本发明涉及网络领域， 具体涉及一种虚拟网络映射保护方法、 系统及 计算机存储介质。 背景技术

随着云网络时代的到来， 业界对互联网的发展提出了更高的要求， 如 何满足用户数量、 业务种类、 带宽需求等的不断增长、 如何满足用户对业 务流量的实时动态支取， 是下一代网络技术亟待解决的主要问题。 目前的 网络效率低， 难以扩展， 耗费大量时间和资源并且不能支持灵活的运营 。 在多数情况下， 所有网络资源遍布在采用标准化协议的物理交 换机和路由 器上。 网络设备的配置主要是对每个交换机进行独立 的配置， 结果造成网 络架构极其复杂。 特别是对于大型网络和数据中心来说， 为了实施某个变 化， 网络操作员必须对每个交换机或路由器重新配 置路由协议， 需要耗费 大量时间， 非常繁瑣。

软件定义网络（ SDN, Software Defined Network )能够高效地把网络数 据流处理从控制数据流的逻辑和规则中分离出 来， 并且让运营商和企业能 够控制管理自己的数据， 从而实现能够实施不同规则和路由的能力， 包括 决定哪些类型的数据在本地而哪些类型的数据 在远程处理。 本质上， SDN 让组织机构能够精细地看到并控制对网络和资 源的访问， 让用户得以解决 影响网络的具体问题。 用户可通过一个门户就可以更加迅速、 更加灵活、 更加轻松地管理用户的工作。

图 1为现有技术中 SDN架构示意图；如图 1所示， SDN架构主要包括： 应用层 ( Application Layer )、 网络虚^ >层 ( Network Virtualization Layer )、 控制器层（ Controller Layer )和设备层（ Device Layer )共四个层面。 其中， 所述应用层， 能够使用户根据自身需要通过编写控制程序， 实现定义 网络模型； 用户可在自身定义的网络模型上， 发起对业务连接的操作 （包 括建立、 删除、 修改、 查询等）请求；

所述虚拟层， 能够将用户定义的所有抽象网络模型进行整理 分析， 并 最终形成全局网络视图；

所述控制器层 , 能够建立全局网络视图与物理设备网络的映射 关系 , 根据用户下发的业务请求， 在全局网络视图中实现对业务连接的智能控制 , 并将最终形成的业务连接配置通过开放的流（ OpenFlow )协议或路径计算 单元协议 ( PCEP, Path Computation Element Protocol )扩展协议下发到对应 设备节点上的 OpenFlow表项中；

所述设备层， 各设备节点根据自身的 OpenFlow表项记录， 执行本节点 的业务调度功能。

在 SDN架构体系中， 通过开放北向接口， 由用户根据需要编写程序， 定义所需网络模型。 用户所定义的网络模型本身可看成是 SDN技术为用户 提供的一种服务， 可以根据用户需要配置、 迁移， 不受物理位置的限制； 并可由用户告知网络如何运行才能更好地满足 应用的需求， 比如业务的带 宽、 时延需求， 计费对路由的影响等等。

在 SDN架构体系中， 控制器层通过 "全局网络视图与物理设备网络的 映射" 功能， 最终完成用户定义网络 "驱动，， 物理设备网络的正常运行。

正常情况下， 由用户定义网络整合而成的全局网络视图与物 理层网络 的映射关系是唯一对应的。 在遇到自然灾害以及社会生活中发生的一些不 确定因素情况下， 会出现物理网络设备节点、 链路等故障， 从而造成这一 映射关系的中断， 影响用户定义网络的正常运营。 通常的做法是依靠物理 设备网络内部的保护机制实现网络的恢复， 这种保护机制的弊端在于： 无法应对网络内部故障的随机性， 在复杂物理设备网络（包括星形、 网格网络、 环网等） 中， 处于运营成本等考虑， 运营商通常只对网络中的 部分节点、 链路通过环网、 双归属等机制实施保护。 无法对网络中的每个 节点、 每条链路都进行保护， 客观上也就无法应对网络内部故障的随机性。

依靠对网络内部局部节点和链路进行保护而在 故障发生后恢复的设备 网络， 虽然可以恢复全局网络视图与设备网络的映射 关系， 但无法满足原 映射关系的优化求解目标。 发明内容

