CN111416747B - 一种网络分片控制方法及网络分片系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种网络分片控制方法及网络分片系统，方法应用于网络拓扑结构，该网络拓扑结构包括若干网络站点，每一所述网络站点内包含至少一链路分片交换机，且至少一所述链路分片交换机连接有至少一节点分片交换机，各所述网络站点内的所述链路分片交换机通过物理链路连接；该方法包括：接收网络分片的配置请求；按照所述配置请求，对所述网络站点内的所述链路分片交换机及所述节点分片交换机进行配置。显然本案的网络拓扑可以基于现有商用网络搭建，只需在现有商用网络的网络站点内添加与链路分片交换机连接的节点分片交换机即可。相比于现有技术单独搭建实验网，其构建及维护成本大大降低。

Description

一种网络分片控制方法及网络分片系统

技术领域

本申请涉及互联网技术领域，尤其涉及一种网络分片控制方法及网络分片系统。

背景技术

随着互联网技术的发展，互联网越来越深入人们的工作生活，在为用户提供便利的情况下，人们对网络的深入探索也一直在进行。

由于网络建设投资很大，小的研究团体由于缺少资金，很难将一些创新的网络想法真正付诸实践。建立一个可供未来网络研究的实验网，可以加速网络创新。通过试验网可以在网络中建立多个不同的网络分片，即将一个物理网络，分隔成几个逻辑的网络，每个逻辑的网络可以保证不同的业务流量，可以有不同的网络拓扑结构，或者采用不同的网络协议/技术组成。不同的网络分片可以用于实现不同的网络实验。

实验床在国际上也有不少项目，但并没有很大的成功，究其原因是纯粹 的实验网与现有商用网脱离，需要单独投入大量资金及维护人员，成本过高，不经济。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种网络分片控制方法及网络分片系统，用于解决现有实验网建立及维护成本高的问题。其技术方案如下：

一种网络分片控制方法，应用于网络拓扑结构，该网络拓扑结构包括若干网络站点，每一所述网络站点内包含至少一链路分片交换机，且至少一所述链路分片交换机连接有至少一节点分片交换机，各所述网络站点内的所述链路分片交换机通过物理链路连接；

该方法包括：

接收网络分片的配置请求；

按照所述配置请求，对所述网络站点内的所述链路分片交换机及所述节点分片交换机进行配置。

优选地，所述接收网络分片的配置请求，包括：

接收用户在网络业务平台上定义的网络分片的配置信息，所述配置信息包括虚拟节点基本配置信息、节点间链接配置信息、链接的带宽参数配置信息。

优选地，所述按照所述配置请求，对所述网络站点内的所述链路分片交换机及所述节点分片交换机进行配置，包括：

基于所述配置请求，确定虚拟节点对应的待配置节点分片交换机及与用户终端和所述待配置节点分片交换机连接的目标链路分片交换机；

从所述配置请求中分离出虚拟链路配置请求和虚拟节点配置请求；

基于所述目标链路分片交换机确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机；

按照所述虚拟链路配置请求对所述待配置链路分片交换机进行配置，以及，按照所述虚拟节点配置请求对所述待配置节点分片交换机进行配置。

优选地，所述基于所述目标链路分片交换机确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机，包括：

基于所述目标链路分片交换机及所述虚拟链路配置请求，向链路控制器发送待配置虚拟链路的配置请求；

由所述链路控制器基于所述配置请求，计算待配置虚拟链路的路径信息，并根据所述路径信息确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机；

所述按照所述虚拟链路配置请求对所述待配置链路分片交换机进行配置，包括：

由所述链路控制器按照所述虚拟链路配置请求，控制所述待配置链路分片交换机配置虚拟链路。

优选地，所述按照所述虚拟节点配置请求对所述待配置节点分片交换机进行配置，包括：

将所述虚拟节点配置请求发送至深度节点编程控制器；

由所述深度节点编程控制器对所述待配置节点分片交换机行配置。

优选地，所述由所述深度节点编程控制器对所述待配置节点分片交换机行配置，包括：

所述深度节点编程控制器基于所述虚拟节点配置请求获取待安装虚拟节点的代码；

所述深度节点编程控制器查询所述待配置节点分片交换机上是否已经安装有虚拟节点；

若否，则将所述待安装虚拟节点的代码发送至所述待配置节点分片交换机，由待配置节点分片交换机按照所述代码完成配置；

若是，则所述深度节点编程控制器查询所述待配置节点分片交换机上的空闲资源是否满足所述待安装虚拟节点的资源需求；

若满足，则将所述待安装虚拟节点的代码与所述待配置节点分片交换机上已经安装的虚拟节点的代码进行合并，并将合并后代码发送至所述待配置节点分片交换机，由待配置节点分片交换机按照合并后代码完成配置。

一种网络分片系统，包括：控制系统及若干网络站点，每一所述网络站点内包含至少一链路分片交换机，且至少一所述链路分片交换机连接有至少一节点分片交换机；

所述控制系统用于对请求配置的网络分片进行配置管理；

各所述网络站点内的所述链路分片交换机通过物理链路连接，并在所述控制系统的控制下按照网络分片配置请求内的虚拟链路配置请求进行链路资源配置；

各所述网络站点内的所述节点分片交换机，在所述控制系统的控制下按照网络分片配置请求内的虚拟节点配置请求进行节点转发处理资源配置；由配置后的虚拟链路及虚拟节点构成的网络拓扑作为一个网络分片。

