[发明专利]一种软件定义网络弹性控制器部署方法

说明书

本发明涉及一种软件定义网络弹性控制器部署方法，属于通信网络技术领域。该方法包括以下步骤：S1建模控制器故障及切换模型；S2建模网络总能耗；S3建模主控制器与交换机间通信能耗；S4建模主控制器间通信能耗；S5建模主控制器与备份控制器间通信能耗；S6建模控制器关联标识符限制条件；S7建模交换机时延限制条件；S8建模控制器负载限制条件；S9在满足交换机、主控制器及备份控制器限制条件下,基于网络总能耗最小化确定控制器部署策略。本发明可以在综合考虑控制器故障、控制器负载、交换机时延等限制条件下，优化确定SDN控制器部署策略，从而实现网络总能耗最小化。

技术领域

本发明属于通信网络技术领域，涉及一种软件定义网络弹性控制器部署方法。

背景技术

软件定义网络(Software Defined Networking，SDN)是一种新型的网络架构，其特点在于具有松耦合的数据平面和控制平面、支持逻辑上集中化的网络控制、灵活开放的编程接口。在SDN网络中，逻辑上集中的控制平面根据网络全局资源、网络视图等实现对数据平面的全局调配和优化，数据平面仅需根据流表项负责数据转发等功能。位于网络控制平面的SDN控制器需执行网络底层链路发现、网络拓扑管理、数据转发策略制定、表项下发等功能，因此，控制器在SDN架构中起着至关重要的作用。

利用多控制器集群化部署，SDN网络将能够避免单一的控制器引起的处理能力不足和控制器故障等网络扩展性问题。通过将多个SDN控制器部署在网络不同物理区域，能够有效地改善交换机传输延迟，提升网络性能。如何优化部署SDN控制器以实现网络性能优化是SDN相关研究亟待解决的重要问题之一。此外，若控制器发生故障，与其关联的交换机将失去网络连接，导致业务传输性能严重下降。通过为交换机关联的当前控制器(也称主控制器)部署备份控制器，在主控制器发生故障时，将其关联的交换机切换至备份控制器，可有效缓解因主控制器故障导致的网络性能下降等问题。

目前已有研究考虑SDN控制器可能发生故障，研究主控制器及备份控制器部署问题。文献[M.Tanha,D.Sajjadi and J.Pan,Enduring Node Failures through ResilientController Placement for Software Defined Networks,2016 IEEE GlobalCommunications Conference(GLOBECOM)]提出一种具有物理分布的冗余控制器弹性控制平面的设计，综合考虑了交换机时延及控制器容量，但该方法未考虑网络中冗余控制器能耗及控制器间通信开销等。文献[B.P.R.Killi and S.V.Rao,Capacitated NextController Placement in Software Defined Networks,2017 IEEE Transactions onNetwork and Service Management]考虑控制器的可靠性及容量，提出了一种对控制器故障提前规避的控制器部署方法。文献[Y.Hu,T.Luo,N.C.Beaulieu andC.Deng,The Energy-Aware Controller Placement Problem in Software Defined Networks,2017 IEEECommunications Letters]提出一种以最小化控制链路能耗为目标的控制器部署方法，但未具体建模链路能耗和考虑控制器故障等问题。

综上所述，针对SDN网络中控制器可能发生故障的实际场景，如何综合考虑控制器容量、交换机时延及控制器故障概率等因素，实现SDN弹性控制器部署是亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种软件定义网络弹性控制器部署方法

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种软件定义网络弹性控制器部署方法，包括以下步骤：

S1：建模控制器故障及切换模型；