[发明专利]基于软件定义网络架构降低全网数据流转发延迟的方法

说明书

本发明涉及一种基于软件定义网络(SDN)架构降低全网数据流转发延迟的方法，属于计算机网络技术领域。降低全网数据流的转发延迟对于服务提供商和最终用户都是至关重要的。本发明提出的基于SDN架构降低全网数据流转发延迟的方法具体如下：首先根据控制器中的数据流信息和链路信息，路由方案确定数据流的转发路径，其次根据控制器中的数据流信息和链路信息以及路由方案得到的转发路径，带宽分配方案对网络带宽资源进行调度和合理分配，最后根据得到的带宽分配方式，更新控制器中的信息，作为后续路由方案的依据。该方法将路由方案与流调度进行有效的结合，使其能够在多项式时间内为新加入的数据流寻找一条有益于全网延迟的转发路径和相应的带宽分配方式。对比现有的技术，传输效率和在期望时间内可完成的数据流数目都有很明显的提升。

技术领域

本发明涉及一种基于软件定义网络(SDN)架构降低全网数据流转发延迟的方法，属于计算机网络技术领域。

背景技术

为了提高网络服务的效率和获得更好的用户体验，降低全网数据流的转发延迟变得刻不容缓。

路由和流调度是两种常见的提高全网数据流转发效率的方法，然而在现有研究中，出于对计算复杂度的考虑，路由和调度的研究往往是相互独立的：在路由方案中，调度方案常常被忽略；而在调度方案中，转发路径通常被认为是已知条件。不可否认的是，路由和流调度相互合作有助于更好的降低数据流传输延迟。路由方案不仅可以帮助数据流选择一条更加快速的转发路径，而且可以帮助数据流避开拥塞的链路，给自身争取更多带宽资源。流调度方案则在转发路径确定的情况下，对受到影响的数据流增加保护，同时尽可能降低新加入的数据流的传输延迟，让实时性高的数据流获得更多的带宽资源，保证更多数据流能够在期望时间内完成传输。新加入的数据流和受影响的数据流信息进行更新，更新后的信息作为后续路由方案的依据。

发明内容

本发明的目的是为了降低整个网络中所有数据流的转发延迟而提出一种基于SDN架构的降低全网数据流转发延迟的方法。

本发明是通过下述技术方案实现的：

本方案用N＝{V,E}表示一个网络，其中V是网络节点集合，包括网络N中的交换机和路由器，E表示网络N中的链路集合，同时用fSet表示数据流集合，eSet表示链路集合。而一条数据流则是一个应用中一次传输的通信数据，用一个五元组F＝{M,B,T,L,P}表示，其中M表示数据流F未传输的数据量，B表示数据流F拥有的带宽，T表示数据流F五元组上次更新的时间，L是数据流F的剩余期望完成时间，始终为正，P则表示数据流F的转发路径。假设要为一条数据流f_c＝{M_c,B_c,T_c,L_c,P_c}寻找转发路径。用S表示网络中现有占用转发路径P_c的数据流，即受到新数据流影响的流的集合，d_i和d_i'分别是S中的某一数据流f_i在新的数据流进入网络前后的剩余估计完成时间；d_c表示数据流f_c的剩余估计完成时间。

基于SDN架构降低全网数据流转发延迟的方法，具体实现步骤如下：

步骤1、寻找一条转发路径，具体操作如下：

步骤1.1、初始化候选解集合cset，最优解optS，当前解curS。

令候选解集合cset为空集，SDN架构中的openflow控制器运行迪杰斯特拉算法(Dijkstra算法)得到的原始解origS设为最优解optS，初始化当前解curS为一个仅包含源交换机sDot的解。

步骤1.2、扩展候选解集合cset。