优选地，所述控制系统包括编排器、链路控制器和深度节点编程控制器，其中：

所述编排器用于，基于所述网络分片配置请求，确定虚拟节点对应的待配置节点分片交换机及与用户终端和所述待配置节点分片交换机连接的目标链路分片交换机，并且从所述网络分片配置请求中分离出虚拟链路配置请求和虚拟节点配置请求；

所述链路分片交换机在所述控制系统的控制下按照网络分片配置请求内的虚拟链路配置请求进行链路资源配置的过程，包括：

所述链路控制器与所述编排器交互，基于所述目标链路分片交换机确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机，并基于所述虚拟链路配置请求对所述待配置链路分片交换机进行配置；

所述节点分片交换机在所述控制系统的控制下按照网络分片配置请求内的虚拟节点配置请求进行节点转发处理资源配置的过程，包括：

所述深度节点编程控制器与所述编排器交互，并基于所述虚拟节点配置请求对所述待配置节点分片交换机进行配置。

优选地，所述链路控制器与所述编排器交互，基于所述目标链路分片交换机确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机，并基于所述虚拟链路配置请求对所述待配置链路分片交换机进行配置的过程，包括：

所述编排器基于所述目标链路分片交换机及所述虚拟链路配置请求，向链路控制器发送待配置虚拟链路的配置请求；

所述链路控制器基于所述配置请求，计算出待配置虚拟链路的路径信息，并根据所述路径信息确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机；

所述链路控制器控制所述待配置链路分片交换机配置虚拟链路。

优选地，所述深度节点编程控制器与所述编排器交互，并基于所述虚拟节点配置请求对所述待配置节点分片交换机进行配置，包括：

所述编排器将所述虚拟节点配置请求发送至深度节点编程控制器；

所述深度节点编程控制器对所述待配置节点分片交换机进行配置。

优选地，所述深度节点编程控制器对所述待配置节点分片交换机行配置的过程，包括：

所述深度节点编程控制器基于所述虚拟节点配置请求获取待安装虚拟节点的代码；

所述深度节点编程控制器查询所述待配置节点分片交换机上是否已经安装有虚拟节点；

若否，则将所述待安装虚拟节点的代码发送至所述待配置节点分片交换机，由待配置节点分片交换机按照所述代码完成配置；

若是，则所述深度节点编程控制器查询所述待配置节点分片交换机上的空闲资源是否满足所述待安装虚拟节点的资源需求；

若满足，则将所述待安装虚拟节点的代码与所述待配置节点分片交换机上已经安装的虚拟节点的代码进行合并，并将合并后代码发送至所述待配置节点分片交换机，由待配置节点分片交换机按照合并后代码完成配置。

优选地，所述节点分片交换机为深度可编程白盒交换机。

本申请上述提供的网络分片控制方法应用于网络拓扑结构，该网络拓扑结构包含若干网络站点，其中每个网络站点内包含至少一个链路分片交换机，且至少一个链路分片交换机连接有至少一个节点分片交换机，各个网络站点内的链路分片交换机通过物理链路连接，显然本案的网络拓扑可以基于现有商用网络搭建，只需在现有商用网络的网络站点内添加与链路分片交换机连接的节点分片交换机即可。本申请可以接收网络分片的配置请求，进而按照该请求对网络站点内的链路分片交换机及节点分片交换机进行配置，从而实现在网络拓扑结构中配置所需的网络分片。本案中链路分片交换机能够实现虚拟链路资源的配置，节点分片交换机能够实现虚拟节点资源配置，从而由配置后的虚拟链路和虚拟节点构成一个网络分片，用户可以根据需要配置多个网络分片，不同的网络分片可以同时用于商业用途和实验用途，相比于现有技术单独搭建实验网，其构建及维护成本大大降低。

并且，本案通过设置节点分片交换机可以支撑深度的网络编程。同时，在数据链路及节点层提供了功能全覆盖的网络分片能力及分片网络之间的隔离能力。进一步，由于商用网络和试验网络构建在同一物理网络上，可以灵活地引导商用业务流量进入实验网络，从而充分利用商业业务流量对试验网络进行网络技术协议的验证，使得网络实验更充分。

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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1示例了一种网络分片系统数据层面示意图；

图2示例了本申请网络分片系统数据层面实施例图示；

图3示例了VPN+QoS技术实现逻辑路径的示意图；

图4示例了TE技术实现逻辑路径的示意图；

图5示例了一种节点分片交换机实现逻辑功能示意图；

图6示例了一种网络分片系统控制层次控制逻辑示意图；

图7示例了一种深度节点编程控制器的结构示意图；

图8示例了一种网络分片控制方法流程示意图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本申请提供了一种网络分片系统，其数据层面包含若干网络站点组成的网络拓扑结构，控制层面由控制系统组成。

