[发明专利]基于新流密度的软件定义网络控制器负载均衡方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于新流密度的软件定义网络控制器负载均衡方法及系统，该方法包括：计算过载控制器与所有控制器的平均负载的负载差值，将过载控制器管理的每个边缘交换机作为备选交换机及与其相临的每个备选控制器形成一个备选集合；如果每个备选集合的所有备选交换机向过载控制器请求计算新流路径的负载总和小于负载差值，将被过载控制器管理的、与所有备选交换机间传输新流数量最多且直接相连的交换机加入到备选交换机中；计算备选集合中的备选交换机改为由备选控制器管理时的所有控制器的负载方差，选择负载方差最小的备选集合，将备选交换机迁移为由备选控制器来管理。该方法能够实现降低过载控制器的负载，并实现多控制器间负载均衡。

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域，尤其涉及一种基于新流密度的软件定义网络控制器负载均衡方法及系统领域。

背景技术

软件定义网络将控制层与转发层解耦，控制平面的控制器主要完成网络数据报文转发路径计算和控制，并下发流表给数据平面的交换机。数据平面的交换机依据控制器下发的流表来转发数据。软件定义网络提供了可编程的接口，网络管理人员可以通过编程的方式根据自己具体业务来配置网络，从而灵活地管理网络。随着云计算与大数据的发展，网络规模空前增长，软件定义网络控制层的性能问题越来越受到研究人员的重视。对于小型网络来说，一般采用单一的控制器对整个网络进行集中控制。广域网中的交换机节点众多，将出现大量新流同时涌入各交换机的情况，而单一控制器处理能力有限，无法及时处理转发设备发送的大量计算新流路径请求，因此在广域网中采取多控制器架构部署软件定义网络。在流量动态变化的网络中容易导致多控制器之间负载分布不均衡的问题：部分控制器由于负载过高，处理交换机请求的速率变慢，严重影响了新流从客户端发送到服务端的时延，降低了网络的性能；而有的控制器处于空闲状态，资源被严重浪费。

现有的软件定义网络多控制的负载均衡方法主要采用将过载交换机管理的部分交换机迁移给其它控制器管理，但是没有充分考虑迁移后的软件定义网络所有控制器间的负载均衡度。面向软件定义网络所有控制器间负载均衡度的多控制器负载均衡具有重要的研究意义和实用价值。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种基于新流密度的软件定义网络控制器负载均衡方法。

第一方面，本发明实施例提供一种基于新流密度的软件定义网络控制器负载均衡方法，包括：对计算新流路径的负载超过阈值的过载控制器，计算所述过载控制器与所有控制器的平均负载的负载差值，将所述过载控制器管理的每个边缘交换机作为备选交换机、与所述边缘交换机相临的每个控制器作为备选控制器形成一个备选集合；考虑每个备选集合，如果所述备选集合的所有备选交换机向所述过载控制器请求计算新流路径的负载总和小于所述负载差值，将被所述过载控制器管理的、与所述所有备选交换机间传输新流数量最多且直接相连的交换机加入到所述备选交换机中，直至所述所有备选交换机向所述过载控制器请求计算新流路径的负载总和不小于所述负载差值；考虑每个备选集合，计算所述备选集合中的备选交换机改为由所述备选集合中的备选控制器管理时的所有控制器的负载方差，选择负载方差最小且所述备选控制器的负载不超过阈值的备选集合，将所述备选交换机迁移为由所述备选控制器来管理。

进一步地，与所述边缘交换机相临的每个控制器，包括：

所述边缘交换机与所述相临的每个控制器管理的交换机有链路相连。

进一步地，将所述备选交换机迁移为由所述备选控制器来管理，包括：

配置过载控制器、备选交换机、备选控制器，将所述备选交换机改变为由所述备选控制器进行管理，所述备选交换机在有新流到达时，不再向所述过载控制器而是向所述备选控制器发送计算新流路径的请求，由所述备选控制器计算新流路径并向所述备选交换机下发流规则。

进一步地，该方法还包括如下一种或多种：

软件定义网络根控制器计算所有其它控制器的负载，并计算选择使负载方差最小的备选集合，完成将所述备选集合的备选交换机迁移为由所述备选集合的备选控制器管理；