[發明專利]一種面向應用QoS保障的OpenFlow網絡流量控制方法

有效

• 申請號: 201510737123.8
• 申請日: 2015-11-03
• 公開（公告）號: CN105357068B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 戴彬;鄭俊;楊軍
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26;H04L12/721;H04L12/801;H04L12/851;H04L12/857;H04L29/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

本發明給出了一種面向應用QoS保障的OpenFlow網絡流量控制方法，包括如下步驟：用戶向服務器請求服務，服務器向SDN控制器發送QoS請求消息，控制器收到消息后，根據網絡資源使用情況為其計算出傳輸的最佳路徑并預留資源，同時在服務器傳輸QoS數據流的過程中，監測其傳輸狀態及網絡鏈路情況，以保證QoS流的可靠，穩定的傳輸。該系統針對嚴格保障應用服務的QoS傳輸，并利用服務對網絡資源要求的差異性，為應用服務提供需求的網絡資源，不僅有效地保證了應用的QoS，同時達到了網絡資源的高效利用。

技術領域

本發明涉及網絡保障應用QoS(Quality of Service，服務質量)的方法，特別是OpenFlow網絡中為應用QoS提供保障的流量控制方法。

背景技術

多媒體，在線交互等新型業務對于傳輸有著較高的QoS要求，通常要求足夠的傳輸帶寬，盡可能低的時延等，不同于“盡力而為”類型的服務。目前提供QoS保障的方法集中在資源預留，隊列優先級調度等方面，但都建立在傳統的網絡體系上，存在許多不足，如資源預留要求路由器具有高性能，導致了開銷大，擴展性差等缺點，隊列管理與調度針對的是匯聚流，存在控制粒度粗等缺點，并且由于大多方法都是采用逐跳轉發的機制，難以達到對全局資源的有效利用。SDN網絡體系的數據層和控制層分離思想提供了全新的解決方案，控制器提供邏輯控制功能，數據層只需執行對應的操作的這種方式大大提高了網絡的擴展性和流量控制的靈活性。

OpenFlow協議是本發明中至關重要的協議。OpenFlow是一種新型網絡協議，起源于斯坦福大學的Clean Slate項目組，用于進行網絡創新性實驗。其主要思想是將網絡設備的控制層和數據層進行分離，控制功能全部集中在控制層，從而可以簡化底層設備的功能，增強了網絡的可擴展性。自2009年底發布第一個正式版本v1.0以來，OpenFlow協議已經經歷了1.1、1.2、1.3以及最新發布的1.4等版本的演進過程。OpenFlow協議中定義了控制器和交換機之間通信的方式，包括控制器如何獲得底層網絡信息，控制交換機的數據轉發等一系列相關操作。因此建立在控制器上的應用層可以間接與控制器進行通信來獲取底層網絡信息，并利用這些信息來提高應用的服務質量。

發明內容

本文所要解決的技術問題是在SDN網絡中提供一種按需分配資源，為應用提供高質量QoS傳輸策略，使網絡可以根據應用流的QoS傳輸要求，為其分配網絡資源，同時合理規劃傳輸路徑，達到網絡資源利用的最大化。

為解決上述技術問題，本發明提出一種應用服務與控制器之間的通信模式，其基本技術構思是：當用戶請求應用服務時，應用服務器首先與控制器進行通信，將服務的傳輸要求發給控制器。控制器收到服務器消息后，為該QoS流收集目前網絡鏈路信息，計算出最佳路由，預留帶寬資源，同時通知服務器開始流傳輸，之后對傳輸的QoS流和鏈路狀態進行監測，根據網絡資源情況及時調整策略保證QoS流的可靠、穩定傳輸。

基于上述構思，本發明的特征采用的技術方案如下：

一種面向應用QoS保障的OpenFlow網絡流量控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)服務器收到用戶服務請求后，向SDN控制器發送QoS傳輸請求消息，傳遞服務傳輸QoS要求參數，SDN控制器對QoS傳輸請求消息進行解析，并為其分配QoS ID；其中QoS要求參數包括帶寬需求、服務傳輸允許最大時延、端到端允許最大時延抖動、允許的最大丟包率；

(2)SDN控制器向交換機發送消息，查詢當前網絡流量信息，得到SDN控制器所在網絡內交換機節點和鏈路的流量信息，包括每條鏈路的剩余帶寬、每條數據流的傳輸速率、交換機端口轉發速率、平均時延；

(3)計算數據流路由，判別數據流是否為為非QoS流數據，是則采用最短路徑算法計算路由，轉步驟(4)；否則按以下步驟進行QoS流的路由計算：