各資料鏈結與相關資訊以圖形化的方式來顯示。例如，當資料鏈結過載時，圖形化顯示模組150以紅色來表示此資料鏈結。又例如，當目標資料流遷移至備援資料傳輸路徑後，圖形化顯示模組150以不同的顏色來表示目標資料流的原始資料傳輸路徑和更新的資料傳輸路徑。另外，圖形化顯示模組150可以單獨設置或整合入網路控制器140中。

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。

Claims (10)

1. 一種網路控制器，包含：一拓樸管理模組，用以控制至少一交換器來發送至少一探測封包，以獲得一網路之一拓樸資訊；一監控模組，用以監測該網路之狀態來判斷一資料鏈結的負載是否出現異常；以及一路徑選擇模組，用以根據該拓樸資訊以及一群組表來設定該資料鏈結所對應之至少一備援資料傳輸路徑，以及用以於該資料鏈結的負載出現異常時，將該資料鏈結之資料流傳輸自一原始資料傳輸路徑切換至一更新資料傳輸路徑，其中當該至少一備援資料傳輸路徑之數量為1時，該更新資料傳輸路徑為該備援資料傳輸路徑；其中，當該資料鏈結的負載出現異常時，若該資料鏈結的資料流數量超過1個，該路徑選擇模組依照該些資料流之傳輸率對該些資料流進行排序，且選擇該些資料流中具有最高傳輸率的資料流作為一目標資料流。
2. 如請求項第1項所述之網路控制器，其中該監控模組係於該拓樸管理模組獲得該拓樸資訊後，再監測該網路之狀態。
3. 如請求項第1項所述之網路控制器，更包含一圖形化顯示模組，用以產生一使用者介面，以顯示該資料鏈結之資料流傳輸由該原始資料傳輸路徑切換至該備援資料傳輸路徑。
4. 如請求項第1項所述之網路控制器，其中當該至少一備援資料傳輸路徑中對應該目標資料流之備援資料傳輸路徑之數量為2以上時，該路徑選擇模組更用以進行一路徑選擇步驟，以從該些備援資料傳輸路徑中擇一來做為該更新資料傳輸路徑。
5. 如請求項第1項所述之網路控制器，其中該群組表由開流(OpenFlow)協定1.3以上版本所提供。
6. 一種網路路徑切換方法，包含：控制至少一交換器來發送至少一探測封包，以獲得一網路之一拓樸資訊；進行一路徑設定步驟，以根據該拓樸資訊以及一群組表來設定一資料鏈結所對應之至少一備援資料傳輸路徑；進行一監控步驟，以監測該網路之狀態來判斷該資料鏈結的負載是否出現異常；以及當該資料鏈結的負載出現異常時，將該資料鏈結之資料流傳輸自一原始資料傳輸路徑切換至一更新資料傳輸路徑，其中當該至少一備援資料傳輸路徑之數量為1時，該更新資料傳輸路徑為該備援資料傳輸路徑；其中，當該資料鏈結的負載出現異常時，若該資料鏈結的資料流數量超過1個，則進行一資料流排序步驟，依照該些資料流之傳輸率對該些資料流進行排序，且選擇該些資料流中具有最高傳輸率的資料流作為一目標資料流。
7. 如請求項第6項所述之網路路徑切換方法，其中該監控步驟係於該路徑設定步驟後進行。
8. 如請求項第6項所述之網路路徑切換方法，更包含進行一圖形化顯示步驟，以顯示該資料鏈結之資料流傳輸由該原始資料傳輸路徑切換至該備援資料傳輸路徑。
9. 如請求項第6項所述之網路路徑切換方法，其中當該至少一備援資料傳輸路徑中對應該目標資料流之備援資料傳輸路徑之數量為2以上時，進行一路徑選擇步驟，以從該些備援資料傳輸路徑中擇一來做為該更新資料傳輸路徑。
10. 如請求項第6項所述之網路路徑切換方法，其中該群組表由開流協定1.3以上版本所提供。