[發明專利]面向網絡虛擬化的多粒度QoS控制方法

有效

• 申請號: 201910177868.1
• 申請日: 2019-03-10
• 公開（公告）號: CN109831393B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 張崗山;郭寶華;趙林靖;劉炯;馮磊;吳煒
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L47/2425
• 分類號: H04L47/2425;H04L47/2408;H04L47/6275;H04L47/6295;H04L47/80;H04L41/5022
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;黎漢華

1.一種面向網絡虛擬化的多粒度QoS控制方法，其特征在于，包括如下：

(1)在SDN控制器中創建IP平衡二叉樹；實現如下：

(1a)將多組包含key和value的數據用于生成多個結點，其中key為二進制IP地址轉換成的十進制整數，value為IP地址所屬的IP集合IPSi，i為IP集合的編號，范圍為任意非負整數；

(1b)根據key值的大小對各結點排序后創建出IP平衡二叉樹；

(2)在SDN控制器中創建虛擬子網配置文件，即配置N種虛擬子網VSN，并為每種虛擬子網配置對應的QoS策略；實現如下：

(2a)配置N種虛擬子網VSN，每種虛擬子網由兩個IP集合組合表示成VSNx＝{IPSi,IPSj}，其中x為虛擬子網編號，范圍為0到N-1，i和j為IP集合編號，范圍為任意非負整數，且i等于j；

(2b)為每種虛擬子網配置對應的QoS策略，該QoS策略包括虛擬子網的通信優先級P，以及設置虛擬子網中通過的立即轉發業務CS的通信帶寬權值w1、快速轉發業務EF的通信帶寬權值w2、確保轉發業務AF的通信帶寬權值w3和盡力轉發業務BE的通信帶寬權值w4，并規定各業務的通信優先級為CSEFAFBE；

(3)根據虛擬子網配置文件中的N種虛擬子網在SDN交換機中配置隊列：

為每種虛擬子網配置立即轉發業務CS、快速轉發業務EF、確保轉發業務AF和盡力轉發業務BE四種業務隊列，并將每個隊列編號X:Y，其中X表示虛擬子網編號，范圍為0到N-1，Y表示業務類型編號，Y為1對應CS業務、Y為2對應EF業務、Y為3對應AF業務和Y為4對應BE業務；

(4)為到達SDN交換機的分組匹配流表：

在網絡流的一個分組到達SDN交換機后，將分組的源IP、目的IP、源端口、目的端口和傳輸協議這五元組與該交換機中所有流表的匹配域中的五元組進行匹配，如果匹配到五元組相同的流表，則跳轉(8)，否則，執行(5)；

(5)為分組的網絡流匹配虛擬子網：

(5a)SDN交換機將分組通過OpenFlow協議的OFPT_PACKET_IN消息發送到SDN控制器；

(5b)SDN控制器將分組的源IP和目的IP轉換成十進制整數，并在IP平衡二叉樹中分別查找分組的源IP匹配的IP集合和目的IP匹配的IP集合：

對于源IP，若查找到匹配的IP集合，則記錄該源IP匹配的IP集合IPSi，若未查找到匹配的IP集合，則將該源IP匹配的IP集合IPSi默認記錄為IPS0；

對于目的IP，若查找到匹配的IP集合，則記錄該目的IP匹配的IP集合IPSj，若未查找到匹配的IP集合，則將該目的IP匹配的IP集合IPSj默認記錄為IPS0；

(5c)將記錄的兩個IP集合組合成一個虛擬子網VSN＝{IPSi,IPSj}，i和j為IP集合編號，范圍為任意非負整數，且i等于j；

(5d)在虛擬子網配置文件中查找與該虛擬子網VSN＝{IPSi,IPSj}匹配的虛擬子網VSNx，若未匹配到虛擬子網則記為VSN0，并記錄該分組的網絡流歸屬的虛擬子網編號X；

(6)取分組IP頭部的TOS字段數據，并判斷前3bit數據的值，為分組的網絡流匹配業務類型，并記錄該分組的網絡流匹配的業務類型編號Y：

若前3bit數據的值為001，則該分組的網絡流匹配為CS類型業務，

若前3bit數據的值為010，則該分組的網絡流匹配為EF類型業務，

若前3bit數據的值為011，則該分組的網絡流匹配為AF類型業務，

若前3bit數據的值為其他值，則該分組的網絡流匹配為BE類型業務；

(7)為分組的網絡流生成流表并發送到SDN交換機；

(8)根據流表的動作域，SDN交換機將分組發送到編號為X:Y的隊列；

(9)多粒度QoS控制隊列調度策略為各隊列中的分組提供調度服務：

(9a)在網絡級粒度下，為編號X的N個虛擬子網配置一個嚴格優先級PQ調度器，根據各虛擬子網QoS策略中配置的通信優先級P的大小為不同的虛擬子網提供調度服務：

若分組到達的虛擬子網的通信優先級大于當前正在進行調度服務的虛擬子網的通信優先級，則PQ調度器將為更大通信優先級的虛擬子網提供調度服務；

若分組到達的虛擬子網的通信優先級不大于當前正在進行調度服務的虛擬子網的通信優先級，則PQ調度器將為當前正在進行調度服務的虛擬子網完成調度服務后繼續為更小通信優先級的虛擬子網提供調度服務；

(9b)在業務級粒度下，為同一虛擬子網的編號Y的CS、EF、AF和BE四個業務隊列配置一個差額加權輪詢DWRR調度器，該調度器按照各業務的通信優先級輪流為CS、EF、AF和BE業務隊列提供調度服務，并且在每一輪調度服務中，將根據交換機出口總帶寬B和各業務隊列的通信帶寬權值，為CS業務隊列調度不超過w1*B字節的分組，為EF業務隊列調度不超過w2*B字節的分組，為AF業務隊列調度不超過w3*B字節的分組，為BE業務隊列調度不超過w4*B字節的分組；

(10)各業務隊列中經過調度的分組，將由SDN交換機的網卡轉發離開SDN交換機。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述(7)的具體實現如下：

(7a)SDN控制器為分組的網絡流生成一張流表，并設置流表的匹配域為該分組的源IP、目的IP、源端口、目的端口和傳輸協議這五元組，設置流表的動作域為將分組發送到編號為X:Y的隊列；

(7b)SDN控制器通過OpenFlow協議的OFPT_PACKET_OUT消息，將該流表發送到SDN交換機。