为解决现有存在的技术问题， 本发明实施例提供一种虚拟网络映射保 护方法、 系统及计算机存储介质， 以实现快速响应设备网络故障的随机性。

为达到上述目的， 本发明实施例提供了一种架构下的虚拟网络映 射保 护方法， 所述方法包括：

应用层根据网络编辑请求， 编辑并定义子网络模型；

网络虚拟层构建所述子网络模型， 将所述子网络模型整合成全局网络 视图；

控制器层所述全局网络视图中包含的所有子网 络模型分别映射成工作 设备网络和保护设备网络， 当所述工作设备网络出现故障、 满足指定条件 且所述保护设备网络无故障时， 将对应子网络的工作映射关系从工作设备 网络切换为保护设备网络。

优选地， 所述应用层根据网络编辑请求， 编辑并定义子网络模型后， 所述方法还包括：

所述应用层对所述子网络模型设置保护策略和 映射优化求解目标， 所述网络虚拟层分别记录所述全局网络视图所 包含的所有子网络模型 的保护策略和映射求解目标， 将所有子网络模型的保护策略和映射求解目 标与所述全局网络视图发送给所述控制器层； 所述控制器层根据所有子网络模型的保护策略 和映射优化求解目标将 所有子网络模型分别映射成工作设备网络和保 护设备网络。

优选地， 所述子网络模型的保护策略包括以下的任一种 ：

工作设备网络和保护设备网络的物理设备节点 和链路均不允许共享； 工作设备网络和保护设备网络只允许物理设备 节点共享；

工作设备网络和保护设备网络允许链路共享。

优选地， 所述映射优化求解目标包括以下的至少之一种 ：

资源代价最小、 映射数量最多、 负载均衡、 收益最大。

优选地， 所述将对应子网络的工作映射关系从工作设备 网络切换为保 护设备网络之后， 所述方法还包括：

所述控制器层接收到表征工作设备网络故障全 部恢复的消息后， 将所 述对应子网络的工作映射关系恢复为所述工作 设备网络。

本发明实施例还提供了一种虚拟网络映射保护 系统， 所述系统包括： 应用层模块， 配置为根据网络编辑请求， 编辑并定义子网络模型； 网络虚拟层模块， 配置为构建所述应用层模块编辑并定义的所述 子网 络模型， 将所述子网络模型整合成全局网络视图， 将所述全局网络视图发 送给控制器层模块；

所述控制器层模块， 配置为将所述网络虚拟层模块发送的所述全局 网 络视图中包含的所有子网络模型分别映射成工 作设备网络和保护设备网 络， 当所述工作设备网络出现故障、 满足指定条件且所述保护设备网络无 故障时， 将对应子网络的工作映射关系从工作设备网络 切换为保护设备网 络。

优选地， 所述应用层模块， 还配置为根据各用户的网络编辑请求， 编 辑并定义子网络模型后， 对所述子网络模型设置保护策略和映射优化求 解 目标， 将所述保护策略和映射优化求解目标发送至所 述网络虚拟层模块； 所述网络虚拟层模块， 还配置为分别记录所述全局网络视图所包含的 所有子网络模型的保护策略和映射求解目标， 将所有子网络模型的保护策 略和映射求解目标与所述全局网络视图发送给 所述控制器层模块；

所述控制器层模块， 配置为根据所述网络虚拟层模块发送的所有子 网 络模型的保护策略和映射优化求解目标将所有 子网络模型分别映射成工作 设备网络和保护设备网络的。

优选地， 所述应用层模块设置的各网络模型的保护策略 包括以下的任 一种：

工作设备网络和保护设备网络的物理设备节点 和链路均不允许共享； 工作设备网络和保护设备网络只允许物理设备 节点共享；

工作设备网络和保护设备网络允许链路共享。

优选地， 所述应用层模块设置的子网络模型的映射优化 求解目标包括 以下的至少之一种：

资源代价最小、 映射数量最多、 负载均衡、 收益最大。

优选地， 所述控制器层模块， 还配置为将对应子网络的工作映射关系 从工作设备网络切换为保护设备网络后， 接收到表征工作设备网络故障全 部恢复的消息后， 将所述对应子网络的工作映射关系恢复为所述 工作设备 网络。

本发明实施例还提供了一种计算机存储介质 , 所述计算机存储介质中 存储有计算机可执行指令， 所述计算机可执行指令用于执行本发明实施例 所述的虚拟网络映射保护方法。

