[發(fā)明專利]基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)流調(diào)度方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410262426.4
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104158753B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 冀燁;沈衛(wèi)康
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號: H04L12/803
• 分類號: H04L12/803;H04L12/24;H04L12/26
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司32243
• 代理人: 沈志海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)流調(diào)度方法及系統(tǒng)，屬于計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)流量伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展保持著指數(shù)式的增長，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的部署和維護增加了壓力。尤其是大數(shù)據(jù)量的流媒體服務(wù)、視頻點播業(yè)務(wù)的瘋狂增長對網(wǎng)絡(luò)性能提出了更高的要求。持續(xù)穩(wěn)定的流量比重逐步增大，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的低效，在這種情況下，提升網(wǎng)絡(luò)性能、增加鏈路利用率、提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性、加快流量轉(zhuǎn)發(fā)效率成為亟待解決的網(wǎng)絡(luò)問題。

IETF針對該問題提出了自己的解決方案—流量工程。流量工程作為研究計算機網(wǎng)絡(luò)擁塞問題的主流方法，其主要流程是：流量分析、建模、策略調(diào)度，所以流量工程往往最常以流量調(diào)度的形式出現(xiàn)。其核心思想是解決網(wǎng)絡(luò)阻塞，提升帶寬利用率，并且盡可能的做到互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)最優(yōu)化。其針對互聯(lián)網(wǎng)的性能進行相關(guān)的評估和優(yōu)化，以提升鏈路利用率為目標(biāo)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的配置，最終避免上一段提出的諸多問題。

針對流量調(diào)度，利用IP的虛擬化特性傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)主要集中在網(wǎng)絡(luò)層附近對其解決方案進行研究。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在解決流量工程問題時，不具備實時檢測全網(wǎng)狀態(tài)信息，造成網(wǎng)絡(luò)流量并不能時刻在最優(yōu)路徑上傳輸，即不能根據(jù)實時鏈路狀態(tài)改變轉(zhuǎn)發(fā)策略。

采用多協(xié)議標(biāo)簽交換技術(shù)MPLS來實現(xiàn)流量調(diào)度使目前主流的是解決方案之一。MPLS網(wǎng)絡(luò)的路由配置包括靜態(tài)路由、策略轉(zhuǎn)發(fā)、手動配置三種。其中最常用的是靜態(tài)路由，策略轉(zhuǎn)發(fā)、手工配置方法由于網(wǎng)管人員工作量及配置難度均較少使用。而且在該網(wǎng)絡(luò)中所有的路由配置多為靜態(tài)，如果使用動態(tài)配置也需要路由器間進行協(xié)調(diào)，對于轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備有限小型網(wǎng)絡(luò)尚可如此但在大范圍轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備采用此方法不僅不會對網(wǎng)絡(luò)性能提升，反而造成了很大的延時。

因為分布式架構(gòu)下的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備控制邏輯和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)均集中于一體，并不能對整個網(wǎng)絡(luò)進行統(tǒng)一管控。在這樣的情況下，首先不能對整個網(wǎng)絡(luò)的鏈路狀態(tài)統(tǒng)一獲取，這樣對于把控整個網(wǎng)絡(luò)路徑的健康狀況不利，例如，圖1中的網(wǎng)絡(luò)如果路徑2的帶寬利用率幾近飽和，而路徑1鮮有流量經(jīng)過，這時傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)就出現(xiàn)了問題，因為明顯的這時的最優(yōu)路徑是路徑1，但由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)無法根據(jù)實時的鏈路狀態(tài)去改變相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)策略，造成了網(wǎng)絡(luò)資源的低效率利用，而且也違背了流量工程的初衷。

而目前現(xiàn)有技術(shù)還處在如何使數(shù)據(jù)包在軟件定義網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)設(shè)備的連通，在高效性上并未得到足夠的提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)流調(diào)度方法，基于實時的鏈路狀態(tài)制定所有策略，不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的手動配置，保證了策略制定的實時性和有效性，解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在解決流量工程問題時，不具備實時檢測全網(wǎng)狀態(tài)信息，造成網(wǎng)絡(luò)流量并不能時刻在最優(yōu)路徑上傳輸，即不能根據(jù)實時鏈路狀態(tài)改變轉(zhuǎn)發(fā)策略的問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)流調(diào)度方法，

通過對交換機上傳的流量信息進行流量的解析，流量識別分級模塊對流量類型按照優(yōu)先級進行分類；

調(diào)用統(tǒng)計管理模塊獲取交換機端口信息，計算出交換機的連接鏈路，并將鏈路信息傳遞給拓撲管理模塊；

調(diào)用拓撲管理模塊獲取流量流向的可行路徑，計算可行路徑中鏈路的實時狀態(tài)統(tǒng)計信息；

對這些鏈路屬性進行分析，換算成路徑在整體選擇中的權(quán)重，通過該權(quán)重做出最優(yōu)調(diào)度策略，并進行策略下發(fā)。

進一步地，對交換機未識別的上報流量進行流量類型識別，流量識別分級模塊首先對流量中數(shù)據(jù)包攜帶的協(xié)議信息進行提取，然后查詢系統(tǒng)中已有的流量類型表，最后精確定位流量類型。

進一步地，拓撲管理模塊通過周期性的遍歷交換機的所有端口，并發(fā)送鏈路探測包，用于探測物理交換機網(wǎng)絡(luò)的鏈路結(jié)構(gòu)，獲取的鏈路信息通過計算得出網(wǎng)絡(luò)拓撲。

進一步地，獲取交換機的實時狀態(tài)信息和配置信息，并將這些信息進行二次加工，已得到鏈路權(quán)重；

根據(jù)可行路徑計算模塊計算出的路徑將其包含鏈路信息進行組合，便計算出路徑狀態(tài)信息。

進一步地，利用可行路徑計算和鏈路狀態(tài)統(tǒng)計模塊所提供的參數(shù)進行評測；按照鏈路長度、鏈路利用率的不同權(quán)重進行計算，將計算結(jié)果進行遞減排序，結(jié)果數(shù)值最大的即為最優(yōu)流量傳輸路徑。

進一步地，根據(jù)最優(yōu)路徑計算模塊得出的最優(yōu)路徑，結(jié)合實際物理網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)計和路徑相關(guān)的交換設(shè)備，針對不同的交換設(shè)備進行轉(zhuǎn)發(fā)策略的下發(fā)；

具體為：