[發明專利]一種工業實時網絡中基于價格機制的多路徑負載均衡方法

有效

• 申請號: 201711150780.8
• 申請日: 2017-11-18
• 公開（公告）號: CN107959633B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 諸葛斌;蔡佳琪;王偉明;傅晗文;李向陽
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: H04L12/801
• 分類號: H04L12/801;H04L12/803;H04L12/751;H04L12/729;H04L12/727;H04L12/721;H04L12/707
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

1.一種工業實時網絡中基于價格機制的多路徑負載均衡方法，其特征在于，包括以下步驟：

A1.RYU控制器發送數據包到所有OpenFlow交換機，感知網絡全局拓撲；具體為：RYU控制器將LLDP數據包封裝在Packet-Out消息里，并發送到所有OpenFlow交換機上，交換機接收到消息后轉發給相連設備，相連設備把LLDP數據包封裝在Packet-In消息里發送給RYU控制器；RYU控制器遍歷交換機信息列表，確定全局環境中的每條可用路徑，再遍歷每條可用路徑，獲取每條可用路徑的價格，將所有鏈路信息匯聚之后得到網絡全局拓撲；

A2.RYU控制器利用OpenFlow協議實時監測網絡帶寬、網絡時延參數；

A3.通過KSP算法從可行路徑中計算出k條最短路徑作為備選路徑；

A4.以路徑價格和流量負載為評估因素并設置權重，對k條備選路徑進行鏈路評估，選出當前鏈路狀態最優的一條作為轉發路徑，狀態次優的一條作為預留路徑；具體為：使用KSP算法選出k條最優路徑后，對這k條路徑進行綜合評估并排列出優先級；首先確定路徑價格和流量負載為評估因素；然后對各個因素建立關系矩陣，根據每個因素的重要程度來設置每個因素的權重，權重之和為1；最后計算出每條路徑的評估值，根據評估值排列出優先級，分別確定一條轉發路徑和一條預留路徑；預留路徑是指在選擇價格路徑時，提前購買一條優質路徑作為預留，當控制器所在路口傳輸出現問題時，立即切換到預留路徑，保證數據傳輸的實時可靠性；

A5.RYU控制器將當前網絡流的轉發路徑，即轉發策略下發給對應交換機的流表；

A6.RYU控制器實時監控鏈路狀態，當鏈路利用率大于閾值時，再次選擇除當前路徑以外的最優路徑，并下發流表至交換機；具體為：RYU控制器實時監測網絡帶寬，當鏈路帶寬達到閾值時，將鏈路信息返回并進行下一步的處理，閾值可根據實際情況自行指定；當鏈路實時傳輸帶寬超過閾值時，重新選擇除去該鏈路后的優先級最高的另一條路徑，若重新選擇的路徑的剩余帶寬大于當前鏈路剩余帶寬，則對當前正在傳輸的大數據流進行重路由，將這些大數據流重路由至新的鏈路上；若不滿足條件，則保持路徑不變，直到滿足條件為止；最后選擇出新的轉發路徑后重新將流表下發至OpenFlow交換機。

2.如權利要求1所述的一種工業實時網絡中基于價格機制的多路徑負載均衡方法，其特征在于，所述的步驟A2具體為：RYU控制器通過OpenFlow協議獲取交換機各個端口的統計信息，對各網絡設備端口流量和流表項流量進行監控，周期性的獲取到流量帶寬的相關信息；通過取交換機之間發送報文時延的平均值來得到網絡時延。

3.如權利要求1所述的一種工業實時網絡中基于價格機制的多路徑負載均衡方法，其特征在于，所述的步驟A3具體為：首先利用Dijkstra算法算出第1條最短路徑P(1)，然后在此基礎上依次算出其他的k-1條最短路徑；在求P(i+1)時，將P(i)上除了終止節點外的所有節點都視為偏離節點，并計算每個偏離節點到終止節點的最短路徑，再與之前的P(i)上起始節點到偏離節點的路徑拼接，構成候選路徑，進而求得最短偏離路徑；最終計算出k條最短路徑。