其中，控制系统用于对请求配置的网络分片进行配置管理。

参见图1，图1示例了一种网络分片系统数据层面示意图。

由图1可见，网络分片系统的数据层面由若干网络站点组成，网络站点之间通过光纤按照一定拓扑结构连接。

每个网络站点内包含至少一个链路分片交换机，且至少一个链路分片交换机连接有至少一个节点分片交换机。

各个网络站点内的链路分片交换机通过物理链路连接，实现跨站点间的光纤互连，在控制系统的控制下，将不同网络站点间的链路按照网络分片配置请求内的虚拟链路配置请求进行链路资源配置。

同一网络分片内的链路分片交换机通过链路分片交换机之间的物理链路及与节点分片交换机的物理链路建立虚拟链接。节点分片交换机在控制系统的控制下按照网络分片配置请求内的虚拟节点配置请求进行节点转发处理资源配置，其中节点转发处理资源包括但不限于流表、队列等资源。

最终，由配置后的虚拟链路及虚拟节点构成的网络拓扑作为一个网络分片。用户可以根据需要，配置多个不同的网络分片，用于实现不同的网络实验用途。

图1中，用不同填充的矩形代表三个不同的网络分片，在不同的网络站点，可以部署不同网络分片的虚拟节点，一个网络分片内的虚拟节点之间，通过虚拟链路连接。不同的网络分片最终可以实现不同的网络拓扑结构。

本申请上述提供的网络分片控制系统，在数据层面包含若干网络站点组成的网络拓扑，其中每个网络站点内包含至少一个链路分片交换机，且至少一个链路分片交换机连接有至少一个节点分片交换机，各个网络站点内的链路分片交换机通过物理链路连接，显然本案的网络拓扑可以基于现有商用网络搭建，只需在现有商用网络的网络站点内添加与链路分片交换机连接的节点分片交换机即可。本申请可以接收网络分片的配置请求，进而按照该请求对网络站点内的链路分片交换机及节点分片交换机进行配置，从而实现在网络拓扑结构中配置所需的网络分片。本申请中链路分片交换机能够实现虚拟链路资源的配置，节点分片交换机能够实现虚拟节点资源配置，从而由配置后的虚拟链路和虚拟节点构成一个网络分片，用户可以根据需要配置多个网络分片，不同的网络分片可以同时用于商业用途和实验用途，相比于现有技术单独搭建实验网，其构建及维护成本大大降低。

并且，本案通过设置节点分片交换机可以支撑深度的网络编程。同时，在数据链路及节点层提供了功能全覆盖的网络分片能力及分片网络之间的隔离能力。进一步，由于商用网络和试验网络构建在同一物理网络上，可以灵活地引导商用业务流量进入实验网络，从而充分利用商业业务流量对试验网络进行网络技术协议的验证，使得网络实验更充分。

上述实施例中，网络站点中的链路分片交换机，可以采用成熟稳定的商用交换机构建，采用成熟技术实现物理链路的资源拆分，如SR(Segment Routing)、MPLS、VxLan,、Vlan等技术。

另外节点分片交换机可以采用深度可编程白盒交换机。白盒交换机的主要能力为对转发面的虚拟化，实现节点的灵活资源划分，白盒交换机典型为支持P4编程语言的可编程交换机。

采用上述链路分片交换机及节点分片交换机的构成方式可以带来以下好处：网络可以稳定支撑商业业务承载的同时，还可以支持网络分片及创新网络实验。这是因为任何用于节点分片的白盒交换机如果出现故障，不会影响到通过网络站点内的商用交换机承载的业务流量。

接下来，结合图2，通过一个具体的实施例来说明本申请的网络分片在数据层面如何由链路分片交换机及节点分片交换机配合实现。

如图2所示，定义由三个链路分片交换机LN1、LN2、LN3，以及一个节点分片交换机SN100连接组成的网络。其中，SN100与LN2位于同一网络站点内。SN100的物理端口11与物理端口22，分别与LN2的物理端口P5、P6 通过物理链路连接。另外，LN1的物理端口P1与LN2的物理端口P2通过物理链路连接。LN2的物理端口P3与LN3的物理端口P4通过物理链路连接。

LN1分别通过物理端口P10、P11、P12连接终端T1、T2、T3；LN3分别通过物理端口P20、P21、P22连接终端T4、T5、T6。

现在希望利用这个网络建立三个网络分片，分别是：

T1通过网络分片1连接到T6终端，网络分片1不需要可编程能力，只要求稳定的连接带宽；

T2通过网络分片2连接到一台虚拟交换机A上，然后通过此虚拟交换机再连接到T4终端，用来做网络实验1；

T3通过网络分片3连接到另一台虚拟交换机B上，然后通过此虚拟交换机再连接到T5终端，用于做网络实验2。

基于上述需求，可以通过本申请的控制层面的控制系统，对节点分片交换机SN100进行编程，使其虚拟出2个交换机，分别是虚拟交换机A与虚拟交换机B。虚拟交换机A具有两个虚拟端口1和2，虚拟交换机B具有两个虚拟端口3和4。

