[发明专利]一种基于启发式算法的动态多因子路径计算方法

说明书

本发明公开一种基于启发式算法的动态多因子路径计算方法，其中，该方法包括：由BGP‑LS实时采集路由消息，叠加基础数据后生成二/三层混合路由拓扑，利用SPF算法预生成当前拓扑结构下的最短路径；在有计算请求时，首先检查基于SPF的最短路径是否满足当前所有的约束条件；当基于SPF的最短路径不满足当前所有的约束条件时，以路径作为起始条件，调用启发式算法进行优化迭代，在改变尽可能少的前提下找到满足当前所有约束条件的最优路径。该方法在每次路径计算时不需要重算不可复用全网路径，占用资源较低，利于横向扩展；基于启发函数进行路径计算，方便路径约束因子的组合或修改。

技术领域

本发明涉及隧道路径管理领域，尤其是一种基于启发式算法的动态多因子路径计算方法。

背景技术

实现SDN(软件定义网络)架构能力，将原本设备侧的路径计算和管理能力延伸到控制器侧，可以在控制器上直接对隧道路径进行管理。在MPLS(多标签分组交换)协议中，路径不限于路由表走出的最短路径，而是可以通过任意约束条件计算或显式指定，增加了路径计算的复杂性。此外，控制器相当于以一己之力承担了原本全网各路由节点上自身路径计算的能力，可能有很高的计算负载。综合考虑，需要控制器侧的路径计算能够以较少的资源快速响应大批量的计算请求。

当前最常用的路由路径计算算法是Dijkstra算法(SPF最短路径算法)，该算法在堆优化的情况下单源复杂度为O((V+E)log(V))，全源复杂度为O(V(V+E)log(V))，对于简单的最短路径需求而言，是效率最高的算法之一。但是，该算法不能适配网络变化，任意微小的路由变化都会造成全网全节点上的路径重算，即常见的路由震荡-收敛过程。对于一般的IP业务路由而言，网络变化不是很频繁，大多数时候相当于在静态拓扑结构上寻找最短路径，该算法通过一次重算生成该结构下的静态路由路径，足以满足需求。在MPLS-TE(基于多标签分组交换的流量工程)路径计算过程中，不同的输入条件代表着不同的可用节点或链路，相当于每次计算都要触发全网重收敛，对于单条路径计算的需求而言，这种计算量过于庞大，不适合横向扩展。

发明内容

为解决当前最常用的路由路径计算算法存在的上述问题，本发明提供一种基于启发式算法的动态多因子路径计算方法，在控制器侧实现多种约束条件组合情况下的快速MPLS-TE隧道路径计算。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

在本发明一实施例中，提出了一种基于启发式算法的动态多因子路径计算方法，该方法包括：

由BGP-LS实时采集路由消息，叠加基础数据后生成二/三层混合路由拓扑，利用SPF算法预生成当前拓扑结构下的最短路径；

在有计算请求时，首先检查基于SPF的最短路径是否满足当前所有的约束条件；当基于SPF的最短路径不满足当前所有的约束条件时，以路径作为起始条件，调用启发式算法进行优化迭代，在改变尽可能少的前提下找到满足当前所有约束条件的最优路径。

进一步地，该方法还包括：

在有批量计算请求时，并行对各个请求进行迭代优化，然后汇总可用路径，并同步或异步输出。

进一步地，约束条件为路由距离、端到端时延、利用率、丢包率、流量占用、保留带宽和亲和平面的属性约束，以及必经节点/链路和避让节点/链路的路径约束中的一种或多种条件的组合。

进一步地，启发式算法使用蚁群算法实现。

进一步地，启发式算法以端到端基于SPF的最短路径作为起始输入条件，该路径上每一跳节点权重为200％，其它方向权重为100％。

进一步地，启发式算法流程包括：

逐跳验证约束条件，从不满足约束条件的节点开始，根据路径权重，随机选择备选方向，检查备选方向是否同时满足可以指向目标和匹配约束两个条件；