[发明专利]一种面向节点请求可靠性的SDN控制器部署方法

说明书

本发明公开了一种面向节点请求可靠性的SDN控制器部署方法，包括：定义单链路失效故障情况下平均节点请求丢失数的可靠性性能指标；部署控制器的过程为首先假设在所有节点所在位置上均部署一个控制器，然后将多余的控制器依次移除，直到控制器个数减少到指定的数量；在每次移除一个控制器时，选择移除能够使网络获得最小平均节点请求丢失数的控制器。本发明能降低平均节点请求丢失数，从而在单链路失效故障情况下提高节点请求的可靠性，降低平均流表项安装请求通信延迟，降低交换机平均转发的流表项安装请求数，降低交换机的平均负载，提高网络的稳定性和安全性。

技术领域

本发明涉及软件定义网络的控制器部署领域，特别是涉及面向节点流表项安装请求可靠性优化的软件定义网络控制器部署方法。

背景技术

目前使用最广泛的网络是基于TCP/IP体系架构的因特网。负责存储转发数据的路由器和交换机等设备上的协议都是基于分布式合作的方式进行工作，导致了现有网络在可扩展性、可管理性、可升级性以及可靠性等方面存在诸多的问题。SDN即软件定义网络，作为一种新型的网络架构为改变现有网络中的种种局限性带来了希望，软件定义网络中数据层面和控制层面分离的网络架构使其具有良好的动态性、可管理性以及可扩展性。为了使SDN节点保持有效工作，需要保证控制器及时响应接收到的节点流表项安装请求。链路失效会导致节点发送的请求无法到达控制器，从而控制器无法响应请求，节点无法正常完成网络数据的转发。为了弥补广域网中单控制器在处理能力、带宽以及I/O等资源的局限性，在广域网中常采用多个物理控制器组成的逻辑集中控制层面来管理整个网络。在部署控制器时，可靠性以及交换机和控制器之间的通信延迟等性能都是十分重要的考量指标。

目前软件定义网络中控制器的部署策略主要有：面向交换机和控制器之间的通信延迟性能，主要优化节点和控制器之间的平均通信延迟或最大通信延迟；面向可靠性，主要提高节点和控制器之间路径鲁棒性、为节点配置冗余控制器或备份控制路径等；面向控制器之间的负载均衡，主要优化所有控制器处理的流表项安装请求负载差值；综合优化能耗、负载动态变化以及经济代价等。这些策略在部署控制器时往往致力于提高节点与其映射控制器之间的连接可靠性或者降低二者之间的通信延迟，忽略了节点向控制器发送的流表项安装请求数，即不同的交换机在单位时间会产生不同数量的流表项安装请求。使用这些策略部署控制器后，会因为单链路失效故障导致大量的节点请求无法发送到控制器，从而导致大量的数据流在节点处无法转发，进而降低了网络的可靠性和吞吐量。

发明内容

本发明为克服现有技术存在的不足之处，提出一种面向节点请求可靠性的SDN控制器部署方法，以期能降低平均节点请求丢失数，从而在单链路失效故障情况下提高节点请求的可靠性。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种面向节点请求可靠性的SDN控制器部署方法，其特点是应用于存在单链路失效故障的SDN中，所述SDN中存在N个节点和K个控制器，向自身映射的控制器所发送的节点请求即为流表项安装请求，以最小平均节点请求的丢失数作为所述节点请求的可靠性，则所述SDN控制器部署方法是按如下步骤进行：

步骤1、假设在N个节点所在位置上均部署一个控制器，并将每个节点映射到自身所在位置的控制器上；

步骤2、将所述SDN中当前剩余控制器所组成的集合记为C＝{c₁,c₂,…,c_k,…,c_|C|}，c_k表示任意第k个控制器，|C|表示当前剩余控制器的总数，且|C|≥K，从当前剩余控制器集合C中移除一个控制器，使得所述SDN的平均节点请求的丢失数最小；

步骤2.1、初始化k＝1；