[發(fā)明專利]一種面向軟件定義網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器負(fù)載均衡方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610086201.7
• 申請日: 2016-02-15
• 公開（公告）號: CN105721577B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔冉;崔杰;王良民;仲紅;謝晴晴;殷趙霞;肖云
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽大學(xué)
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 唐紅

1.一種面向軟件定義網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器負(fù)載均衡方法，其特征在于：依次包括以下步驟：

(1)端口檢測模塊定期統(tǒng)計(jì)出各服務(wù)器連接的SDN交換機(jī)端口實(shí)時(shí)流量，計(jì)算出流量速率和下一個測試時(shí)間點(diǎn)的端口預(yù)測流速；

(2)端口流速分析模塊分析從端口檢測模塊得到的各端口流量速率，判斷是否需要進(jìn)行負(fù)載調(diào)度；

(3)負(fù)載均衡模塊負(fù)責(zé)新用戶的訪問請求以及對流速失衡服務(wù)器集群的負(fù)載調(diào)度，SDN控制器添加流表與指定的服務(wù)器建立新的會話或修改流表將原有的會話調(diào)配給指定的服務(wù)器；

所述步驟(2)的具體方法為：

(2.1)端口流速分析模塊分析從端口檢測模塊得到的流量速率，計(jì)算出各端口流速的平均值方差VarianceSp eed(t)、標(biāo)準(zhǔn)差σ_portspeed(t)；通過比較各端口的流速值portspeed(i,t)計(jì)算出各端口占用的最大流速M(fèi)axPortspeed(t)；將最大流速M(fèi)axPortspeed(t)和各端口流速的平均值標(biāo)準(zhǔn)差σ_portspeed(t)作為參數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)中的z分?jǐn)?shù)法計(jì)算出流速失衡值P(t)；根據(jù)當(dāng)前流速值和流速預(yù)測值計(jì)算出混合流速值Q(i,t)；

(2.2)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需求設(shè)置P(t)閾值PThreshold和帶寬閾值BwThreshold，當(dāng)P(t)值達(dá)到P(t)閾值PThreshold或最大流速M(fèi)axPortspeed(t)達(dá)到帶寬閾值BwThreshold時(shí)，服務(wù)器集群需要進(jìn)行負(fù)載調(diào)度；

其中，i表示SDN交換機(jī)的第i個端口，t表示當(dāng)前的t時(shí)刻。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向軟件定義網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器負(fù)載均衡方法，其特征在于：所述步驟(1)的具體方法為：

(1.1)SDN控制器通過端口檢測模塊定期向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有SDN交換機(jī)發(fā)送端口統(tǒng)計(jì)請求消息獲取端口信息，SDN交換機(jī)通過安全信道將端口統(tǒng)計(jì)應(yīng)答消息發(fā)送給SDN控制器，控制器通過連接服務(wù)器各交換機(jī)端口的應(yīng)答消息收集到每個端口的實(shí)時(shí)流量并計(jì)算出每個端口的流速portspeed(i,t)，其中i表示SDN交換機(jī)的第i個端口；

(1.2)根據(jù)每個服務(wù)器連接端口的流速portspeed(i,t)，使用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的一次指數(shù)平滑法計(jì)算出下一個測試時(shí)間點(diǎn)的端口預(yù)測流速F(i,t+1)；

其中，i表示SDN交換機(jī)的第i個端口，t表示當(dāng)前的t時(shí)刻。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向軟件定義網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器負(fù)載均衡方法，其特征在于：所述步驟(3)的具體方法為：

(3.1)當(dāng)有新的主機(jī)訪問服務(wù)器集群時(shí)，負(fù)載均衡模塊選擇混合流速值Q(i,t)最小的端口作為指定端口；負(fù)載均衡模塊每隔15s根據(jù)端口流速分析模塊的結(jié)果信息進(jìn)行判斷，若服務(wù)器集群需要進(jìn)行負(fù)載均衡，將具有最小混合流速值Q(i,t)的端口設(shè)為指定端口；

(3.2)SDN控制器給指定的SDN交換機(jī)端口下發(fā)流表，在主機(jī)和指定服務(wù)器間建立會話或?qū)⒃械臅捦降街付ǚ?wù)器，實(shí)現(xiàn)對服務(wù)器集群的負(fù)載均衡。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向軟件定義網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器負(fù)載均衡方法，其特征在于：所述步驟(1.1)中每個端口流速portspeed(i,t)的確定方法為：

(1.1.1)確定流速portspeed(i,t)：

portspeed(i,t)＝(portstraffic(i,t)-portstraffic(i,t-1))/intervaltime，

其中portstraffic(i,t)表示t時(shí)刻的i端口流量值,portstraffic(i,t-1)表示t-1時(shí)刻的i端口流量值,intervaltime表示兩個測試時(shí)間點(diǎn)的間隔。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向軟件定義網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器負(fù)載均衡方法，其特征在于：所述步驟(1.2)中下一個測試時(shí)間點(diǎn)的端口預(yù)測流速F(i,t+1)的確定方法為：

(1.2.1)使用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的一次指數(shù)平滑法確定下一個測試時(shí)間點(diǎn)端口流速預(yù)測值F(i,t+1)：

其中portspeed(i,t)為t時(shí)刻的流速值、F(i,t)為t-1時(shí)刻的流速預(yù)測值，其中第1個時(shí)間段的流速預(yù)測值和第1個時(shí)間段的流速值相等，α為平滑常數(shù)，取值范圍為[0,1]。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向軟件定義網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器負(fù)載均衡方法，其特征在于：所述步驟(2.1)中P(t)值的確定方法為：

(2.1.1)通過每個端口的流速值portspeed(i,t)確定各端口流速的平均值最大流速M(fèi)axPortspeed(t)：

其中為所有端口的流速和，假設(shè)有n個端口；

(2.1.2)通過每個端口的流速值portspeed(i,t)和端口流速的平均值確定各端口流速的方差VarianceSp eed(t)、標(biāo)準(zhǔn)差σ_portspeed(t)：

(2.1.3)將端口最大流速M(fèi)axPortspeed(t)和各端口流速的平均值標(biāo)準(zhǔn)差σ_portspeed(t)作為參數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)中的z分?jǐn)?shù)法確定P(t)值：

z分?jǐn)?shù)是統(tǒng)計(jì)學(xué)中用來計(jì)算一個給定分?jǐn)?shù)距離平均數(shù)多少個標(biāo)準(zhǔn)差，以標(biāo)準(zhǔn)差為單位來表示一個分?jǐn)?shù)在團(tuán)體中所處位置的相對位置量數(shù)；

(2.1.4)利用端口流速值portspeed(i,t)和端口流速預(yù)測值F(i,t+1)確定各端口的混合流速值Q(i,t)：

Q(i,t)＝β*portspeed(i,t)+(1-β)*F(i,t+1)，1≤i≤n

其中portspeed(i,t)為各端口流速值，F(xiàn)(i,t+1)為各端口在下一個測試時(shí)間點(diǎn)的流速預(yù)測值，β的選擇根據(jù)具體情況而定，β越大，Q(i,t)的值更多的受到當(dāng)前流速的影響；β越小，Q(i,t)的值更多的受到流速預(yù)測值的影響。