SDN控制器OpenDaylight技術研究

何旻諾

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

【關鍵詞】 SDN OpenDaylight 軟件定義網(wǎng)絡

一、引言

智能電網(wǎng)以集成高速雙向通信網(wǎng)絡為基礎，利用多種高新技術和先進設備，能夠真正實現(xiàn)電網(wǎng)的安全、高效、穩(wěn)定、環(huán)保、經(jīng)濟性，是今后的發(fā)展趨勢。智能電網(wǎng)需要自動化、信息化和互動化。這一切都需要更為智慧的網(wǎng)絡。SDN軟件定義網(wǎng)絡可以助力智能電網(wǎng)的更快發(fā)展。OpenDaylight是SDN開源控制器框架，以協(xié)作方式，模型驅動架構，更易于SDN的開放和創(chuàng)新。本文對SDN控制器框架OpenDaylight技術作了深入研究。

二、OpenDaylight SDN控制器

2.1 OpenDaylight概述

OpenDaylight屏蔽底層，網(wǎng)絡服務于應用，打造統(tǒng)一開放的SDN平臺，目標是打造一個SDN網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。

OpenDaylight包含以下的核心技術。

OSGI：一種面向服務的架構，將應用視為對等模塊的相互協(xié)作，支持在控制器運行時進行服務的安裝、刪除和更新。

MAVEN：構建工具，能夠幫我們自動化構建過程，從清理、編譯、測試到生成報告，再到打包和部署。

INFINISPAN：實現(xiàn)控制器的集群

SAL：整個架構引入了業(yè)務抽象層，將服務抽象化，使得上層北向和下層南向之間的調用相互隔離。

MD：Model Drive。使用YANG工具，使用業(yè)務模型驅動來設計接口、實現(xiàn)業(yè)務功能，根據(jù)YANG文件，YANG工具直接生成業(yè)務管理的骨架，主要用于南北接口數(shù)據(jù)的適配，使開發(fā)者真正專注具體業(yè)務。

南向API：Openflow等?？刂破魍ㄟ^南向API管理底層。

北向API：REST API，應用層通過北向API管理控制器。

2.2 OSGI

OSGI模塊化，定義了OSGI模塊的概念，并將之稱為一個BUNDLE，包含一個元數(shù)據(jù)的JAR文件，其中元數(shù)據(jù)MANIFEST.MF，由NAME_VALUE對組成，由類及相關資源組成，關注的是打包和共享代碼。

生命周期定義了OSGI在框架中如何動態(tài)安裝和管理，通過生命周期的操作，安裝、更新、卸載等，動態(tài)的管理和改進應用程序，不需要重啟應用程序。重點在于執(zhí)行時模塊管理和對底層OSGI框架的訪問。

服務層面向服務，服務注冊，查找等。接口與實現(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，管理全局和容器相關的服務，bundle本身就是一個大服務。

Container是OpenDaylight中的一個網(wǎng)絡域，有很多鏈接信息、整個域網(wǎng)絡信息等，由ContainerManager管理容器，而OSGI管理各個bundle。

每個模塊中有多個實現(xiàn)，其中通過Dependency Manager管理其依賴關系。

每個實現(xiàn)一個Component，每個Component就是一個服務，里面說明了到處的接口和依賴的接口。

通過Dependency Manager以component管理依賴。

2.4 SAL

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

SAL提供的服務：

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

Topology Service為應用提供節(jié)點和鏈路的更新信息。

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

Resource service提供資源服務。

2.5 MD-SAL

MD-SAL的主要功能是促進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。它將連接到一個消息總線和共享數(shù)據(jù)存儲的集群opendaylight容器。南向與北向的一致性。提供者或消費者在MD-SAL中注冊。從而，一個消費者可以找到所需的供應商。提供者可以生成通知，消費者可以接收通知，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)是被移走或存儲數(shù)據(jù)。提供者可以將數(shù)據(jù)存入SAL的，一個消費者可以從SAL讀取數(shù)據(jù)。MD-SAL提供請求路由和基礎設施服務，以支持服務。但它本身不提供服務，由插件提供服務。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，符合模型驅動的思想。

2.6 PACKET處理流程

Openflow報文首先到達Controller，會將此報文發(fā)送對已經(jīng)注冊過監(jiān)聽Openflow報文的類中進行處理。Packet In消息到來，經(jīng)過底層plugin，經(jīng)過SAL層，調用實現(xiàn)了IListenDataPacket的 receiveDataPacket處理。主要涉及三個模塊，分別為ARPHandler，HostTracker，simpleForwarding。

ARPHandler主要負責arpRequest，arpReply。

HostTracker負責主機信息，更新主機，以及連接情況。simpleForwarding處理ip報文，同時安裝到每個host的流表。

2.7 Topology Service

Controller將報文送到DiscoveryService。其實現(xiàn)了Idatapacketlisten，在DataPacketmuxdemux中處理Openflow報文的過程中，處理鏈路processDiscoveryPacket報文，交給實現(xiàn)了idiscoverylistener的Topologyserviceshim Implements Idiscoverylistener。

三、總結與展望

SDN開啟了一條網(wǎng)絡創(chuàng)新的道路，將原來完全由交換機/路由器控制的報文轉發(fā)過程轉化為由OpenFlow交換機和控制器Controller來共同完成，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)轉發(fā)和路由控制的分離?？刂破魇荢DN的核心，可以通過事先規(guī)定好的接口操作來控制OpenFlow交換機中的流表，從而達到智能控制數(shù)據(jù)轉發(fā)的目的。使用SDN技術打造智能電網(wǎng)前景廣闊。

參 考 文 獻

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

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