[發明專利]一種軟件定義網絡中控制平面的負載均衡方法及系統

有效

• 申請號: 201710345617.0
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN106941456B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 劉方明;金海;汪濤
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04L12/803
• 分類號: H04L12/803;H04L12/801;H04L12/26
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 趙偉;李智

1.一種軟件定義網絡中控制平面的負載均衡方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)根據網絡管理者給定的測量參數將流表項下發至軟件定義網絡的數據平面的網絡轉發設備，配置所述網絡轉發設備需要上傳至軟件定義網絡的控制平面的數據及頻率；

(2)根據從數據平面所收集到的流量信息，獲取數據平面的各個網絡轉發設備對控制平面所產生的負載；以給定負載條件下控制平面控制器的響應時延最短為準則，確定控制平面與數據平面的最佳連接關系；根據所述最佳連接關系來確定各個網絡轉發設備對應的主控制器。

2.如權利要求1所述的負載均衡方法，其特征在于，還包括如下步驟：

(3)將所述最佳連接關系通過OpenFlow協議下發給數據平面的各個網絡轉發設備，建立數據平面的各網絡轉發設備與控制平面控制器的連接關系，減小控制平面處理時延。

3.如權利要求1或2所述的負載均衡方法，其特征在于，所述測量參數包括監測數據項目和頻率；若需測量的是網絡轉發設備向控制平面的請求數量，則將監測數據項目指定為Packet-In格式；若需測量的是網絡轉發設備各條流表的流量，則監測數據項目中還需包括流表項；若需測量的是網絡轉發設備各組流表的流量，則監測數據項目中還需包括具體的組流表項；若所需測量的表項并不存在于網絡轉發設備中，則返回錯誤并反饋錯誤原因；若能夠成功下發表項進行測量，則返回成功的指示信息；其中，Packet-in是OpenFlow協議中的一種數據包格式。

4.如權利要求1或2所述的負載均衡方法，其特征在于，所述步驟(2)中，采用M/M/1隊列模型來估算在給定的負載條件下，控制平面各控制器的響應時延；根據穩定匹配理論通過定義數據平面轉發設備與控制平面控制器之間的喜好程度關系來確定數據平面與控制平面的初始連接關系；根據合作博弈理論，以控制平面時延最小為目標來對初始連接關系進行優化，確定數據平面與控制平面的最佳連接關系。

5.如權利要求1或2所述的負載均衡方法，其特征在于，所述步驟(2)中，根據網絡物理拓撲關系為數據平面的各網絡轉發設備配置多個控制器作為備選，據所述最佳連接關系來從備選的控制器確定各網絡轉發設備對應的主控制器，以滿足容錯的需求。

6.如權利要求1或2所述的負載均衡方法，其特征在于，通過控制平面各控制器的應用程序接口將存在于數據平面各網絡轉發設備的流表表項發送給網絡管理者，以便于網絡管理者確定所需監測的表項。

7.如權利要求1或2所述的負載均衡方法，其特征在于，所述步驟(2)包括如下子步驟：

(2.1)獲取各個網絡轉發設備對控制平面所產生的負載信息，包括各個網絡轉發設備對控制平面的請求率R_i，各個控制器的處理能力C_j，各個轉發設備和控制器之間的距離d_ij，以及轉發設備i與控制器j之間的連接關系變量x_ij；

其中，x_ij為1表示轉發設備i與控制器j相連；x_ij為0表示轉發設備i與控制器j未相連；

(2.2)根據轉發設備與控制器之間相互的喜好程度參數，采用Deferred AcceptanceAlgorithm算法得到數據平面的轉發設備與控制平面的控制器之間的初始連接關系；

(2.3)根據合作博弈理論，以給定負載下整個控制平面的處理延遲最小為準則，優化所述初始連接關系，獲得轉發設備與控制器之間的最佳連接關系。

8.如權利要求7所述的負載均衡方法，其特征在于，整個控制平面的處理延遲為各個控制器時延的加權平均，即為