本发明实施例提供的虚拟网络映射保护方法、 系统及计算机存储介质， 通过应用层根据网络编辑请求， 编辑并定义子网络模型； 网络虚拟层构建 所述子网络模型， 将所述子网络模型整合成全局网络视图； 控制器层将所 述全局网络视图中包含的所有子网络模型分别 映射成工作设备网络和保护 设备网络， 当所述工作设备网络出现故障、 满足指定条件且所述保护设备 网络无故障时， 将对应子网络的工作映射关系从工作设备网络 切换为保护 设备网络， 如此， 实现了对全局网络视图与物理层网络映射关系 的保护， 以实现快速响应设备网络故障的随机性， 实现了对全局网络视图与物理层 网络映射关系的映射优化求解目标的保护。 附图说明

图 1为现有技术中 SDN架构示意图；

图 2 为本发明实施例的 SDN架构下的虚拟网络映射保护方法的流程 图；

图 3为本发明实施例的子网模型与物理层设备网� �映射关系的示意图； 图 4 为本发明实施例的工作设备网络与保护设备网 络只允许节点共享 的示意图；

图 5 为本发明实施例的工作设备网络与保护设备网 络允许链路共享的 示意图；

图 6 为本发明实施例的子网模型与设备网络映射关 系的倒换方法流程 图；

图 7 为本发明实施例的工作网络故障恢复后虚拟网 络映射的恢复方法 流程图；

图 8为本发明实施例的虚拟网络映射保护系统的� �成结构示意图。 具体实施方式

为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚明白， 下文中将 结合附图对本发明的实施例进行详细说明。 需要说明的是， 在不沖突的情 况下， 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互 任意组合。

在 SDN网络中， 全局网络视图与设备网络映射关系的健康运行 至关重 要， 需要 SDN技术针对这种映射提供保护方法。 为此， 本发明实施例提出 了一种基于 SDN架构下的虚拟网络映射保护方法， 旨在通过所述保护方法 能够实现对全局网络视图与物理层网络映射关 系的保护， 以实现快速响应 设备网络故障的随机性； 实现对全局网络视图与物理层网络映射关系的 映 射优化求解目标的保护。

图 2为本发明实施例的虚拟网络映射保护方法的� �程图， 如图 2所示， 本实施例的方法包括：

步骤 101 : 应用层根据网络编辑请求， 编辑并定义子网络模型。

这里， 所述应用层根据网络编辑请求， 编辑并定义子网络模型后， 所 述方法还包括：

所述应用层对所述子网络模型设置保护策略和 映射优化求解目标。 具体的， 所述应用层接收各用户分别发送的网络编辑请 求， 根据各用 户的需要， 编辑并定义子网模型， 并可以对所定义的子网络模型设置保护 策略及映射优化求解目标。

步骤 102: 网络虚拟层构建所述子网络模型， 将所述子网络模型整合成 全局网络视图。

这里， 所述网络虚拟层分别记录所述全局网络视图所 包含的所有子网 络模型的保护策略和映射求解目标； 其中， 所述网络虚拟层记录所有子网 络模型的保护策略和映射求解目标作起到备份 的作用， 并由网络虚拟层将 全局网络视图 （包含所有子网络模型的保护策略和映射求解 目标）信息传 递给控制器层。

步骤 103:控制器层将所述全局网络视图中包含的所� �子网络模型分别 映射成工作设备网络和保护设备网络， 当所述工作设备网络出现故障、 满 足指定条件且所述保护设备网络无故障时， 将对应子网络的工作映射关系 从工作设备网络切换为保护设备网络。 这里， 所述控制器层根据所有子网络模型的保护策略 和映射优化求解 目标将所有子网络模型分别映射成工作设备网 络和保护设备网络。

具体的， 所述控制器层负责完成全局网络视图与物理层 网络设备的映 射， 在映射过程中， 可以针对全局网络视图所包含的所有子网络模 型、 所 有子网模型的保护策略（如用户级别；)、 映射优化求解目标分别构建对应的 所有子网映射保护机制。 具体做法如下：

Α、根据保护策略、 映射优化求解目标将同一子网模型分别映射成 工作 设备网络映射关系和保护设备网络映射关系， 这两个映射关系的功能完全 相同；

Β、 正常情况下， 子网与工作设备网络的映射关系处于工作状态 ， 子网 与保护设备网络的映射关系处于非工作状态；

C、 当工作设备网络出现故障（例如内部出现设备 节点或链路故障）且 此时保护设备网络处于无故障的正常状态时， 由控制器层负责将子网与保 护设备网络的映射关系倒换为工作状态， 此时子网与工作设备网络的映射 关系变为非工作状态。

