[发明专利]基于SDN使用胖树拓扑结构的数据中心网络负载均衡方法

摘要

本发明公开了一种基于SDN使用胖树拓扑结构的数据中心网络负载均衡方法，它包括：能实时动态更新网络链路负载，从整个网络拓扑中在通信的任意两个主机之间搜索出一个子拓扑，然后从子拓扑中找出一条链路负载最小的路径。这条路径就是两个主机的通信路径。本发明考虑了整个拓扑链路负载情况，使用以链路负载和相关交换机的状态信息作为搜索权重的Dijkstra算法搜索链路负载最小的路径。本发明算法复杂度较低，在控制器端存储的信息比较少，保证网络通信质量，减少数据包的丢失率，增加网络吞吐量，保证了网络的负载均衡。

主权项

1.一种基于SDN使用胖树拓扑结构的数据中心网络负载均衡方法，其特征在于该方法包括以下步骤：第一步、在SDN网络启动和SDN网络控制器获得整个网络的胖树拓扑结构后，周期性检测更新每条链路上的链路负载情况；第二步、当网络中的任意两个主机将要通信时，源主机根据ARP协议及网络的胖树拓扑结构找到目的主机的物理MAC地址，在胖树拓扑结构下网络控制器分别从源主机和目的主机处自底向上搜索出一个子拓扑；第三步、使用Dijkstra算法，在子拓扑中找到一条负载最小的路径，网络控制器将该负载最小的路径下放到各交换机中，两个主机之间开始通信；其中，所述网络控制器分别从源主机和目的主机处自底向上搜索出一个子拓扑，具体为：两个主机通信时，源主机发送ARP数据包，交换机检查在交换机中是否存在转发此数据包的路径；如果没有，交换机就把此数据包封装一个PACKETIN数据包，把该数据包发送给网络控制器；网络控制器查询存储在控制器中的信息，找到与该PACKETIN数据包中目的主机IP对应的物理地址，然后控制器以此物理地址封装成一个ARP REPLY数据包返回给源主机；控制器根据源主机和目的主机物理地址，同时向上搜索，搜索开始时，初始化一个空集合s，每向上搜索一层，把这一层搜索到的交换机及与交换机相连的链路加入集合s中；同时判断在这一层搜索到的交换机是否相同，如果不相同，就继续向上搜索，直至在某一层，同时搜索到的交换机完全相同，搜索结束，所得的集合s就是两个通信主机之间的子拓扑；所述使用Dijkstra算法，在子拓扑中找到一条负载最小的路径，具体为：使用Dijkstra算法时，把链路负载情况和与此链路相关的交换机所有端口在4秒内收到的字节数作为算法中的权重；此算法在子拓扑中产生一条路径，该路径就是最终的两个主机之间的通信路径，此通信路径每隔4秒更新一次，保证整个网络负载均衡。