[发明专利]一种面向多流共存的SDN网络多链路故障恢复方法及系统

说明书

本发明涉及一种面向多流共存的SDN网络多链路故障恢复方法及系统，其中的方法包括：当监测到SDN网络中发生链路故障时，获取所有故障链路的起点、终点及所有中断数据流的原路径和带宽需求，更新网络拓扑并计算当前正常链路的可用带宽；基于当前网络拓扑和可用带宽，为中断数据流计算重路由路径；根据重路由路径生成流表项，并安装到相应的交换机，完成中断数据流的重路由。本发明适用于SDN网络中有多条链路故障且每条故障链路上有多条数据流经过的场景，以最小化控制器与交换机的通信成本为目标，通过分解原优化问题为多个可并行执行的子问题，实现故障的快速恢复，减少流表项的安装费用，缩短服务中断时间,保证数据流的连贯性，提高SDN网络的性能。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种面向多流共存的SDN网络多链路故障恢复方法及系统。

背景技术

SDN(软件定义网络，Software Defined Network)是一种新型的网络架构模型，它的主要特性是控制功能与转发功能分离，将传统网络设备中的控制功能解耦，形成一个集中式的控制平面。SDN网络具有实时获取网络拓扑并监测网络状态的特征，可对网络路由进行复杂而精细的控制。

链路故障是网络中经常遇到的问题，一年内的发生概率为30％。在传统网络中当链路发生故障时，由路由器根据正常的网络拓扑重建路由路径并更新路由表，而在SDN网络中故障恢复策略由控制器做出，当前SDN网络的故障恢复存在两种方法：备份机制和恢复机制。

备份机制，既由网络管理员指定哪些链路是易发生故障的链路，当网络中有新流到达且流路由经过故障链路时，由控制器为该流计算两条路径：一条工作路径，一条备份路径，然后将这两条路径对应的流表安装在相应的交换机上。当链路发生故障工作路径失效时，交换机迅速启动安装在其上的备份路径流规则，这种方法省去了控制器和交换机的信息交互，能实现故障的快速恢复，但是需要在交换机上存储备用的流表项，会带来较多的交换机存储资源开销。

恢复机制，既当控制器监测到某条链路发生故障时，由控制器为故障链路重新计算一条替代路径，然后生成替代路径的流规则并安装在相应的交换机上，将流重路由到替代路径上，这个过程会涉及到控制器和交换机的信息交互，相比备份机制来说，会产生更多的恢复时间。但是，即使对于已有备份路径的网络中，大量数据流的备份路径可能发生冲突，备份路径也可能发生故障，因此，及时快速地将网络恢复到正常状态是一个非常重要的问题。

目前针对SDN网络链路故障恢复的解决方案大多是针对单条链路故障的场景，方法为追溯到故障链路的起点和终点选择这两点之间的最短路径或者是选出这两点之间的所有路径再从中选择优化路径；关于多条链路故障的研究也仅限于只有一条数据流中断的场景。目前已有的方法仅适用于小型网络或者简单的单链路故障，尚未见到考虑多条链路故障且存在多条中断数据流的场景，这种现状距离真实的网络环境相差较远，无法实现多流共存时多条链路故障的快速恢复。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种面向多流共存的SDN网络多链路故障恢复方法及系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种面向多流共存的SDN网络多链路故障恢复方法，包括：

步骤1、当监测到SDN网络发生链路故障时，获取所有故障链路的起点和终点及所有中断数据流的原路径和带宽需求，更新网络拓扑并计算当前正常链路的可用带宽；

步骤2、基于当前所述网络拓扑和所述可用带宽，为所述中断数据流计算重路由路径，其中，所述计算的过程以安装流表项的数量最少为目标函数，将所述中断数据流的原路径的源点和目的点分别作为所述重路由路径的起点和终点，以所述重路由路径的起点只有流出流量、终点只有进入流量、中间节点满足流量守恒为等式约束条件、以所述重路由路径的带宽需求小于所述当前正常链路的可用带宽为不等式约束条件；

步骤3、根据所述重路由路径生成流表项，并将所述流表项安装到相应的交换机，完成所述中断数据流的重路由。