[發明專利]基于SDN的云平臺資源調度與管理系統及其應用方法

有效

• 申請號: 201710324704.8
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107040605B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 崔杰;周想利;劉蕾;陳郭錢;李興迪;仲紅
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/803;H04L12/751;H04L12/707;H04L12/24
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 唐紅

1.一種基于SDN的云平臺資源調度與管理系統，其特征在于：包括網絡拓撲學習模塊、鏈路狀態評估模塊和算法路由模塊，其中，網絡拓撲學習模塊學習記錄全局的網絡拓撲，鏈路狀態評估模塊對當前鏈路狀態進行評估得到狀態參數，路由模塊在資源調度進行路由選擇，用戶基于SDN網絡分別通過這三個模塊完成拓撲學習、鏈路狀態評估以及算法路由的選擇；

上述基于SDN的云平臺資源調度與管理系統的應用方法包括以下步驟：

(1)用戶首先通過網絡拓撲學習模塊完成拓撲學習，此過程使用監聽機制來實現，當控制器捕獲到監聽事件發生時，調用相應函數進行處理，記錄拓撲信息，提供全局網絡拓撲；

(2)通過鏈路狀態評估模塊對當前鏈路進行狀態評估，了解當前鏈路的情況，評估參數包括剩余帶寬，丟包率和跳數，然后通過查詢當前交換機端口參數的方法來獲取丟包率和剩余帶寬，接著對參數進行處理得到帶寬使用量和丟包率，并存儲以備使用；

(3)通過路由模塊對步驟(2)所得結果相乘得到當前鏈路的指數，調用路由算法得出到達目標資源的路徑，在多條路徑的情況下隨機選取一條作為合適路徑，對該路徑上的交換機下發流表；

所述步驟(3)的具體過程為：

(3.1)將鏈路狀態評估模塊所獲取的帶寬使用量及丟包率相乘，相乘得到的結果評價當前鏈路狀態，得到鏈路狀態指數；

(3.2)路由算法即改進蟻群算法初始化參數：設置最大循環次數N_MAX，初始化M只螞蟻，初始化信息素列表，可選路徑列表以及螞蟻禁忌表；

(3.3)循環次數N＝N+1；

(3.4)螞蟻數目k＝N+1；

(3.5)在蟻群算法的基礎上對概率公式進行修改，添加一個穩定因子S_ij，S_ij＝n_j/(n_j+1)，其中n_j表示第j個節點的訪問次數，開始的穩定因子為1，一但某節點被訪問過，穩定因子的值為當前的計算公式S_ij＝n_j/(n_j+1)的結果，即概率公式修改如下：

若j∈allowed_k，否則

然后根據概率公式選擇下一跳路徑；

公式中：t為路由時間；代表當前節點為i，選擇節點j的概率；k代表螞蟻編號；τ_ij(t)代表節點i，j間的鏈路在t時刻的信息素濃度；α代表信息素因子；η_ij代表節點i，j間鏈路的可見度，其中η_ij＝1/cos t_ij；β代表鏈路參數因子；S_ij代表穩定因子，即S_ij＝n_j/(n_j+1)，其中n_j表示第j個節點的訪問次數；γ代表穩定因子S_ij的相對重要程度，allowed_k表示螞蟻k下一跳允許選擇的區域范圍；

(3.6)更新螞蟻軌跡及禁忌表：每選擇一條鏈路將該鏈路加入到螞蟻軌跡中，將螞蟻移動到下一節點，并將該節點加入禁忌表，若該節點不是目的節點且有下一跳可用鏈路，跳轉到(3.5)步繼續計算下一跳可用鏈路列表，若該節點是目的節點，則不再計算下一跳可用鏈路列表，當此螞蟻軌跡不在路徑列表中時將螞蟻軌跡加入鏈路列表；

(3.7)當k≠M時，跳轉到(3.4)步；

(3.8)當循環次數N＝N_MAX時循環結束，否則清空禁忌表，跳轉到(3.3)步，并更新每條鏈路上的信息素，對合法路徑上的信息素濃度更新公式也進行修改，為達到一定的負載均衡，對于訪問次數過多的節點降低其被選中的概率，即當某節點訪問次數達到一定值，路徑i-j可能不再被選擇，從一定程度減少了某條路徑的壓力，故在更新信息素濃度時添加一個均衡因子b_ij來控制其信息素的增加過程，若n_jQ_j，b_ij＝(Q_j-n_j)/Q_j，否則為b_ij＝0，其中Q_j為控制參數，表示為某一節點的訪問次數控制值，修改后信息素更新公式如下：

τ_ij(t+1)＝(1-p)·τ_ij(t)+Δτ_ij(t)·b_ij

公式中：p代表信息素的揮發系數；Δτ_ij(t)代表本輪循環中的螞蟻給鏈路(i，j)帶來的信息素增量；

通過對節點的訪問次數n_j記錄可以體現出路徑的動態變化過程，一旦某節點從網絡中斷開，此時的n_j變為0，當然其選擇概率就變為0，而且一旦n_j達到控制值Q_j后可能會繼續增加，但由于信息素τ_ij(t)在一直減小，故增加到一定值后節點不再被訪問；此時未被選中的節點的訪問次數值重新賦值為0，同時S_ij設為初始值1，τ_ij恢復為初始值，一直循環；

根據改進蟻群算法得出到達目標資源的路徑，在有多條路徑的情況下隨機選取一條合適的，并對該路徑上的交換機下發流表。