SDN控制器OpenDaylight技術(shù)研究

何旻諾

【摘要】 自動(dòng)化、信息化和互你你你*/動(dòng)化的智能電網(wǎng)需要一個(gè)更智慧的網(wǎng)絡(luò)。SDN軟件定義網(wǎng)絡(luò)可以助力智能電/網(wǎng)的更快發(fā)展。OpenDaylight是SDN開(kāi)源控制器框架，以協(xié)作方式，模型驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，更易于SDN的開(kāi)放和創(chuàng)新。SDN控制器框架OpenDaylight技術(shù)作了深入研究。

【關(guān)鍵詞】 SDN OpenDaylight 軟件定義網(wǎng)絡(luò)

一、引言

智能電網(wǎng)以集成高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，利用多種高新技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備，能夠真正實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全、高效、穩(wěn)定、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性，是今后的發(fā)展趨勢(shì)。智能電網(wǎng)需要自動(dòng)化、信息化和互動(dòng)化。這一切都需要更為智慧的網(wǎng)絡(luò)。SDN軟件定義網(wǎng)絡(luò)可以助力智能電網(wǎng)的更快發(fā)展。OpenDaylight是SDN開(kāi)源控制器框架，以協(xié)作方式，模型驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，更易于SDN的開(kāi)放和創(chuàng)新。本文對(duì)SDN控制器框架OpenDaylight技術(shù)作了深入研究。

二、OpenDaylight SDN控制器

2.1 OpenDaylight概述

OpenDaylight屏蔽底層，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于應(yīng)用，打造統(tǒng)一開(kāi)放的SDN平臺(tái)，目標(biāo)是打造一個(gè)SDN網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

OpenDaylight包含以下的核心技術(shù)。

OSGI：一種面向服務(wù)的架構(gòu)，將應(yīng)用視為對(duì)等模塊的相互協(xié)作，支持在控制器運(yùn)行時(shí)進(jìn)行服務(wù)的安裝、刪除和更新。

MAVEN：構(gòu)建工具，能夠幫我們自動(dòng)化構(gòu)建過(guò)程，從清理、編譯、測(cè)試到生成報(bào)告，再到打包和部署。

INFINISPAN：實(shí)現(xiàn)控制器的集群

SAL：整個(gè)架構(gòu)引入了業(yè)務(wù)抽象層，將服務(wù)抽象化，使得上層北向和下層南向之間的調(diào)用相互隔離。

MD：Model Drive。使用YANG工具，使用業(yè)務(wù)模型驅(qū)動(dòng)來(lái)設(shè)計(jì)接口、實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能，根據(jù)YANG文件，YANG工具直接生成業(yè)務(wù)管理的骨架，主要用于南北接口數(shù)據(jù)的適配，使開(kāi)發(fā)者真正專(zhuān)注具體業(yè)務(wù)。

南向API：Openflow等。控制器通過(guò)南向API管理底層。

北向API：REST API，應(yīng)用層通過(guò)北向API管理控制器。

2.2 OSGI

OSGI模塊化，定義了OSGI模塊的概念，并將之稱(chēng)為一個(gè)BUNDLE，包含一個(gè)元數(shù)據(jù)的JAR文件，其中元數(shù)據(jù)MANIFEST.MF，由NAME_VALUE對(duì)組成，由類(lèi)及相關(guān)資源組成，關(guān)注的是打包和共享代碼。

生命周期定義了OSGI在框架中如何動(dòng)態(tài)安裝和管理，通過(guò)生命周期的操作，安裝、更新、卸載等，動(dòng)態(tài)的管理和改進(jìn)應(yīng)用程序，不需要重啟應(yīng)用程序。重點(diǎn)在于執(zhí)行時(shí)模塊管理和對(duì)底層OSGI框架的訪問(wèn)。

服務(wù)層面向服務(wù)，服務(wù)注冊(cè)，查找等。接口與實(shí)現(xiàn)分離。OSGI是JAVA接口，模塊內(nèi)的組件間交互和通信。

2.3 依賴管理

Bundle的抽象基類(lèi)，管理全局和容器相關(guān)的服務(wù)，bundle本身就是一個(gè)大服務(wù)。

Container是OpenDaylight中的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)域，有很多鏈接信息、整個(gè)域網(wǎng)絡(luò)信息等，由ContainerManager管理容器，而OSGI管理各個(gè)bundle。

