[發明專利]軟件定義網絡控制器混合映射方法

有效

• 申請號: 202010098692.3
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111294406B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 徐宏力;楊旭煒;范興鵬;黃劉生;劉建春
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學蘇州研究院
• 主分類號: H04L49/25
• 分類號: H04L49/25;H04L67/1008
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴;丁浩秋

本發明公開了一種軟件定義網絡控制器混合映射方法，在多個控制器的軟件定義網絡場景下，為部分交換機選擇一個控制器映射，這些交換機被稱為SM交換機，這個控制器負責管理所有SM交換機發送的請求；并為其他交換機同時選擇多個控制器同時映射，這些交換機被稱為MM交換機，MM交換機在收到新的數據流時，按照預先分配的權重為多個控制器分配處理請求；控制器處理完某條數據流的請求時，與其他映射到此交換機的控制器同步狀態信息。本發明可以通過調整各交換機、控制器映射的權重分配從而均衡控制器間負載。克服了傳統控制器映射的高切換延遲、控制器負載不均勻、同步代價高等缺點，通過對數據請求的合理調度提高控制平面的資源利用率，避免控制器擁塞。

技術領域

本發明屬于軟件定義網絡控制平面技術領域，具體地涉及一種軟件定義網絡（Software Defined Network，SDN）中的控制器混合映射方法。

背景技術

由于現有網絡架構的控制平面和數據平面集中在設備中，不斷增多的協議使得網絡設備變得更加臃腫而難以管理。這催生了軟件定義網絡（Software Defined Network，SDN）的產生。SDN是一種基于軟件的網絡架構，它的核心思想是將網絡數據轉發平面和控制管理平面分離。控制平面和數據平面分離的這種架構使得網絡傳輸設備的功能變得簡單，只需要負責轉發數據，所有設備的控制功能全部抽離出來集中在上層的一個叫控制器的設備中。在這樣的架構下，網絡管理員和科研工作者只需要在控制器上進行編程就可以對網絡進行管理、配置以及研究。SDN不僅使得網絡的管理控制變得靈活可擴展同時提高了網絡的傳輸性能。

SDN交換機收集到新的數據流流時，會查找交換機上面的流表項。如果查到數據流對應的規則，則按照表項進行轉發或其他操作。如果沒有查到相應的表項，則需要生成一條packet-in請求，將其發送給控制器，由控制器進行決策，并以流表項的形式下發給交換機。

由于網絡的規模越來越大，數據流量越來越多。單個控制器已經無法滿足SDN的需求，因此SDN中通常有多個控制器，組成控制器集群共同管理網絡的數據平面，交換機具體由某個控制器管理也稱為該交換機與控制器間存在一個映射。

現有的控制器映射方法有兩種：

（1）單映射方式：每個交換機只映射一個控制器，該控制器負責處理所有來自該交換機的數據流；單映射方式具體分為兩類。A.靜態模式：該模式下交換機和控制器的映射是固定的，不會變化，這種模式由于數據流的動態性，會造成嚴重的控制器負載不均衡，部分控制器過于擁塞，部分控制器過于空閑；B.動態模式：各交換機映射的控制器可以在網絡運行時，根據各控制器負載情況靈活調整，該方案的切換需要重新建立交換機與控制器的連接，會造成很高的切換延遲。

（2）多映射方式：每個交換機同時映射多個控制器，將一個交換機產生的所有數據請求分配給任意一個控制器，控制器在處理完請求時，需要實時地與其他控制器同步狀態信息，這種方式會造成嚴重的控制開銷。

發明內容

針對上述存在的技術問題，本發明提出了一種軟件定義網絡控制器混合映射方法，該方法對部分交換機采用單映射，同時為部分交換機采用多映射，可以根據控制器的負載動態調整各映射的權重。從而均衡地使用控制器負載，避免控制器擁塞，并保證低的控制器同步代價。

本發明的技術方案是：

一種軟件定義網絡控制器混合映射方法，包括以下步驟：

S01：根據預設算法在全網的接入交換機中選擇至少一個交換機作為SM交換機，將SM交換機與單個控制器進行映射，SM交換機為新到達的數據流生成請求并全部發送給唯一映射的控制器；

S02：將全網中所有交換機中剩下的交換機作為MM交換機，將MM交換機與多個控制器同時進行映射，所述MM交換機為每個映射的控制器分配權重，所述MM交換機為新到達的數據流生成請求并根據數據請求的哈希值以及各控制器對應的權重值選擇一個映射的控制器發送；