其中， 所述子网模型与物理设备网络映射关系的保护 策略可以分为如 下几种：

VIP贵宾级服务级别：有保护且满足工作设备网 络与保护设备网络绝对 无关， 即工作设备网络与保护设备网络的物理设备节 点和链路均不允许共 享， 保护网络与工作网络不重合， 不受工作网络的影响； 图 3 为本发明实 施例的子网模型与物理层设备网络映射关系的 示意图， 如图 3 所示， 工作 设备网络域保护设备网络不重合， 相互之间无任何影响；

普通贵宾级服务级别： 有保护， 且工作设备网络与保护设备网络只允 许节点共享； 图 4 为本发明实施例的工作设备网络与保护设备网 络只允许 节点共享的示意图， 如图 4所示， 工作设备网络和保护设备网络只允许共 享节点 C共享， 优选地， 可以允许至少两个节点共享；

会员级服务级别： 有保护， 且工作设备网络与保护设备网络允许链路 共享（共享的节点和链路信息由控制器层确立 ）， 可以节省网络资源； 图 5 为本发明实施例的工作设备网络与保护设备网 络允许链路共享的示意图， 如图 5所示， 工作设备网络和保护设备网络允许共享节点 C和共享节点 D 共享， 并且允许共享链路 H共享；

普通用户级服务级别： 无保护， 仅依靠设备网络内部的设备保护倒换 机制实现与子网模型映射关系的恢复。

其中， 映射优化求解目标可以包括以下的至少之一种 ：

资源代价最小、 映射数量最多、 负载均衡、 收益最大等。

本发明实施例还提供了一种计算机存储介质 , 所述计算机存储介质中 存储有计算机可执行指令， 所述计算机可执行指令用于执行本发明实施例 所述的虚拟网络映射保护方法。

图 6 为本发明实施例的子网模型与设备网络映射关 系的倒换方法流程 图， 如图 6所示， 本实施例的子网模型与设备网络映射关系的倒 换方法可 以包括以下步骤：

步骤 201 : 工作设备网络故障， 上报控制器层。

这里， 所述工作设备网络故障可以包括： 工作设备网络内部的节点故 障或链路故障。

步骤 202:判断工作设备网络故障在控制器层上设置� �时间阈值内是否 恢复， 当判断的结果为否时， 执行步骤 203; 当判断的结果为是时， 则结束 当前操作流程。

步骤 203: 判断保护设备网络是否无故障， 当判断的结果为是时， 执行 步骤 204; 当判断的结果为否时， 结束当前操作流程。

步骤 204: 控制器层将映射关系倒换到保护设备网络上。 这里， 如果工作设备网络上运行着用户业务， 也将所述用户业务一并 倒换到保护设备网络上。

本发明实施例还提供了一种计算机存储介质 , 所述计算机存储介质中 存储有计算机可执行指令， 所述计算机可执行指令用于执行本发明实施例 所述的虚拟网络映射保护方法。

图 7 为本发明实施例的工作网络故障恢复后虚拟网 络映射的恢复方法 流程图， 如图 7所示， 所述方法可以包括以下步骤：

步骤 301 : 工作设备网络故障全部恢复， 将所述工作设备网络状态上报 至控制器层。

这里， 所述工作设备网络故障全部恢复， 则工作网络状态正常并正常 的所述工作网络状态上报至控制器层。

步骤 302:控制器层将映射关系倒换从保护设备网络� �复到工作设备网 络上。

本发明实施例还提供了一种计算机存储介质 , 所述计算机存储介质中 存储有计算机可执行指令， 所述计算机可执行指令用于执行本发明实施例 所述的虚拟网络映射保护方法。

具体的， 如果所述保护设备网络上运行着用户业务， 也将所述用户业 务一并倒换回到工作设备网络上。

图 8 为本发明实施例的虚拟网络映射保护系统的组 成结构示意图， 如 图 8所示， 本实施例的系统包括：

应用层模块 81 , 配置为根据网络编辑请求， 编辑并定义子网络模型； 网络虚拟层模块 82,配置为构建所述应用层模块 81编辑并定义的所述 子网络模型， 将所述子网络模型整合成全局网络视图， 将所述全局网络视 图发送给控制器层模块；

