[發(fā)明專利]SDN中的節(jié)點(diǎn)退火方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710347930.8
• 申請(qǐng)日: 2017-05-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107241277A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪清;楊耀通;趙建軍;高麗蓉;方浩宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/803
• 分類號(hào): H04L12/803;H04L12/24;H04L12/937
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 劉國(guó)威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于下一代網(wǎng)絡(luò)控制與管理和軟件定義網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，是一種新穎的用于對(duì)軟件定義網(wǎng)絡(luò)合理分區(qū)以及控制器部署算法，涉及到一種在時(shí)延最小的情況下對(duì)軟件定義網(wǎng)絡(luò)整片網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分區(qū)，并保證每個(gè)控制器負(fù)載均衡的控制器部署算法。具體講,涉及SDN中的節(jié)點(diǎn)退火方法。

背景技術(shù)

軟件定義網(wǎng)絡(luò)(software-defined network，SDN)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。它的主要思想是數(shù)據(jù)平面和控制平面的分離，從而支持集中化的網(wǎng)絡(luò)控制。在這種結(jié)構(gòu)下，交換機(jī)只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，控制邏輯由控制器給出。

在廣泛使用的SDN方案Openflow中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)以流為單位，一個(gè)流根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)端口和協(xié)議類型等信息來(lái)進(jìn)行定義。Openflow交換機(jī)中存儲(chǔ)著多個(gè)流表來(lái)指導(dǎo)流的轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)數(shù)據(jù)流進(jìn)入Openflow交換機(jī)時(shí)，交換機(jī)會(huì)按照與該流匹配的流表項(xiàng)來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。如果交換機(jī)的流表中沒(méi)有與之匹配的轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)，則會(huì)向控制器發(fā)出查詢。控制器做出決策之后，再將新的流表項(xiàng)下發(fā)到交換機(jī)。這套機(jī)制使得管理者可以更方便地管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

與此同時(shí)，由于控制器負(fù)擔(dān)著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的工作，控制器的處理能力以及控制器與交換機(jī)之間通信的時(shí)延對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能有著重要的影響。然而，控制器的容量也是有限的，隨著SDN網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，一個(gè)控制器已經(jīng)負(fù)擔(dān)不了一個(gè)巨大的SDN網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)。這就要求SDN網(wǎng)絡(luò)有分布式的多個(gè)控制器來(lái)分擔(dān)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的壓力。

因此，為了使SDN網(wǎng)絡(luò)能夠正常工作而且效率更高，要在保證負(fù)載均衡的情況下，對(duì)整個(gè)SDN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理的控制器部署。

文獻(xiàn)[1]最早提出了控制器的部署問(wèn)題，使用平均時(shí)延和最大時(shí)延作為衡量指標(biāo)來(lái)分析控制器的部署問(wèn)題，并使用貪心算法對(duì)其求解。文獻(xiàn)[2]提出了K-critical算法，根據(jù)最大允許時(shí)延來(lái)計(jì)算所需控制器數(shù)量以及部署位置，但該文獻(xiàn)同樣沒(méi)有考慮控制器的負(fù)載均衡問(wèn)題。文獻(xiàn)[3]在使用譜聚類算法來(lái)解決這個(gè)WAN中的控制器部署問(wèn)題，其算法有一定的負(fù)載均衡效果。文獻(xiàn)[4]使用了粒子群算法來(lái)求解SDN的控制器部署問(wèn)題，同時(shí)考慮了時(shí)延和負(fù)載均衡。

模擬退火算法[5]是用來(lái)求解最優(yōu)化問(wèn)題的算法。它模擬了熱力學(xué)系統(tǒng)中的退火過(guò)程。它以一定的概率來(lái)接受一個(gè)比當(dāng)前解要差的解，因此有可能會(huì)跳出這個(gè)局部的最優(yōu)解，達(dá)到全局的最優(yōu)解。受到該算法的啟發(fā)，本發(fā)明提出了一種用于解決SDN控制器負(fù)載均衡問(wèn)題的算法，并將其命名為節(jié)點(diǎn)退火算法。

[1]HELLER B,SHERWOOD R,MCKEOWN N.The controller placement problem[C]//Proceedings of the First Workshop on Hot Topics in Software Defined Networks.ACM,2012:7-12

[2] Y, C,GARCIA A J.On the controller placement for designing a distributed SDN control layer[C]//Networking Conference,2014IFIP.IEEE,2014:1-9.

[3]Xiao P,Qu W,Qi H,et al.The SDN controller placement problem for WAN[C]//Ieee/cic International Conference on Communications in China.IEEE,2014:220-224.

[4]GAO C,WANG H,ZHU F,et al.A particle swarm optimization algorithm for controller placement problem in software defined network[C]//International Conference on Algorithms and Architectures for Parallel Processing.Springer International Publishing,2015:44-54

[5]Bertsimas D,Tsitsiklis J.Simulated Annealing[J].Statistical Science,1993,8(1):10-15。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提出一種SDN中的節(jié)點(diǎn)退火算法，保證控制器的負(fù)載均衡。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，SDN中的節(jié)點(diǎn)退火方法，步驟如下：