进一步，可以通过控制系统向链路分片交换机LN1、LN2、LN3分别下发配置，使其建立路径1、路径2、路径3、路径4和路径5，也即建立虚拟链路1-5。其中路径1-5分别如下：

路径1：T1-P10-P1-P2-P3-P4-P22-T6；

路径2：T2-P11-P1-P2-P5-物理端口11-虚拟端口1；

路径3：T3-P12-P1-P2-P5-物理端口11-虚拟端口3；

路径4：虚拟端口2-物理端口22-P6-P3-P4-P20-T4；

路径5：虚拟端口4-物理端口22-P6-P3-P4-P21-T5。

由上可见，多条路径可以共享物理端口和物理链路，也即属于逻辑上的路径。多路径在共享物理链路带宽时，可以通过多种技术实现物理链路带宽资源到多路径的分配。

接下来，介绍几种多路径的可选实现方式。

第一种实现方式：采用VPN+QoS技术实现。

利用报文中不同的VPN ID区分不同网络分片的流量，利用QoS技术保证对应路径的带宽。典型地，采用VxLan技术实现L2VPN。允许虚拟网络节点在网络上灵活的位置布署，对于未布署网络分片内虚拟网络节点的物理网络站点，VxLan技术可以实现穿通。另外，网络规模不大时，也可以用VLAN 技术实现。

可以参照图3示例，以上述路径2采用VxLan+QoS技术实现的方案具体说明：

在LN1交换机与LN2交换机分别实现VTEP100、VTEP101。VTEP(VxLan TunnelEndpoint)是VxLan的端点功能，它能实现将MAC封装的报文封装到 VxLan封装中，VxLan在UDP协议之上，所以能够穿越IP网络实现远距离 L2VPN互连。在VTEP100与VTEP101之间通过VNID 100建立VxLan连接，即图中VxLan 100所示。用户终端T2通过Vlan10对应到LN1上的VxLan100， SN100通过vlan25连接到LN2上的VxLan100。为保证带宽，在LN1及LN2 的相应物理端口上匹配Vlan10，VxLan100及Vlan25，实施QoS策略保证所需要的带宽。

第二种实现方式：采用TE(Traffic Engineering)技术实现。

TE技术采用标签交换/或标签栈技术可以灵活规划业务流量的物理路径。并且当网络分片内两个虚拟节点之间存在多跳连接时，TE技术相比较VxLan 技术有更低的转发时延。在TE技术中，包括MPLS-TE和SR-TE两种。 MPLS-TE技术比较成熟，而SR-TE技术因为具备多归属，协议简单，自动发现和构建的能力，有希望成为下一代网络TE技术。

仍以上述路径2的实现为例，参照图4示例采用TE技术实现的方案具体说明：

在LN1连接终端T2的P11端口，与LN2上连接SN100的P5端口之间建立两个TE隧道，并且在P11端口将vlan10与隧道形成映射，在P5端口将 vlan25与隧道形成映射。配置TE策略保证TE的带宽，即可实现路径2。

需要说明的是，不论是上述路径实现方案1,还是方案2，进入SN100的报文，都带有vlan25的TAG，从而使得SN100能够识别出流量属于路径2，将其注入到虚拟端口1。

在本申请的另一个实施例中，介绍一种节点分片交换机的可选实现方式。

结合图5所示，图5示例了一种节点分片交换机的实现逻辑功能图。

如图5，其示例了一种在SN100节点分片交换机中通过配置实现两个虚拟交换机的逻辑示意图。报文从虚拟端口进入后，首先经过报文解析，报文解析将报文头需要用于流表匹配的字节域值提取出来，拼成关键字KEY，用于后续流表操作。流表是由匹配-动作(MATCH-ACTION)构建的表项，匹配即将前述报文解析的关键字KEY与预安装在流表中的匹配流进行比对，ACTION是执行动作，包括丢弃，入队列，送CPU处理，改写报文某字段，增减报文字段等操作。报文被送到一个或多个队列缓冲，由调度器按照一定的调度算法实现将报文有序送出。最后还有一个测量模块，用于对报文进行一些统计，用来作网络流量可视、故障分析等功能。所有上述的报文解析、流表、队列、调度、测量等功能，都可以通过编程完成。

对于不同的虚拟交换机，其报文在入口处基于报文中的标记进行不同的交换机处理逻辑。这个报文的标记可以是VLAN，也可以是交换机给报文增加的一个内部的识别标记。

上述的节点分片交换机可以采用支持P4可编程模型的Barefoot Tofino芯片，及相关交换机产品。

其中，P4(Programming Protocol-independent Packet Processors：独立于编程协议的数据包处理器)是一种语言，用于表示如何通过可编程转发元件(如硬件或软件交换机，网络接口卡，路由器或网络)的数据平面处理数据包。

通过上述对本申请网络分片系统数据层面的介绍可知，其网络数据层面可以由两类交换机构成，分别是链路分片交换机和节点分片交换机，二者共存于网络站点。一个网络站点可以理解为一个机房或一栋楼房等。链路分片交换机通过物理链路连接其他网络站点中的链路分片交换机，一个链路分片交换机可以与一个或多个节点分片交换机通过物理线路直接连接。每个节点分片交换机可以虚拟出多个虚拟交换机，也即虚拟出多个虚拟节点，因此由这样的网络站点，可以实现多个虚拟网络节点，从而当这样的网络站点互联成网络后，可以实现多个网络分片。

