[發明專利]基于軟件定義網絡的動態負載均衡方法

有效

• 申請號: 202110286203.1
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113067863B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 張崗山;張晨光;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: H04L67/1004
• 分類號: H04L67/1004;H04L67/1008
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;黎漢華

1.一種基于軟件定義網絡的動態負載均衡方法，其特征在于，包括如下：

(1)構建初始的數據中心網絡N，其包括：SDN控制器、sFlow收集器、OpenFlow交換機、P個客戶端和Q個服務器，其中P≥2，Q≥2；

(2)收集網絡狀態以及服務器的負載信息：

(2a)OpenFlow交換機獲取網絡中的流量狀態，通過sFlow協議上報給sFlow收集器；sFlow收集器分析收到的sFlow數據包，產生全網流量信息；sFlow收集器通過sFlow協議向SDN控制器報告流量信息，SDN控制器得到全網流量IP地址的精確規模；

(2b)安裝在服務器上的sFlow代理軟件測量得出服務器的負載信息和能力信息之后，通過sFlow協議發送給sFlow收集器，sFlow收集器將負載信息和能力信息報告給SDN控制器；

(3)生成通配符規則，并獲得源IP地址數量：

(3a)SDN控制器中的負載均衡模塊以二叉樹的形式表示二進制數字組合的IP地址前綴，每個葉子節點對應一個IP地址前綴即為一個通配符規則；

(3b)負載均衡模塊尋找IP地址分布于通配符規則中的請求，統計有效的源IP地址數量；

(4)計算服務器權值：

(4a)SDN控制器得到服務器的負載信息之后計算服務器s的負載L(s)；

(4b)SDN控制器得到服務器的能力信息之后計算服務器s的總處理能力C(s)；

(4c)SDN控制器計算服務器s當前剩余處理能力CC(s)：

CC(s)＝C(s)*(1-L(s)/C(s))，

其中，C(s)表示服務器s的總處理能力，L(s)表示服務器s的負載；

(4d)SDN控制器計算服務器s的當前權值W(s)：

(5)SDN控制器劃分客戶端請求，將流量分配給指定的服務器：

(5a)將各通配符規則按照其中的IP地址數量進行排序，依據服務器權值將各通配符規則劃分至Q個服務器中；

(5b)負載均衡模塊將各子網中包含的請求分配給服務器權值與其匹配的服務器，生成各子網請求的流表項，并將流表項下發至OpenFlow交換機，引導客戶端的請求分配到各個服務器上；

(6)SDN控制器重新分配流量至服務器：

通過比較服務器的負載L(s)，判斷服務器集群中的各服務器是否已經負載均衡：若各服務器的負載L(s)無巨大差異，則完成此次流量的調度，若SDN控制器的網絡測量模塊監測到服務器之間的負載有很大差異，或時間超出了默認調度周期，則返回(3)，重新進行流量分配，直到各服務器負載均衡。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，(4a)中計算服務器s的負載L(s)，通過如下公式進行：

L(s)＝w₁L(CPU)+w₂L(mem)+w₃L(band)+w₄L(disk)，

其中，L(CPU)表示CPU使用率，L(mem)表示內存利用率，L(band)表示帶寬使用率，L(disk)表示磁盤I/O利用率，w₁表示CPU使用率對負載的影響程度，w₂表示內存利用率對負載的影響程度，w₃表示帶寬使用率對負載的影響程度，w₄表示磁盤I/O利用率對負載的影響程度，且

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，(4b)中計算服務器s的總處理能力C(s)，通過如下公式進行：

C(s)＝r₁C(CPU)+r₂C(mem)+r₃C(band)+r₄C(disk)，

其中，C(CPU)表示CPU頻率，C(mem)表示內存大小，C(band)表示網絡吞吐量，C(disk)表示磁盤I/O速度，r₁表示CPU頻率與服務器總處理能力的相關系數，r₂表示內存大小與服務器總處理能力的相關系數，r₃表示網絡吞吐量與服務器總處理能力的相關系數，r₄表示磁盤I/O速度與服務器總處理能力的相關系數，且