[發明專利]基于SDN的微服務負載均衡方法

有效

• 申請號: 201811453579.1
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109587071B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 姜偉;潘邵芹;賴英旭;莊俊璽;田原
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H04L47/125
• 分類號: H04L47/125;H04L67/51
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

基于SDN的微服務負載均衡方法，屬于軟件定義網絡技術領域。本發明將SDN網絡引入微服務框架，利用SDN的全局網絡視圖和對網絡流精細化的控制能力，為微服務調用提供更精細化的負載均衡能力。通過虛ip改寫技術、調用鏈路分析技術，基于調用鏈路的整體負載情況，進行負載均衡計算，將負載均衡策略轉換成網絡轉發的流表形式，實現對調用方無感知的高效率負載均衡。

技術領域

本專利涉及一種基于SDN的微服務負載均衡方法，屬于軟件定義網絡技術領域。

背景技術

微服務是互聯網分布式服務設計的新理念，通過服務拆分成細粒度、功能獨立的微服務模塊，達到功能解耦，服務獨立演進的能力。但在微服務部署中，負載均衡一般由調用端實現，調用端通過服務發現機制獲取所有提供服務的服務器ip地址，通過隨機請求、round robin等方式實現負載均衡。但是這種負載均衡沒有考慮整體網絡的轉發效率情況，也沒有綜合考慮一個服務調用鏈路中的每個調用節點的負載均衡情況。

發明內容

本專利提供了一種能夠對微服務整個調用鏈路進行負載均衡決策的方法。本專利系統包括SDN控制器、SDN交換機、應用服務器；SDN控制器通過OpenFlow協議與所有SDN交換機相連，應用服務器與SDN交換機相連，所述SDN控制器包括OpenFlow接口模塊、服務注冊與發現模塊、主機狀態管理模塊、調用鏈路分析模塊、負載均衡計算模塊；

其中，OpenFlow接口模塊用于接收、處理并響應SDN交換機上傳到控制器的流路徑請求；

服務注冊與發現模塊用于：服務提供者向SDN控制器注冊自己提供的服務；服務調用者通過服務標識，向SDN控制器請求服務提供方的ip地址，用于發起網絡通信；

主機狀態管理模塊用于維護各個服務提供方的在線狀態與資源負載情況；

調用鏈路分析模塊用于獲取服務之間的依賴關系，以便能夠基于整個調用鏈路進行負載均衡考量；

負載均衡計算模塊用于為服務調用規劃合適的轉發路徑，綜合考慮調用鏈路中每個服務器、每個網絡鏈路的狀態，計算出路徑并生成相應的流表下發到SDN交換機。

具體步驟包括：

步驟1.服務提供方啟動時，向服務注冊與發現模塊進行注冊，將自己的信息與提供的服務標識注冊到服務注冊與發現模塊；

步驟2.服務調用方發起服務調用時，向服務注冊與發現模塊進行服務發現請求，將服務標識轉換成ip地址；

步驟3.服務注冊與發現模塊響應服務調用方發起的服務發現請求，返回一個虛ip，虛ip不屬于任何一個服務提供方，這樣服務調用方只需要知道該虛ip能夠進行服務調用即可，無需負責負載均衡策略，在網絡轉發的過程中由SDN控制器決定負載均衡策略；

步驟4.服務調用方發起服務請求，服務請求的網絡數據包以虛ip作為目的ip地址；

步驟5.SDN交換機收到網絡請求數據包，通過packet in消息的方式向SDN控制器請求流表；

步驟6.SDN控制器收到packet in消息后，向服務注冊模塊查詢提供服務的ip列表，需要將虛ip改寫成真實服務器ip，以便完成正常的網絡流轉發，ip改寫的依據是負載均衡模塊進行的全鏈路負載均衡分析做出的路徑轉發決策。SDN控制器將提供服務的ip列表傳遞給負載均衡計算模塊，負載均衡模塊根據調用鏈路分析模塊生成的結果進行路徑計算、生成流表，其中流表項包括ip改寫的邏輯和數據包轉發的邏輯；SDN控制器在處理服務調用請求的同時，調用鏈路分析模塊會解析并維護調用方與被調用方的服務依賴關系，用于全鏈路負載均衡計算。