每個(gè)模塊中有多個(gè)實(shí)現(xiàn)，其中通過(guò)Dependency Manager管理其依賴關(guān)系。

每個(gè)實(shí)現(xiàn)一個(gè)Component，每個(gè)Component就是一個(gè)服務(wù)，里面說(shuō)明了到處的接口和依賴的接口。

通過(guò)Dependency Manager以component管理依賴。

2.4 SAL

SAL主要作用將服務(wù)抽象出來(lái)，不管控制器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間使用何種協(xié)議，提供協(xié)議的統(tǒng)一服務(wù)。SAL是ODL的核心設(shè)計(jì)，支持多種南向協(xié)議，為各模塊和應(yīng)用提供一致的服務(wù)，這些服務(wù)的實(shí)現(xiàn)，是由底層插件，基于已存在的組件和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能，所提供的接口。將具體請(qǐng)求，映射到相應(yīng)的插件，完成服務(wù)。

SAL提供的服務(wù)：

Data Packet Services為數(shù)據(jù)報(bào)文的處理，提供服務(wù)。

Topology Service為應(yīng)用提供節(jié)點(diǎn)和鏈路的更新信息。

Inventory service為如節(jié)點(diǎn)或者節(jié)點(diǎn)連接提供API查詢。Flow Programming Service是流編程服務(wù)。

Resource service提供資源服務(wù)。

2.5 MD-SAL

MD-SAL的主要功能是促進(jìn)提供者和使用者之間的管道。它可以提供提供者和使用者之間的管道在不同的容器中。它將連接到一個(gè)消息總線和共享數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的集群opendaylight容器。南向與北向的一致性。提供者或消費(fèi)者在MD-SAL中注冊(cè)。從而，一個(gè)消費(fèi)者可以找到所需的供應(yīng)商。提供者可以生成通知，消費(fèi)者可以接收通知，并從提供者獲取數(shù)據(jù)。插件SAL角色為消費(fèi)者或生產(chǎn)者，它們定義的SAL中的數(shù)據(jù)是被移走或存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。提供者可以將數(shù)據(jù)存入SAL的，一個(gè)消費(fèi)者可以從SAL讀取數(shù)據(jù)。MD-SAL提供請(qǐng)求路由和基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，以支持服務(wù)。但它本身不提供服務(wù)，由插件提供服務(wù)。YANG使得Component之間、plugin、北向等API，使得這種接口和AD-SAL REST接口相比更抽象，符合模型驅(qū)動(dòng)的思想。

2.6 PACKET處理流程

Openflow報(bào)文首先到達(dá)Controller，會(huì)將此報(bào)文發(fā)送對(duì)已經(jīng)注冊(cè)過(guò)監(jiān)聽(tīng)Openflow報(bào)文的類(lèi)中進(jìn)行處理。Packet In消息到來(lái)，經(jīng)過(guò)底層plugin，經(jīng)過(guò)SAL層，調(diào)用實(shí)現(xiàn)了IListenDataPacket的 receiveDataPacket處理。主要涉及三個(gè)模塊，分別為ARPHandler，HostTracker，simpleForwarding。

ARPHandler主要負(fù)責(zé)arpRequest，arpReply。

HostTracker負(fù)責(zé)主機(jī)信息，更新主機(jī)，以及連接情況。simpleForwarding處理ip報(bào)文，同時(shí)安裝到每個(gè)host的流表。

2.7 Topology Service

Controller將報(bào)文送到DiscoveryService。其實(shí)現(xiàn)了Idatapacketlisten，在DataPacketmuxdemux中處理Openflow報(bào)文的過(guò)程中，處理鏈路processDiscoveryPacket報(bào)文，交給實(shí)現(xiàn)了idiscoverylistener的Topologyserviceshim Implements Idiscoverylistener。

三、總結(jié)與展望

SDN開(kāi)啟了一條網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新的道路，將原來(lái)完全由交換機(jī)/路由器控制的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程轉(zhuǎn)化為由OpenFlow交換機(jī)和控制器Controller來(lái)共同完成，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和路由控制的分離?？刂破魇荢DN的核心，可以通過(guò)事先規(guī)定好的接口操作來(lái)控制OpenFlow交換機(jī)中的流表，從而達(dá)到智能控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的目的。使用SDN技術(shù)打造智能電網(wǎng)前景廣闊。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] OpenDaylight User Guide， OpenDaylight， June， 2015.

[2] https：//www.opendaylight.org， OpenDaylight.