逻辑路径涉及在同一物理链路上实现分离的多个路径，需要链路分片交换机实现，具体可以由商用交换机通过VPN、QoS、TE等技术实现。

节点分片交换机可以由深度可编程白盒交换机实现，如P4交换机等。

接下来，对本申请的网络分片系统的控制层面的控制系统进行介绍。

控制系统主要是用于对请求配置的网络分片进行配置管理。这些配置包括但不限于：配置管理网络分片中虚拟节点、各路径及路径参数，路径参数包括路径等级、带宽等。

为了兼顾实现灵活网络编程以支撑网络实验，以及实现商用网络需求，本申请可以将网络控制分解为链路编程控制和深度节点编程控制两部分，其中链路编程可以通过链路控制器实现，深度节点编程可以通过深度节点编程控制器实现。

本申请的控制系统可以接收用户对网络分片的配置请求。具体的，用户可以通过网络业务平台发起对网络分片的配置请求，配置信息可以包括定义虚拟节点基本配置信息、节点间链接配置信息、链接的带宽参数配置信息等。控制系统可以基于配置请求对网络分片进行配置管理。

具体的，控制系统可以包括编排器、链路控制器和深度节点编程控制器，其中：

编排器可以用于，基于网络分片配置请求，确定虚拟节点对应的待配置节点分片交换机及与用户终端和所述待配置节点分片交换机连接的目标链路分片交换机，以及从网络分片配置请求中分离出虚拟链路配置请求和虚拟节点配置请求。

进一步的，链路控制器与编排器交互，基于所述目标链路分片交换机确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机，并基于所述虚拟链路配置请求对待配置链路分片交换机进行配置。

并且，深度节点编程控制器与编排器交互，并基于所述虚拟节点配置请求对待配置节点分片交换机进行配置。

本申请实施例介绍一种链路控制器与编排器交互，基于所述目标链路分片交换机确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机，并基于虚拟链路配置请求对链路分片交换机进行配置的可选实施过程，具体的可以包括：

S1、编排器基于所述目标链路分片交换机及所述虚拟链路配置请求，向链路控制器发送待配置虚拟链路的配置请求；

S2、链路控制器基于所述配置请求，计算出待配置虚拟链路的路径信息，并根据所述路径信息确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机；

具体的，目标链路分片交换机位于待配置虚拟链路的路径上，但有可能不是路径上全部的待配置链路分片交换机，为此，需要由链路控制器基于配置请求，计算出待配置虚拟链路的路径信息，进而根据路径信息确定出待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机。

S3、链路控制器控制所述待配置链路分片交换机配置虚拟链路。

进一步的，本申请实施例介绍一种深度节点编程控制器与编排器交互，并基于所述虚拟节点配置请求对所述待配置节点分片交换机进行配置的可选实施过程，具体的可以包括：

S1、编排器将所述虚拟节点配置请求发送至深度节点编程控制器；

S2、深度节点编程控制器对所述待配置节点分片交换机行配置。

其中，步骤S2、深度节点编程控制器对所述待配置节点分片交换机进行配置的过程，可以包括：

S21、深度节点编程控制器基于所述虚拟节点配置请求获取待安装虚拟节点的代码；

S22、深度节点编程控制器查询所述待配置节点分片交换机上是否已经安装有虚拟节点；若否，执行S23，若是，执行S24；

S23、将所述待安装虚拟节点的代码发送至所述待配置节点分片交换机，由待配置节点分片交换机按照所述代码完成配置；

S24、深度节点编程控制器查询所述待配置节点分片交换机上的空闲资源是否满足所述待安装虚拟节点的资源需求；若满足，执行S25；

S25、将所述待安装虚拟节点的代码与所述待配置节点分片交换机上已经安装的虚拟节点的代码进行合并，并将合并后代码发送至所述待配置节点分片交换机，由待配置节点分片交换机按照合并后代码完成配置。

接下来，结合图6对本申请网络分片系统控制层面控制逻辑进行介绍。

如图6所示，用户在网络业务平台上定义网络分片的配置信息。网络业务平台通过网络分片业务API接口A1将网络分片配置请求传递给控制系统的编排器。

编排器从网络分片配置请求中分离出虚拟链路配置请求和虚拟节点配置请求，并通过虚拟节点管理接口N2调用深度节点编程控制器，部署虚拟节点，通过虚拟链路管理节点C2调用链路控制器，在网络中完成相关虚拟链路的部署和配置。

