[发明专利]一种大象数据流处理方法、装置、P4交换机及介质

说明书

本发明公开了一种大象数据流处理方法、装置、P4及计算机可读存储介质，所述大象数据流处理方法由P4交换机执行，包括以下步骤：当检测到下行传输链路的吞吐量大于预设阈值时，检测所述下行传输链路对应的转发队列上的大象数据流；根据预定义P4配置文件下发的流表及流条目删除特征，将所述大象数据流分裂成至少两个老鼠数据流；其中，所述流条目删除特征用于更改所述大象数据流的传输链路；根据链路优化算法从所有下行传输链路中选择至少两个下一跳P4交换机中负载最小的P4交换机，以分别转发所述老鼠数据流，运用P4技术在P4交换机上实现可编程处理大象数据流，从而避免网络拥塞，提高网络吞吐量，减小网络时延，同时也减少了SDN控制器的运行负荷。

技术领域

本发明涉及通信网络技术领域，尤其涉及一种大象数据流处理方法、装置、P4交换机及计算机可读存储介质。

背景技术

SDN是一种将网络控制和转发功能分离的新型架构，它使网络具备直接编程能力，并为应用程序和服务提供抽象的底层基础设施。在SDN运行网络架构中，包括SDN控制器、交换机及目的终端，OpenFlow起源于斯坦福大学的Clean Slate项目组，由Nick McKeown等人于2008年在ACM SIGCOMM发表详细阐述此概念的论文。OpenFlow协议作为使用最普遍的分离控制平面和数据平面的SDN南向接口，自OpenFlow1.0发布以来，目前已经演进到1.5版本,其中匹配域的个数从1.0版本的12元组变为1.3版本的40个，最后到1.5版本的45个匹配域，其匹配域数目随着新版本支持特性的更新而不断增加。但OpenFlow并不支持弹性地增加匹配域，每增加一个匹配域就需要重新编写控制器和交换机两端的协议栈以及交换机的数据包处理逻辑，这无疑增加了交换机设计的难度，也严重影响Open Flow协议的版本稳定性，影响OpenFlow的推广。尽管其不同版本的规范支持越来越多的头部协议字段，更多层次的规则表以增加交换机的可编程性和灵活性，但仍不能满足网络发展的需求。

随着大数据和云计算的发展，网络的规模不断地扩大，会出现拥塞问题、延迟时间长和低吞吐量问题。Benson等人发现80％的流小于10KB(老鼠流)，而10％的流则具有大量数据或生存周期长(大象流)，网络中大象流数量少于网络流数量的10％，但却占网络流量的80％，研究发现在网络交换机出口端的队列中老鼠流经常在大象流后面，从而造成长时间的队列延迟，为了高效管理网络，对大象流的识别和指定合适的转发策略是十分重要的。

现有技术对大象数据流的处理方式通常是在传输网络发生拥塞时，获取大象数据流，并基于一计算规则计算各个链路或者转发路径的负载率，然后根据计算结果改变大象数据流的转发路径，诸如通过动态计算多路径的权重的加权多路径路由算法，根据路径权重改变大象流的路径，从而减少网络负载。

在实现本发明实施例的过程中，发明人发现：现有技术的做法对大象数据流的传输路径进行更改，虽然在一定程度上避免了网络拥塞，但网络拥塞问题的主要是由带宽资源和交换机设备处理能力有限等原因造成的，改变大象流的传输链路并不能充分保证解决网络拥塞问题，同时也造成目标路径上老鼠流的发送延迟，导致时延的增加，同时不能充分利用网络上空闲的链路资源，而且现有技术的做法是在SDN控制器上进行了，严重影响SDN控制器的正常运行效率。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种大象数据流处理方法、装置、P4交换机及计算机可读存储介质，通过P4语言编程在交换机上实现大象数据流处理，避免网络拥塞，提高网络吞吐量，减小网络时延，也减少SDN运行网络中SDN控制器的运行负载。

第一方面，本发明实施例提供了一种大象数据流处理方法，所述大象数据流处理方法由P4交换机执行，并包括以下步骤：

当检测到下行传输链路的吞吐量大于预设阈值时，检测所述下行传输链路对应的转发队列上的大象数据流；