[发明专利]一种软件定义网络中分布式控制器的自适应选择方法

说明书

本发明公开了一种控制器的自适应选择方法包括：当交换机接收到新的流请求时，所述交换机随机向至少两个控制器发送探测指令，所述控制器接收到所述探测指令后评估各自的响应时延，并将评估结果返回给所述交换机，所述交换机接收到评估结果后，选择最小响应时延的控制器，并将所述流请求发送到该控制器。本发明实施例的控制器的选择方法，能够动态地平衡控制器之间的负载，克服了异构控制器条件下的性能波动的问题，有效地降低了控制器响应的尾部时延。

技术领域

本发明涉及软件定义网络领域，特别是指一种软件定义网络中分布式控制器的自适应选择方法。

背景技术

软件定义网络正在吸引着学术界和工业界越来越多的关注，它解耦了网络的数据平面和控制平面，使得重构网络的控制平面变得更加自由。在软件定义网络中，数据流按照下列步骤被处理。首先，在一个交换机接收到一个新的流以后，这个交换机产生一个流请求，然后将它发送给一台控制器。其次，控制器根据全局的网络视图计算一条路径为这条流。然后，控制器产生相应的流规则，并将它们安装到路径上的所有交换机。最后，路径上的每个交换机查询它的流表和基于匹配的规则执行相应的动作。上述在一个交换机和控制器之间的交互过程产生了流请求的响应时延。实际上，许多因素能够导致更长的时延分布的尾部。单个控制器的能力不是足够的来快速处理接收到的流请求，这些流请求仍然经历着响应的长尾时延。随着网络规模的增长，由于有大量的流请求需要处理，单个控制器不可避免的成为了性能的瓶颈。同时，控制器上部署了许多的应用，这进一步加剧了控制器的负载。

为了实现可扩展的控制平面，研究者们提出了基于多控制器的分布式控制器。其中，ONOS和OpenDaylight是两个代表性的分布式控制器。为了减少响应的尾部时延，它们寻求控制器到交换机的分配机制。也就是说，主动地给每一个交换机分配一个控制器，从而使得每一个控制器管理相同数量的交换机。然而，单位时间内交换机所产生的流请求的数量是动态变化的，每个交换机所产生的流请求的数量也是有差别的。因此，在这种设置下，传递低的响应时延以及使得时延分布的尾部更短仍然是有挑战的。实际上，控制器每单位时间内接收到的流请求的数目是不同的。控制器之间的负载不均衡导致了长尾的响应时延。而且，这种控制器到交换机的分配需要控制器之间的协同，则进一步加剧了控制器的负载。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种减轻控制器响应时延的方法。

基于上述目的本发明提供的一种软件定义网络中分布式控制器的自适应选择方法，包括：当交换机接收到新的流请求时，所述交换机随机向至少两个控制器发送探测指令，所述控制器接收到所述探测指令后评估各自的响应时延，并将评估结果返回给所述交换机，所述交换机接收到评估结果后，选择最小响应时延的控制器，并将所述流请求发送到该控制器。

进一步的，当接收到的流请求的数目低于预设值时，所述交换机单独的为每一条流选择一个控制器，当接收到的流请求的数目等于或者高于所述预设值时，将所述流请求分批，并为每一批流选择一个控制器。

进一步的，当为每一条流选择一个控制器时，所述交换机随机向至少两个控制器发送探测指令，所述控制器接收到所述探测指令后评估各自的响应时延，并将评估结果返回给所述交换机，所述交换机接收到评估结果后，选择最小响应时延的控制器，并将所述流请求发送到该控制器。

进一步的，当为每一批流选择一个控制器时，预先设定批尺寸δ，当交换接收到第一条流请求时，所述交换机随机向至少两个控制器发送探测指令，所述控制器接收到所述探测指令后评估各自的响应时延，并将评估结果返回给所述交换机，所述交换机接收到评估结果后，选择最小响应时延的控制器，并将所述流请求发送到该控制器，同时将之后接收到的δ-1条流请求也发送到该控制器，其中δ为大于等于2的正整数。

进一步的，所述控制器评估自身的响应时延的评估函数为：