[发明专利]一种软件定义网络中控制平面的负载均衡方法及系统

权利要求书

1.一种软件定义网络中控制平面的负载均衡方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据网络管理者给定的测量参数将流表项下发至软件定义网络的数据平面的网络转发设备，配置所述网络转发设备需要上传至软件定义网络的控制平面的数据及频率；

(2)根据从数据平面所收集到的流量信息，获取数据平面的各个网络转发设备对控制平面所产生的负载；以给定负载条件下控制平面控制器的响应时延最短为准则，确定控制平面与数据平面的最佳连接关系；根据所述最佳连接关系来确定各个网络转发设备对应的主控制器。

2.如权利要求1所述的负载均衡方法，其特征在于，还包括如下步骤：

(3)将所述最佳连接关系通过OpenFlow协议下发给数据平面的各个网络转发设备，建立数据平面的各网络转发设备与控制平面控制器的连接关系，减小控制平面处理时延。

3.如权利要求1或2所述的负载均衡方法，其特征在于，所述测量参数包括监测数据项目和频率；若需测量的是网络转发设备向控制平面的请求数量，则将监测数据项目指定为Packet-In格式；若需测量的是网络转发设备各条流表的流量，则监测数据项目中还需包括流表项；若需测量的是网络转发设备各组流表的流量，则监测数据项目中还需包括具体的组流表项；若所需测量的表项并不存在于网络转发设备中，则返回错误并反馈错误原因；若能够成功下发表项进行测量，则返回成功的指示信息；其中，Packet-in是OpenFlow协议中的一种数据包格式。

4.如权利要求1或2所述的负载均衡方法，其特征在于，所述步骤(2)中，采用M/M/1队列模型来估算在给定的负载条件下，控制平面各控制器的响应时延；根据稳定匹配理论通过定义数据平面转发设备与控制平面控制器之间的喜好程度关系来确定数据平面与控制平面的初始连接关系；根据合作博弈理论，以控制平面时延最小为目标来对初始连接关系进行优化，确定数据平面与控制平面的最佳连接关系。

5.如权利要求1或2所述的负载均衡方法，其特征在于，所述步骤(2)中，根据网络物理拓扑关系为数据平面的各网络转发设备配置多个控制器作为备选，据所述最佳连接关系来从备选的控制器确定各网络转发设备对应的主控制器，以满足容错的需求。

6.如权利要求1或2所述的负载均衡方法，其特征在于，通过控制平面各控制器的应用程序接口将存在于数据平面各网络转发设备的流表表项发送给网络管理者，以便于网络管理者确定所需监测的表项。

7.如权利要求1或2所述的负载均衡方法，其特征在于，所述步骤(2)包括如下子步骤：

(2.1)获取各个网络转发设备对控制平面所产生的负载信息，包括各个网络转发设备对控制平面的请求率R_i，各个控制器的处理能力C_j，各个转发设备和控制器之间的距离d_ij，以及转发设备i与控制器j之间的连接关系变量x_ij；

其中，x_ij为1表示转发设备i与控制器j相连；x_ij为0表示转发设备i与控制器j未相连；

(2.2)根据转发设备与控制器之间相互的喜好程度参数，采用Deferred AcceptanceAlgorithm算法得到数据平面的转发设备与控制平面的控制器之间的初始连接关系；

(2.3)根据合作博弈理论，以给定负载下整个控制平面的处理延迟最小为准则，优化所述初始连接关系，获得转发设备与控制器之间的最佳连接关系。

8.如权利要求7所述的负载均衡方法，其特征在于，整个控制平面的处理延迟为各个控制器时延的加权平均，即为