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从2014有线电视技术展看有线电视软件定义网络控制平面构建

2014-09-26 09:36:57来源：DVBCN数字电视中文网作者：李远东热度:

2014美国有线电视技术展已进行了3天，无论主题报告、演讲，还是专题讨论、产品/系统展示，SDN/NFV都是一大热点。以下是SDN控制平面构建中相关问题的总结。

1、SDN控制平面简述

SDN控制平面主要由SDN控制器构成，控制器的主要作用有：

1)获取SDN交换机设备的硬件配置信息;

2)发现网络拓扑，并形成全局路由信息;

3)根据SDN交换机上传的新建流的分组头信息计算转发路由，并以流表形式下发给SDN交换机执行。

2、有线电视网络SDN控制平面的设计

SDN控制器应用在有线电视网络时，由于单台SDN控制器的性能有限，引入多控制器组建控制平面的架构是唯一的选择，在设计上有3个主要问题需要注意：

1)SDN控制器架构需要能够进行水平性能扩展，以支持根据网络规模的扩展。所以，需要能在有线电视网络扩容时，也能够根据性能估算随时对控制平面进行性能扩容;

2)SDN控制器需要获取全网的拓扑及路由信息(特别是在多控制器场景下)。如何保持多控制器的全局路由表信息的一致，是实现端到端转发的必要前提;

3)在采用多控制器组建控制平面时，还必须关注控制器之间的负载均衡问题——如何保证多个控制器之间的负载尽可能平衡，以避免整个控制平面出现瓶颈点，是考量控制平面性能的重要指标。

3、构建有线电视网络SDN控制平面的3个架构

1)第1种架构

有线电视网络SDN控制平面第1种架构采用分布式文件系统设计：

所有控制器都保存一份完整的全局路由信息，分布器之间采用发布/订阅模式进行信息交互。此外，保证信息同步，网络事件以文件更新的方式反映到单台控制器的分布式文件系统中。

2)第2种架构

有线电视网络SDN控制平面第2种架构采用主/从分布式架构：

在启动时，同属于一个控制器域的多个控制器将自主选择一个主控制器，这个主控制器维护域内的全局拓扑信息，域内的其他控制器作为从控制器监控主控制器的工作状态，一旦发现主控制器出现异常，立即选举合适的从控制器作为新的主控制器。

可见，这种架构是通过分域选举主控制器的方式来控制器负载均衡的。

3)第3种架构

有线电视网络SDN控制平面第3种架构采用分层设计的控制器架构：

这种架构将控制器分为两种：

(1)本地控制器

本地控制器用于负责本地网络信息的管理、转发流表的生成以及网络设备的转发控制，在某些设计中，本地控制器甚至可以是位于SDN交换机设备上的一个代理;

(2)根控制器

根控制器拥有全局的拓扑信息和路由信息，能对流转发的全局路由进行优化和调度。

通过两层控制器的架构，将SDN中的本地网络设备维护信息(如设备发现、流发现等过程)集中在本地控制器中，而全局路由优化的功能集中在根控制器中承担，可以一定程度地减轻不同层面控制器的性能压力。

4、有线电视网络SDN控制平面的实际部署策略

1)各组网架构的分析

上述3种架构各有优缺点：

(1)分布式文件系统架构依赖成熟的分布式文件系统的设计，整体架构简单易行，但是由于文件系统的发布/订阅模式的性能不高，很难达到大规模网络拓扑管理的时延要求，因此比较适合节点数量较少、流量比较固定的网络部分。

(2)基于主/从模式的分布式架构将架构设计与具体的控制器实现进行了解耦，而且在网络事件的处理性能上也有一定的保证。但是，由于主从控制器之间需要进行实时的监控，增加了对网络带宽、时延的要求，并且有可能要求建立带外的心跳机制，从而容易导致系统的建设成本较高。

(3)基于两层控制器部署的架构对控制器的功能进行了分层，这种设计的架构扩展性比较灵活，但是，层内的控制器仍需要有一定的架构设计。

2)一种可行的部署方式

在实际使用中需要考虑综合因素进行选择。可行的部署方式之一是，本地控制器通过分布式文件系统构建本地层面的控制平面，并通过主/从方式组建根控制平面。

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责任编辑：饶军

有线电视 SDN NFV

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