深度节点编程控制器通过节点编程接口N3调用节点分片交换机，部署虚拟节点。链路控制器通过路径编程接口C3调用链路分片交换机，部署及配置虚拟链路。

接下来，对上述图6中示例的几个接口进行介绍。

接口A1：网络分片业务API接口。

该接口提供对用户定义网络分片的增删改查。对网络拓扑的表达形式有多种选择，比如可以是XML，或JSON格式。

举例说明，以图2中网络分片2(T2—虚拟交换机A—T4网络分片)为例，接口A1向编排器发送的json的网络描述形式如下：

其中，第1-4行描述网络分片，第5-12行描述路径2，需要说明的是，第 8行描述T2终端位置时，可以采用T2的IP地址，或者MAC地址实现。第 13-20行描述路径4。第22-36行描述虚拟节点，其中第24行指出用户这个虚拟节点对应的代码下载地址。这个代码是用户预先传到系统中的。第25-36 行描述了用户虚拟节点的两个虚拟端口，其中第28行指定采用vlan来识别到达虚拟端口1的网络流量，第29行代表vlan id的值，当前为空，这个值可以由用户指定，也可以由系统分配。

当然，对于虚拟拓扑的描述，还可以采用XML等其它形式的描述语言，本申请不做限定。

接口N2：虚拟节点管理接口

编排器利用接口N2实现在节点分片交换机上安装/卸载虚拟节点。仍接上面的例子，编排器通过接口N2发给深度节点编程控制器的信息如下所示：

深度节点编程控制器接收到如上所示的建立一个虚拟节点的请求后，容易获知需要在SN100节点分片交换机上安装一个vnode,名称为“myswitchA”以及这个虚拟节点有两个虚拟端口，分别是”vport1”和“vport2”, 其中虚拟端口与物理端口的连接关系，通过相同的connectId指示。

接口C2：虚拟链路管理接口

C2接口是编排器与链路控制器接口，它采用标准的SDN北向接口。编排器将网络分片中的路径信息(即虚拟链路)提取出来后，识别对应网络设备的物理端口。用上面的例子，编排器会向链路控制下发两条建立连接的请求：

连接请求1：在交换机LN1的P11端口到交换机LN2的P5端口间建立一条管道连接。连接保证带宽100M。管道在P5端口对应vlan25。(此条连接对应”link2”)

连接请求2：在交换机LN2的P6端口到交换机LN3的P20端口建立一条连接，连接保证带宽100M。管道在P6端口对应vlan28(此条连接对应”link4”)

接口N3：节点编程接口

N3接口与设备相关，不同的节点分片交换机，接口形式可能不同。

N3接口提供如下基本编程能力：

下发控制程序到节点分片交换机。控制程序即通过特定的编程语言或脚本语言，对节点分片交换机的各可编程功能部件进行编程。如P4程序即是一种控制程序。

对SN100节点分片交换机的各物理端口配置连接标识(connect Id)，典型连接标识如vlan。

下发虚拟节点虚拟端口与物理端口对接用的连接标识(connect Id)，典型连接标识如vlan。

接口C3：路径编程接口

C3接口是链路控制器对具体一个链路分片交换机的控制接口，也称为南向接口。

链路控制器基于上述两个管道连接请求，基于不同的实现技术(VPN技术或TE技术)分别控制对应设备完成相关管道连接的建立。

本申请的一个实施例中，介绍了一种深度节点编程控制器的可选结构，如图7所示：

深度节点编程控制器可以包括：节点编程管理模块、虚拟节点数据库、物理节点资源数据库、合成编译器、分片交换机控制器。进一步，还可以包括运行态表项映射模块。

其中，在深度节点编程控制器接收编排器发送的虚拟节点配置请求后，由节点编程管理模块获取到虚拟节点的代码，然后通过数据库查询在待配置节点分片交换机上是否有安装的虚拟节点，如果没有，则直接将获取的代码传给分片交换机控制器；如果查到在待配置节点分片交换机上已有安装的虚拟节点，并且空闲资源够用，则调用合成编译器，生成合并的运行代码，再传给分片交换机控制器。

分片交换机控制器与待配置节点分片交换机建立连接，下发运行代码。

当多个虚拟交换机运行于同一个节点分片交换机时，用户针对某个虚拟交换机的表项下发，需要通过运行态表项映射模块实现表地址翻译，然后再通过分片交换机控制器下发给数据面上的节点分片交换机。

基于上述实施例介绍的网络分片系统，本申请实施例提供了一种网络分片控制方法，接下来从控制系统的角度，对网络分片控制方法进行介绍。

本申请的网络分片控制方法应用于网络拓扑结构，该网络拓扑结构包括若干网络站点，每一所述网络站点内包含至少一链路分片交换机，且至少一所述链路分片交换机连接有至少一节点分片交换机，各所述网络站点内的所述链路分片交换机通过物理链路连接。

结合图8所示，网络分片控制方法可以包括：

步骤S100、接收网络分片的配置请求。

具体的，用户可以在网络业务平台上定义网络分片的配置信息，进而可以由网络业务平台向控制系统的编排器发送网络分片的配置信息。

其中，配置信息可以包括虚拟节点基本配置信息、节点间链接配置信息、链接的带宽参数配置信息等。

步骤S200、按照所述配置请求，对所述网络站点内的所述链路分片交换机及所述节点分片交换机进行配置。

显然本案的网络拓扑可以基于现有商用网络搭建，只需在现有商用网络的网络站点内添加与链路分片交换机连接的节点分片交换机即可。本申请可以接收网络分片的配置请求，进而按照该请求对网络站点内的链路分片交换机及节点分片交换机进行配置，从而实现在网络拓扑结构中配置所需的网络分片。本案中链路分片交换机能够实现虚拟链路资源的配置，节点分片交换机能够实现虚拟节点资源配置，从而由配置后的虚拟链路和虚拟节点构成一个网络分片，用户可以根据需要配置多个网络分片，不同的网络分片可以同时用于商业用途和实验用途，相比于现有技术单独搭建实验网，其构建及维护成本大大降低。

