[發明專利]一種軟件定義網絡中分布式控制器的自適應選擇方法

有效

• 申請號: 201710317781.0
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107135165B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 郭得科;謝俊杰;任棒棒
• 申請（專利權）人: 郭得科
• 主分類號: H04L12/803
• 分類號: H04L12/803;H04L12/875;H04L12/26
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 馬驍;于潔

本發明公開了一種控制器的自適應選擇方法包括：當交換機接收到新的流請求時，所述交換機隨機向至少兩個控制器發送探測指令，所述控制器接收到所述探測指令后評估各自的響應時延，并將評估結果返回給所述交換機，所述交換機接收到評估結果后，選擇最小響應時延的控制器，并將所述流請求發送到該控制器。本發明實施例的控制器的選擇方法，能夠動態地平衡控制器之間的負載，克服了異構控制器條件下的性能波動的問題，有效地降低了控制器響應的尾部時延。

技術領域

本發明涉及軟件定義網絡領域，特別是指一種軟件定義網絡中分布式控制器的自適應選擇方法。

背景技術

軟件定義網絡正在吸引著學術界和工業界越來越多的關注，它解耦了網絡的數據平面和控制平面，使得重構網絡的控制平面變得更加自由。在軟件定義網絡中，數據流按照下列步驟被處理。首先，在一個交換機接收到一個新的流以后，這個交換機產生一個流請求，然后將它發送給一臺控制器。其次，控制器根據全局的網絡視圖計算一條路徑為這條流。然后，控制器產生相應的流規則，并將它們安裝到路徑上的所有交換機。最后，路徑上的每個交換機查詢它的流表和基于匹配的規則執行相應的動作。上述在一個交換機和控制器之間的交互過程產生了流請求的響應時延。實際上，許多因素能夠導致更長的時延分布的尾部。單個控制器的能力不是足夠的來快速處理接收到的流請求，這些流請求仍然經歷著響應的長尾時延。隨著網絡規模的增長，由于有大量的流請求需要處理，單個控制器不可避免的成為了性能的瓶頸。同時，控制器上部署了許多的應用，這進一步加劇了控制器的負載。

為了實現可擴展的控制平面，研究者們提出了基于多控制器的分布式控制器。其中，ONOS和OpenDaylight是兩個代表性的分布式控制器。為了減少響應的尾部時延，它們尋求控制器到交換機的分配機制。也就是說，主動地給每一個交換機分配一個控制器，從而使得每一個控制器管理相同數量的交換機。然而，單位時間內交換機所產生的流請求的數量是動態變化的，每個交換機所產生的流請求的數量也是有差別的。因此，在這種設置下，傳遞低的響應時延以及使得時延分布的尾部更短仍然是有挑戰的。實際上，控制器每單位時間內接收到的流請求的數目是不同的。控制器之間的負載不均衡導致了長尾的響應時延。而且，這種控制器到交換機的分配需要控制器之間的協同，則進一步加劇了控制器的負載。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種減輕控制器響應時延的方法。

基于上述目的本發明提供的一種軟件定義網絡中分布式控制器的自適應選擇方法，包括：當交換機接收到新的流請求時，所述交換機隨機向至少兩個控制器發送探測指令，所述控制器接收到所述探測指令后評估各自的響應時延，并將評估結果返回給所述交換機，所述交換機接收到評估結果后，選擇最小響應時延的控制器，并將所述流請求發送到該控制器。

進一步的，當接收到的流請求的數目低于預設值時，所述交換機單獨的為每一條流選擇一個控制器，當接收到的流請求的數目等于或者高于所述預設值時，將所述流請求分批，并為每一批流選擇一個控制器。

進一步的，當為每一條流選擇一個控制器時，所述交換機隨機向至少兩個控制器發送探測指令，所述控制器接收到所述探測指令后評估各自的響應時延，并將評估結果返回給所述交換機，所述交換機接收到評估結果后，選擇最小響應時延的控制器，并將所述流請求發送到該控制器。

進一步的，當為每一批流選擇一個控制器時，預先設定批尺寸δ，當交換接收到第一條流請求時，所述交換機隨機向至少兩個控制器發送探測指令，所述控制器接收到所述探測指令后評估各自的響應時延，并將評估結果返回給所述交換機，所述交換機接收到評估結果后，選擇最小響應時延的控制器，并將所述流請求發送到該控制器，同時將之后接收到的δ-1條流請求也發送到該控制器，其中δ為大于等于2的正整數。

進一步的，所述控制器評估自身的響應時延的評估函數為：