[發明專利]流量調度方法以及相關裝置

有效

• 申請號: 202011079310.9
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112437012B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 張嬌;王澤南;魏浩然;潘恬;黃韜;劉韻潔
• 申請（專利權）人: 網絡通信與安全紫金山實驗室;北京郵電大學
• 主分類號: H04L45/7453
• 分類號: H04L45/7453;H04L45/74;H04L67/1031;H04L67/1029;H04L67/1004;H04L41/0894;H04L41/0816
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種流量調度方法、VNF集群縮擴容方法以及相關裝置，屬于通信技術領域，其中一種流量調度方法，包括：網絡控制器獲取進入交換機的全部數據包數量，并從大流流表獲取第一流表項的數據；VNF管理器獲取每個VNF實例的狀態；網絡控制器和VNF管理器將收集上來的信息會匯總到編排器中，編排器根據預設的算法計算最佳的大流調度策略；網絡控制器向大流流表下發所述第二流表項，當第二組數據包進入交換機時，所述第二組數據包與所述第二流表項進行匹配；該方法從流量中的流大小分布出發，提出使用流表來精確調度大流，這種方式能夠在大規模場景下面對海量流量時，實現集群內部實例的負載均衡，同時降低流遷移和實例縮擴容帶來的開銷。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種流量調度方法以及相關裝置。

背景技術

在運營商或者企業網絡中，通常部署這各種類型的網絡功能，例如防火墻、負載均衡器、網絡地址轉換器等，這些設備能幫助增強網絡的功能及安全性。然而，由于不同功能的網絡功能設備通常都是專用的硬件，不同硬件設備之間的差異，使得企業或運營商在部署、更新、維護的過程中需要大量的開銷和投入。面對日益上升的維護和運維開銷，NFV(NetworkFunctionVirtualization，網絡功能虛擬化)技術應運而生，通過將網絡功能與硬件設備解耦，將網絡功能都通過軟件實現，使其能夠運行在標準通用服務器上，這種方式極大地降低了企業或運營商對網絡中網絡功能設備的維護難度和開銷。

NFV使得網絡功能業務的部署變得靈活、快速、具有高可擴展性。此外，通過將多個NFV組成一個集群，該VNF集群可以服務海量的網絡流量，同時，該集群可以根據流量的大小進行動態縮擴容，提高了集群中資源的利用率。然而，將多個VNF組成集群來對流量進行處理的過程中也面臨著諸多挑戰和問題。首先，由于流量的動態性，VNF集群需要根據流量的大小進行動態地縮擴容，在滿足流量需求的同時盡可能地提高資源利用率。其次，在VNF集群進行縮擴容的過程中，流量需要同時在VNF實例之間被動態地調度，在優化流量調度的同時，需要考慮流量調度帶來的開銷。目前，在一個VNF集群內部協同集群的縮擴容和流量調度仍然是一個開放的問題。

現有的在一個VNF集群內部協同集群縮擴容和流量調度的工作還比較少，目前只存在兩種方案。第一種方案是在云數據中心中普遍使用的方法，稱之為Hash，即通過預設的規則對集群的縮擴容進行管理，然后使用Hash(哈希)在集群內部對流量進行調度。第二種方案是在提出的，稱之為OFM。OFM對VNF集群進行了建模，通過模型求得的最優解來決定集群的縮擴容和流量調度策略，在對流量進行調度時，是基于流量來實現對流量的精確調度。但這種兩張方案都存在缺點。

Hash方案主要是通過Hash對流量進行調度，這種方式主要存在兩點缺點。首先Hash不能均衡VNF實例之間的負載?，F有的網絡中的流量存在大小流分布，Hash近似隨機的調度方式容易將多條大流同時調度到同一個VNF上，造成該VNF實例負載過高，從而造成丟包，降低了服務質量。而那些只被調度了小流的VNF實例存在負載過低的情況，從而使得資源利用率降低。Hash方案的第二個不足在于，其不能與VNF集群縮擴容策略良好的配合，導致大量的流調度開銷。在VNF集群縮擴容的過程中，Hash方案會造成大量流的被動遷移。這種現象是由于Hash的機制造成的，Hash在計算每條流所流向的VNF實例時，需要用到的一個參數是VNF集群中總的實例數量，當VNF集群進行縮擴容時，該參數的值會發生變化，從而導致每條流流向的VNF實例發生變化。由于在VNF集群內部，流遷移會帶來開銷，而Hash在每一個集群縮擴容中都會使得將近全部的流進行遷移，從而導致大量的流開銷。