并且，本案通过设置节点分片交换机可以支撑深度的网络编程。同时，在数据链路及节点层提供了功能全覆盖的网络分片能力及分片网络之间的隔离能力。进一步，由于商用网络和试验网络构建在同一物理网络上，可以灵活地引导商用业务流量进入实验网络，从而充分利用商业业务流量对试验网络进行网络技术协议的验证，使得网络实验更充分。

接下来，对上述步骤S200，按照所述配置请求，对所述网络站点内的所述链路分片交换机及所述节点分片交换机进行配置的过程进行介绍，具体的可以包括：

S1、基于所述配置请求，确定虚拟节点对应的待配置节点分片交换机及与用户终端和所述待配置节点分片交换机连接的目标链路分片交换机。

具体的，配置请求可以指定待配置网络分片中各虚拟节点对应的待配置节点分片交换机以及用户终端。基于此，可以确定出待配置节点分片交换机。同时，可以进一步确定出与待配置节点分片交换机和用户终端连接的目标链路分片交换机属于待配置虚拟链路上的部分待配置链路分片交换机。

S2、从所述配置请求中分离出虚拟链路配置请求和虚拟节点配置请求。

具体的，为兼顾实现灵活网络编程以支撑网络实验及实现商用网络需求，本步骤中可以对配置请求按照虚拟链路配置请求和虚拟节点配置请求进行划分，以便后续分别对链路分片交换机和节点分片交换机进行配置。

S3、基于所述目标链路分片交换机确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机。

具体的，前述已经说明，目标链路分片交换机属于待配置虚拟链路上的待配置链路分片交换机，但是有可能并非全部。因此，可以根据目标链路分片交换机来确定出待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机。

一种可选的实现方式，S3步骤可以包括：

S31、基于所述目标链路分片交换机及所述虚拟链路配置请求，向链路控制器发送待配置虚拟链路的配置请求；

S32、由所述链路控制器基于所述配置请求，计算待配置虚拟链路的路径信息，并根据所述路径信息确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机。

具体的，链路控制器可以按照配置请求计算出通过目标链路分片交换机的虚拟链路的路径信息，进而可以根据路径信息来确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机。

S4、按照所述虚拟链路配置请求对待配置链路分片交换机进行配置。

具体的，由链路控制器按照虚拟链路配置请求，控制待配置链路分片交换机配置虚拟链路。

S5、按照所述虚拟节点配置请求对待配置节点分片交换机进行配置。

可选的，对节点分片交换机进行配置的过程，可以包括：

S51、将所述虚拟节点配置请求发送至深度节点编程控制器。

S52、由所述深度节点编程控制器对所述待配置节点分片交换机行配置。

其中，S52的实现过程可以包括：

S521、所述深度节点编程控制器基于所述虚拟节点配置请求获取待安装虚拟节点的代码。

S522、所述深度节点编程控制器查询所述待配置节点分片交换机上是否已经安装有虚拟节点；若否，则执行S523，若是，则执行S524。

S523、将所述待安装虚拟节点的代码发送至所述待配置节点分片交换机，由待配置节点分片交换机按照所述代码完成配置。

S524、所述深度节点编程控制器查询所述待配置节点分片交换机上的空闲资源是否满足所述待安装虚拟节点的资源需求，若满足，则执行S525。

S525、将所述待安装虚拟节点的代码与所述待配置节点分片交换机上已经安装的虚拟节点的代码进行合并，并将合并后代码发送至所述待配置节点分片交换机，由待配置节点分片交换机按照合并后代码完成配置。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种网络分片控制方法，其特征在于，应用于网络拓扑结构，该网络拓扑结构包括若干网络站点，每一所述网络站点内包含至少一链路分片交换机，且至少一所述链路分片交换机连接有至少一节点分片交换机，各所述网络站点内的所述链路分片交换机通过物理链路连接；

该方法包括：

接收网络分片的配置请求；

按照所述配置请求，对所述网络站点内的所述链路分片交换机及所述节点分片交换机进行配置；

所述按照所述配置请求，对所述网络站点内的所述链路分片交换机及所述节点分片交换机进行配置，包括：

基于所述配置请求，确定虚拟节点对应的待配置节点分片交换机及与用户终端和所述待配置节点分片交换机连接的目标链路分片交换机；

从所述配置请求中分离出虚拟链路配置请求和虚拟节点配置请求；

基于所述目标链路分片交换机确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机；

按照所述虚拟链路配置请求对所述待配置链路分片交换机进行配置，以及，按照所述虚拟节点配置请求对所述待配置节点分片交换机进行配置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收网络分片的配置请求，包括：

