[發(fā)明專利]一種面向節(jié)點請求可靠性的SDN控制器部署方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710568701.9
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107347023B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樊玉琦;歐陽濤;夏永烽
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/803
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發(fā)明公開了一種面向節(jié)點請求可靠性的SDN控制器部署方法，包括：定義單鏈路失效故障情況下平均節(jié)點請求丟失數(shù)的可靠性性能指標；部署控制器的過程為首先假設(shè)在所有節(jié)點所在位置上均部署一個控制器，然后將多余的控制器依次移除，直到控制器個數(shù)減少到指定的數(shù)量；在每次移除一個控制器時，選擇移除能夠使網(wǎng)絡(luò)獲得最小平均節(jié)點請求丟失數(shù)的控制器。本發(fā)明能降低平均節(jié)點請求丟失數(shù)，從而在單鏈路失效故障情況下提高節(jié)點請求的可靠性，降低平均流表項安裝請求通信延遲，降低交換機平均轉(zhuǎn)發(fā)的流表項安裝請求數(shù)，降低交換機的平均負載，提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軟件定義網(wǎng)絡(luò)的控制器部署領(lǐng)域，特別是涉及面向節(jié)點流表項安裝請求可靠性優(yōu)化的軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器部署方法。

背景技術(shù)

目前使用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)是基于TCP/IP體系架構(gòu)的因特網(wǎng)。負責(zé)存儲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的路由器和交換機等設(shè)備上的協(xié)議都是基于分布式合作的方式進行工作，導(dǎo)致了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)在可擴展性、可管理性、可升級性以及可靠性等方面存在諸多的問題。SDN即軟件定義網(wǎng)絡(luò)，作為一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的種種局限性帶來了希望，軟件定義網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)層面和控制層面分離的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使其具有良好的動態(tài)性、可管理性以及可擴展性。為了使SDN節(jié)點保持有效工作，需要保證控制器及時響應(yīng)接收到的節(jié)點流表項安裝請求。鏈路失效會導(dǎo)致節(jié)點發(fā)送的請求無法到達控制器，從而控制器無法響應(yīng)請求，節(jié)點無法正常完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。為了彌補廣域網(wǎng)中單控制器在處理能力、帶寬以及I/O等資源的局限性，在廣域網(wǎng)中常采用多個物理控制器組成的邏輯集中控制層面來管理整個網(wǎng)絡(luò)。在部署控制器時，可靠性以及交換機和控制器之間的通信延遲等性能都是十分重要的考量指標。

目前軟件定義網(wǎng)絡(luò)中控制器的部署策略主要有：面向交換機和控制器之間的通信延遲性能，主要優(yōu)化節(jié)點和控制器之間的平均通信延遲或最大通信延遲；面向可靠性，主要提高節(jié)點和控制器之間路徑魯棒性、為節(jié)點配置冗余控制器或備份控制路徑等；面向控制器之間的負載均衡，主要優(yōu)化所有控制器處理的流表項安裝請求負載差值；綜合優(yōu)化能耗、負載動態(tài)變化以及經(jīng)濟代價等。這些策略在部署控制器時往往致力于提高節(jié)點與其映射控制器之間的連接可靠性或者降低二者之間的通信延遲，忽略了節(jié)點向控制器發(fā)送的流表項安裝請求數(shù)，即不同的交換機在單位時間會產(chǎn)生不同數(shù)量的流表項安裝請求。使用這些策略部署控制器后，會因為單鏈路失效故障導(dǎo)致大量的節(jié)點請求無法發(fā)送到控制器，從而導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)流在節(jié)點處無法轉(zhuǎn)發(fā)，進而降低了網(wǎng)絡(luò)的可靠性和吞吐量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提出一種面向節(jié)點請求可靠性的SDN控制器部署方法，以期能降低平均節(jié)點請求丟失數(shù)，從而在單鏈路失效故障情況下提高節(jié)點請求的可靠性。

本發(fā)明為達到上述發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種面向節(jié)點請求可靠性的SDN控制器部署方法，其特點是應(yīng)用于存在單鏈路失效故障的SDN中，所述SDN中存在N個節(jié)點和K個控制器，向自身映射的控制器所發(fā)送的節(jié)點請求即為流表項安裝請求，以最小平均節(jié)點請求的丟失數(shù)作為所述節(jié)點請求的可靠性，則所述SDN控制器部署方法是按如下步驟進行：

步驟1、假設(shè)在N個節(jié)點所在位置上均部署一個控制器，并將每個節(jié)點映射到自身所在位置的控制器上；

步驟2、將所述SDN中當前剩余控制器所組成的集合記為C＝{c₁,c₂,…,c_k,…,c_|C|}，c_k表示任意第k個控制器，|C|表示當前剩余控制器的總數(shù)，且|C|≥K，從當前剩余控制器集合C中移除一個控制器，使得所述SDN的平均節(jié)點請求的丟失數(shù)最小；

步驟2.1、初始化k＝1；