控制器层模块 83 ,配置为将所述网络虚拟层模块 82发送的所述全局网 络视图中包含的所有子网络模型分别映射成工 作设备网络和保护设备网 络， 当所述工作设备网络出现故障、 满足指定条件且所述保护设备网络无 故障时， 将对应子网络的工作映射关系从工作设备网络 切换为保护设备网 络。

在一优选实施例中， 所述应用层模块 81 ,还配置为根据网络编辑请求， 编辑并定义子网络模型后， 对所述子网络模型设置保护策略和映射优化求 解目标， 将所述保护策略和映射优化求解目标发送至所 述网络虚拟层模块 82;

所述网络虚拟层模块 82, 还配置为分别记录所述全局网络视图所包含 的所有子网络模型的保护策略和映射求解目标 ， 将所有子网络模型的保护 策略和映射求解目标与所述全局网络视图发送 给所述控制器层模块 83； 所述控制器层模块 83 ,配置为根据所述网络虚拟层模块 82发送的所有 子网络模型的保护策略和映射优化求解目标将 所有子网络模型分别映射成 工作设备网络和保护设备网络。

其中， 所述应用层模块 81设置的子网络模型的保护策略可以包括以下 的任一种：

工作设备网络和保护设备网络的物理设备节点 和链路均不允许共享； 工作设备网络和保护设备网络只允许物理设备 节点共享；

工作设备网络和保护设备网络允许链路共享。

其中， 所述应用层模块 81设置的各子网络模型的映射优化求解目标包 括以下的至少之一种：

资源代价最小、 映射数量最多、 负载均衡、 收益最大。

在一优选实施例中， 所述控制器层模块 83 , 还配置为将对应子网络的 工作映射关系从工作设备网络切换为保护设备 网络后， 接收到表征工作设 备网络故障全部恢复的消息后， 将所述对应子网络的工作映射关系恢复为 所述工作设备网络。

其中， 所述虚拟网络映射保护系统在实际应用中， 可由 SDN网络中的 任一节点设备实现； 所述虚拟网络映射保护系统中的应用层模块 81、 网络 虚拟层模块 82和控制器层模块 83 , 在实际应用中， 均可由系统中的中央处 理器（ CPU, Central Processing Unit )、数字信号处理器（ DSP, Digital Singnal Processor )或可编程逻辑阵列 （FPGA, Field - Programmable Gate Array ) 实现。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、 系统、 和计算机程序产品的 流程图和 /或方框图来描述的。 应理解可由计算机程序指令实现流程图和 / 或方框图中的每一流程和 /或方框、以及流程图和 /或方框图中的流程和 /或方 框的结合。 可提供这些计算机程序指令到通用计算机、 专用计算机、 嵌入 式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器 以产生一个机器， 使得通过 计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执 行的指令产生用于实现在流 程图一个流程或多个流程和 /或方框图一个方框或多个方框中指定的功能� � 装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机 或其他可编程数据处理 设备以特定方式工作的计算机可读存储器中， 使得存储在该计算机可读存 储器中的指令产生包括指令装置的制造品， 该指令装置实现在流程图一个 流程或多个流程和 /或方框图一个方框或多个方框中指定的功能� �

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他 可编程数据处理设备 上， 使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列 操作步骤以产生计算机 实现的处理， 从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令 提供用于实现 在流程图一个流程或多个流程和 /或方框图一个方框或多个方框中指定的功 能的步骤。

以上所述， 仅为本发明的较佳实施例而已， 并非用于限定本发明的保 护范围。 工业实用性

本发明实施例通过应用层根据网络编辑请求， 编辑并定义子网络模型； 网络虚拟层构建所述子网络模型， 将所述子网络模型整合成全局网络视图； 控制器层将所述全局网络视图中包含的所有子 网络模型分别映射成工作设 备网络和保护设备网络， 当所述工作设备网络出现故障、 满足指定条件且 所述保护设备网络无故障时， 将对应子网络的工作映射关系从工作设备网 络切换为保护设备网络， 如此， 实现了对全局网络视图与物理层网络映射 关系的保护， 以实现快速响应设备网络故障的随机性， 实现了对全局网络 视图与物理层网络映射关系的映射优化求解目 标的保护。