SDN控制器OpenDaylight技术研究

何旻诺

【摘要】 自动化、信息化和互你你你*/动化的智能电网需要一个更智慧的网络。SDN软件定义网络可以助力智能电/网的更快发展。OpenDaylight是SDN开源控制器框架，以协作方式，模型驱动架构，更易于SDN的开放和创新。SDN控制器框架OpenDaylight技术作了深入研究。

【关键词】 SDN OpenDaylight 软件定义网络

一、引言

智能电网以集成高速双向通信网络为基础，利用多种高新技术和先进设备，能够真正实现电网的安全、高效、稳定、环保、经济性，是今后的发展趋势。智能电网需要自动化、信息化和互动化。这一切都需要更为智慧的网络。SDN软件定义网络可以助力智能电网的更快发展。OpenDaylight是SDN开源控制器框架，以协作方式，模型驱动架构，更易于SDN的开放和创新。本文对SDN控制器框架OpenDaylight技术作了深入研究。

二、OpenDaylight SDN控制器

2.1 OpenDaylight概述

OpenDaylight屏蔽底层，网络服务于应用，打造统一开放的SDN平台，目标是打造一个SDN网络操作系统。

OpenDaylight包含以下的核心技术。

OSGI：一种面向服务的架构，将应用视为对等模块的相互协作，支持在控制器运行时进行服务的安装、删除和更新。

MAVEN：构建工具，能够帮我们自动化构建过程，从清理、编译、测试到生成报告，再到打包和部署。

INFINISPAN：实现控制器的集群

SAL：整个架构引入了业务抽象层，将服务抽象化，使得上层北向和下层南向之间的调用相互隔离。

MD：Model Drive。使用YANG工具，使用业务模型驱动来设计接口、实现业务功能，根据YANG文件，YANG工具直接生成业务管理的骨架，主要用于南北接口数据的适配，使开发者真正专注具体业务。

南向API：Openflow等。控制器通过南向API管理底层。

北向API：REST API，应用层通过北向API管理控制器。

2.2 OSGI

OSGI模块化，定义了OSGI模块的概念，并将之称为一个BUNDLE，包含一个元数据的JAR文件，其中元数据MANIFEST.MF，由NAME_VALUE对组成，由类及相关资源组成，关注的是打包和共享代码。

生命周期定义了OSGI在框架中如何动态安装和管理，通过生命周期的操作，安装、更新、卸载等，动态的管理和改进应用程序，不需要重启应用程序。重点在于执行时模块管理和对底层OSGI框架的访问。

服务层面向服务，服务注册，查找等。接口与实现分离。OSGI是JAVA接口，模块内的组件间交互和通信。

2.3 依赖管理

Bundle的抽象基类，管理全局和容器相关的服务，bundle本身就是一个大服务。

Container是OpenDaylight中的一个网络域，有很多链接信息、整个域网络信息等，由ContainerManager管理容器，而OSGI管理各个bundle。

每个模块中有多个实现，其中通过Dependency Manager管理其依赖关系。

每个实现一个Component，每个Component就是一个服务，里面说明了到处的接口和依赖的接口。

通过Dependency Manager以component管理依赖。

2.4 SAL

SAL主要作用将服务抽象出来，不管控制器和网络设备之间使用何种协议，提供协议的统一服务。SAL是ODL的核心设计，支持多种南向协议，为各模块和应用提供一致的服务，这些服务的实现，是由底层插件，基于已存在的组件和网络设备的功能，所提供的接口。将具体请求，映射到相应的插件，完成服务。

SAL提供的服务：

Data Packet Services为数据报文的处理，提供服务。

Topology Service为应用提供节点和链路的更新信息。

Inventory service为如节点或者节点连接提供API查询。Flow Programming Service是流编程服务。

Resource service提供资源服务。

2.5 MD-SAL

MD-SAL的主要功能是促进提供者和使用者之间的管道。它可以提供提供者和使用者之间的管道在不同的容器中。它将连接到一个消息总线和共享数据存储的集群opendaylight容器。南向与北向的一致性。提供者或消费者在MD-SAL中注册。从而，一个消费者可以找到所需的供应商。提供者可以生成通知，消费者可以接收通知，并从提供者获取数据。插件SAL角色为消费者或生产者，它们定义的SAL中的数据是被移走或存储数据。提供者可以将数据存入SAL的，一个消费者可以从SAL读取数据。MD-SAL提供请求路由和基础设施服务，以支持服务。但它本身不提供服务，由插件提供服务。YANG使得Component之间、plugin、北向等API，使得这种接口和AD-SAL REST接口相比更抽象，符合模型驱动的思想。

2.6 PACKET处理流程

Openflow报文首先到达Controller，会将此报文发送对已经注册过监听Openflow报文的类中进行处理。Packet In消息到来，经过底层plugin，经过SAL层，调用实现了IListenDataPacket的 receiveDataPacket处理。主要涉及三个模块，分别为ARPHandler，HostTracker，simpleForwarding。

ARPHandler主要负责arpRequest，arpReply。

HostTracker负责主机信息，更新主机，以及连接情况。simpleForwarding处理ip报文，同时安装到每个host的流表。

2.7 Topology Service

Controller将报文送到DiscoveryService。其实现了Idatapacketlisten，在DataPacketmuxdemux中处理Openflow报文的过程中，处理链路processDiscoveryPacket报文，交给实现了idiscoverylistener的Topologyserviceshim Implements Idiscoverylistener。

三、总结与展望

SDN开启了一条网络创新的道路，将原来完全由交换机/路由器控制的报文转发过程转化为由OpenFlow交换机和控制器Controller来共同完成，从而实现了数据转发和路由控制的分离。控制器是SDN的核心，可以通过事先规定好的接口操作来控制OpenFlow交换机中的流表，从而达到智能控制数据转发的目的。使用SDN技术打造智能电网前景广阔。

参 考 文 献

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

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