软件定义网络中的容错机制深度解析

# 软件定义网络中的容错机制深度解析 ## 1. 故障检测方法 ### 1.1 检测方法介绍 - **LOS（Loss of Signal）**：通过监测单个链路实现故障检测。当链路出现问题时，相关交换机可独立向控制器发送端口状态消息。 - **BFD（Bidirectional Forwarding Detection）**：基于监测路径的方式，是一种 Hello 协议，BFD 会话的两个端节点会定期传输回显数据包。若系统停止接收来自被监测连接的数据包，则可假定路径已中断。 - **基于循环监测的两种方法**：类似于使用一个循环来帮助定位链路故障，检测到故障时采用二分查找，缩小搜索范围直至找出单个故障链路。不过，这两种方法需要额外的流表项将数据包返回给控制器或改变行走方向。 ### 1.2 检测方法对比 | 检测方法 | 定位能力 | 适用场景 | | ---- | ---- | ---- | | BFD | 只能判断整个路径是否正常 | 保护机制，无需控制器参与保护每条路径 | | 基于循环的方法 | 只能定位靠近控制器的第一个故障链路 | - | | LOS | 可分别定位每个链路故障，能定位多个链路故障 | 恢复机制，链路中断后通知控制器 | 在选择合适的故障检测方法时，可结合将使用的恢复技术（恢复或保护）来考虑。若采用恢复机制，LOS 是不错的选择；若采用保护机制，BFD 可用于保护每条路径。在多主机通信场景下，为减少 BFD 会话数量和检测时间，可按链路建立 BFD 会话。 ### 1.3 检测方法流程 ```mermaid graph LR classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px; classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; A([开始]):::startend --> B(选择检测方法):::process B --> C{LOS}:::process B --> D{BFD}:::process B --> E{基于循环的方法}:::process C --> F(监测链路):::process F --> G(链路故障，交换机发送端口状态消息给控制器):::process D --> H(监测路径):::process H --> I(停止接收数据包，判定路径中断):::process E --> J(循环监测):::process J --> K(检测到故障，二分查找定位故障链路):::process G --> L([结束]):::startend I --> L K --> L ``` ## 2. 数据平面的故障恢复 ### 2.1 恢复方法分类 故障恢复方法主要分为恢复（Restoration）和保护（Protection）两类。 ### 2.2 恢复技术 恢复技术用于在工作路径中断时恢复链路故障，一般分为以下三个步骤： 1. 相关交换机向控制器通知端口状态的变化。 2. 控制器可以在链路故障后计算另一条路径，或者在故障发生前就与工作路径一起计算好保护路径。保护路径可以保存在交换机的流表中或控制器内部。无论采用哪种方法，控制器都必须发送数据包来更新交换