接收用户在网络业务平台上定义的网络分片的配置信息，所述配置信息包括虚拟节点基本配置信息、节点间链接配置信息、链接的带宽参数配置信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标链路分片交换机确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机，包括：

基于所述目标链路分片交换机及所述虚拟链路配置请求，向链路控制器发送待配置虚拟链路的配置请求；

由所述链路控制器基于所述配置请求，计算待配置虚拟链路的路径信息，并根据所述路径信息确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机；

所述按照所述虚拟链路配置请求对所述待配置链路分片交换机进行配置，包括：

由所述链路控制器按照所述虚拟链路配置请求，控制所述待配置链路分片交换机配置虚拟链路。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照所述虚拟节点配置请求对所述待配置节点分片交换机进行配置，包括：

将所述虚拟节点配置请求发送至深度节点编程控制器；

由所述深度节点编程控制器对所述待配置节点分片交换机行配置。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述由所述深度节点编程控制器对所述待配置节点分片交换机行配置，包括：

所述深度节点编程控制器基于所述虚拟节点配置请求获取待安装虚拟节点的代码；

所述深度节点编程控制器查询所述待配置节点分片交换机上是否已经安装有虚拟节点；

若否，则将所述待安装虚拟节点的代码发送至所述待配置节点分片交换机，由待配置节点分片交换机按照所述代码完成配置；

若是，则所述深度节点编程控制器查询所述待配置节点分片交换机上的空闲资源是否满足所述待安装虚拟节点的资源需求；

若满足，则将所述待安装虚拟节点的代码与所述待配置节点分片交换机上已经安装的虚拟节点的代码进行合并，并将合并后代码发送至所述待配置节点分片交换机，由待配置节点分片交换机按照合并后代码完成配置。

6.一种网络分片系统，其特征在于，包括：控制系统及若干网络站点，每一所述网络站点内包含至少一链路分片交换机，且至少一所述链路分片交换机连接有至少一节点分片交换机；

所述控制系统用于对请求配置的网络分片进行配置管理；

各所述网络站点内的所述链路分片交换机通过物理链路连接，并在所述控制系统的控制下按照网络分片配置请求内的虚拟链路配置请求进行链路资源配置；

各所述网络站点内的所述节点分片交换机，在所述控制系统的控制下按照网络分片配置请求内的虚拟节点配置请求进行节点转发处理资源配置；由配置后的虚拟链路及虚拟节点构成的网络拓扑作为一个网络分片；

所述控制系统包括编排器、链路控制器和深度节点编程控制器，其中：

所述编排器用于，基于所述网络分片配置请求，确定虚拟节点对应的待配置节点分片交换机及与用户终端和所述待配置节点分片交换机连接的目标链路分片交换机，并且从所述网络分片配置请求中分离出虚拟链路配置请求和虚拟节点配置请求；

所述链路分片交换机在所述控制系统的控制下按照网络分片配置请求内的虚拟链路配置请求进行链路资源配置的过程，包括：

所述链路控制器与所述编排器交互，基于所述目标链路分片交换机确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机，并基于所述虚拟链路配置请求对所述待配置链路分片交换机进行配置；

所述节点分片交换机在所述控制系统的控制下按照网络分片配置请求内的虚拟节点配置请求进行节点转发处理资源配置的过程，包括：

所述深度节点编程控制器与所述编排器交互，并基于所述虚拟节点配置请求对所述待配置节点分片交换机进行配置。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述链路控制器与所述编排器交互，基于所述目标链路分片交换机确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机，并基于所述虚拟链路配置请求对所述待配置链路分片交换机进行配置的过程，包括：

所述编排器基于所述目标链路分片交换机及所述虚拟链路配置请求，向链路控制器发送待配置虚拟链路的配置请求；

所述链路控制器基于所述配置请求，计算出待配置虚拟链路的路径信息，并根据所述路径信息确定待配置虚拟链路上所有的待配置链路分片交换机；

所述链路控制器控制所述待配置链路分片交换机配置虚拟链路。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述深度节点编程控制器与所述编排器交互，并基于所述虚拟节点配置请求对所述待配置节点分片交换机进行配置，包括：

所述编排器将所述虚拟节点配置请求发送至深度节点编程控制器；

所述深度节点编程控制器对所述待配置节点分片交换机行配置。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述深度节点编程控制器对所述待配置节点分片交换机行配置的过程，包括：

所述深度节点编程控制器基于所述虚拟节点配置请求获取待安装虚拟节点的代码；

所述深度节点编程控制器查询所述待配置节点分片交换机上是否已经安装有虚拟节点；

若否，则将所述待安装虚拟节点的代码发送至所述待配置节点分片交换机，由待配置节点分片交换机按照所述代码完成配置；

若是，则所述深度节点编程控制器查询所述待配置节点分片交换机上的空闲资源是否满足所述待安装虚拟节点的资源需求；

若满足，则将所述待安装虚拟节点的代码与所述待配置节点分片交换机上已经安装的虚拟节点的代码进行合并，并将合并后代码发送至所述待配置节点分片交换机，由待配置节点分片交换机按照合并后代码完成配置。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述节点分片交换机为深度可编程白盒交换机。

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