[发明专利]一种面向软件定义网络的服务器负载均衡方法

权利要求书

1.一种面向软件定义网络的服务器负载均衡方法，其特征在于：依次包括以下步骤：

(1)端口检测模块定期统计出各服务器连接的SDN交换机端口实时流量，计算出流量速率和下一个测试时间点的端口预测流速；

(2)端口流速分析模块分析从端口检测模块得到的各端口流量速率，判断是否需要进行负载调度；

(3)负载均衡模块负责新用户的访问请求以及对流速失衡服务器集群的负载调度，SDN控制器添加流表与指定的服务器建立新的会话或修改流表将原有的会话调配给指定的服务器；

所述步骤(2)的具体方法为：

(2.1)端口流速分析模块分析从端口检测模块得到的流量速率，计算出各端口流速的平均值方差VarianceSp eed(t)、标准差σ_portspeed(t)；通过比较各端口的流速值portspeed(i,t)计算出各端口占用的最大流速MaxPortspeed(t)；将最大流速MaxPortspeed(t)和各端口流速的平均值标准差σ_portspeed(t)作为参数，根据统计学中的z分数法计算出流速失衡值P(t)；根据当前流速值和流速预测值计算出混合流速值Q(i,t)；

(2.2)根据网络的实际需求设置P(t)阈值PThreshold和带宽阈值BwThreshold，当P(t)值达到P(t)阈值PThreshold或最大流速MaxPortspeed(t)达到带宽阈值BwThreshold时，服务器集群需要进行负载调度；

其中，i表示SDN交换机的第i个端口，t表示当前的t时刻。

2.根据权利要求1所述的面向软件定义网络的服务器负载均衡方法，其特征在于：所述步骤(1)的具体方法为：

(1.1)SDN控制器通过端口检测模块定期向网络内的所有SDN交换机发送端口统计请求消息获取端口信息，SDN交换机通过安全信道将端口统计应答消息发送给SDN控制器，控制器通过连接服务器各交换机端口的应答消息收集到每个端口的实时流量并计算出每个端口的流速portspeed(i,t)，其中i表示SDN交换机的第i个端口；

(1.2)根据每个服务器连接端口的流速portspeed(i,t)，使用统计学中的一次指数平滑法计算出下一个测试时间点的端口预测流速F(i,t+1)；

其中，i表示SDN交换机的第i个端口，t表示当前的t时刻。

3.根据权利要求1所述的面向软件定义网络的服务器负载均衡方法，其特征在于：所述步骤(3)的具体方法为：

(3.1)当有新的主机访问服务器集群时，负载均衡模块选择混合流速值Q(i,t)最小的端口作为指定端口；负载均衡模块每隔15s根据端口流速分析模块的结果信息进行判断，若服务器集群需要进行负载均衡，将具有最小混合流速值Q(i,t)的端口设为指定端口；

(3.2)SDN控制器给指定的SDN交换机端口下发流表，在主机和指定服务器间建立会话或将原有的会话同步到指定服务器，实现对服务器集群的负载均衡。

4.根据权利要求2所述的面向软件定义网络的服务器负载均衡方法，其特征在于：所述步骤(1.1)中每个端口流速portspeed(i,t)的确定方法为：

(1.1.1)确定流速portspeed(i,t)：

portspeed(i,t)＝(portstraffic(i,t)-portstraffic(i,t-1))/intervaltime，

其中portstraffic(i,t)表示t时刻的i端口流量值,portstraffic(i,t-1)表示t-1时刻的i端口流量值,intervaltime表示两个测试时间点的间隔。

5.根据权利要求2所述的面向软件定义网络的服务器负载均衡方法，其特征在于：所述步骤(1.2)中下一个测试时间点的端口预测流速F(i,t+1)的确定方法为：

(1.2.1)使用统计学中的一次指数平滑法确定下一个测试时间点端口流速预测值F(i,t+1)：

其中portspeed(i,t)为t时刻的流速值、F(i,t)为t-1时刻的流速预测值，其中第1个时间段的流速预测值和第1个时间段的流速值相等，α为平滑常数，取值范围为[0,1]。

6.根据权利要求1所述的面向软件定义网络的服务器负载均衡方法，其特征在于：所述步骤(2.1)中P(t)值的确定方法为：

(2.1.1)通过每个端口的流速值portspeed(i,t)确定各端口流速的平均值最大流速MaxPortspeed(t)：

其中为所有端口的流速和，假设有n个端口；

(2.1.2)通过每个端口的流速值portspeed(i,t)和端口流速的平均值确定各端口流速的方差VarianceSp eed(t)、标准差σ_portspeed(t)：

(2.1.3)将端口最大流速MaxPortspeed(t)和各端口流速的平均值标准差σ_portspeed(t)作为参数，根据统计学中的z分数法确定P(t)值：

z分数是统计学中用来计算一个给定分数距离平均数多少个标准差，以标准差为单位来表示一个分数在团体中所处位置的相对位置量数；

(2.1.4)利用端口流速值portspeed(i,t)和端口流速预测值F(i,t+1)确定各端口的混合流速值Q(i,t)：

Q(i,t)＝β*portspeed(i,t)+(1-β)*F(i,t+1)，1≤i≤n

其中portspeed(i,t)为各端口流速值，F(i,t+1)为各端口在下一个测试时间点的流速预测值，β的选择根据具体情况而定，β越大，Q(i,t)的值更多的受到当前流速的影响；β越小，Q(i,t)的值更多的受到流速预测值的影响。