[发明专利]基于改进的萤火虫算法的SDN多控制器部署方法及系统

说明书

本公开提出了基于改进的萤火虫算法的SDN多控制器部署方法及系统，设整个SDN交换机网络中有K个控制器，N个交换机，且每个交换机只有唯一的一个控制器控制；定义控制器与交换机的平均控制时延为所有交换机到为其分配的控制器时延的平均值，并将该平均值作为目标函数；基于该平均值获得吸引度函数，并以实际负载利用率在控制器的最大和最小负载利用率之间作为约束条件；利用改进的萤火虫算法求解目标函数，其中，对每一只萤火虫i，根据吸引度公式，确定目标萤火虫，并按照步长公式进行移动，求解萤火虫的位置，确定每个交换机所属的控制器，实现多控制器部署。

技术领域

本公开涉及网络技术领域，特别是涉及基于改进的萤火虫算法的SDN多控制器部署方法及系统。

背景技术

随着通信技术的不断发展，互联网用户的数量在不断增长，越来越多的服务要求对延迟，丢包率和数据速率提出了更高挑战，使传统网络架构暴露越来越多的问题。在这种情况下，SDN网络应运而生。SDN从数据平面解耦出控制平面，采用集中控制的方式提高网络的控制能力。控制平面由控制器组成，负责管理整个网络；而数据平面由简化的交换机组成，交换机负责数据包的转发，该架构使得网络易于管理和升级，SDN网络结构参见附图2所示。

对于大型网络，单个控制器的管理难以满足所有交换机的需求。同时，单个控制器一旦发生了故障，就会造成整个网络的瘫痪，其代价之大，使得在SDN网络中分布式部署多个控制器成为主流的解决方案。部署多个控制器，可以显著提高大规模SDN网络的控制能力，但是控制器的数量决定了网络的成本，交换机与控制器的部署方案很大程度上影响整体网络的性能。软件定义网络中的多控制器部署问题有Heller提出“Heller,B.,R.Sherwood and N.Mckeown,The controller placement problem.Acm SigcommComputer Communication Review,2012.42(4):p.473-478”，主要考虑节点间的平均时延以及控制器的负载均衡，文献“Lange,S.,et al.,Heuristic Approaches to theController Placement Problem in Large Scale SDN Networks.IEEE Transactions onNetworkService Management,2017.12(1):p.4-17.”使用模拟退火算法来解决SDN多控制器部署问题，而文献“Gao,C.,et al.,A Particle Swarm Optimization Algorithm forController Placement Problem in Software Defined Network.2015.”使用的是粒子群算法。

萤火虫算法(Firefly Algorithm)是Yang等人于2010年提出的一种元启发式智能优化算法，文献包括“X.S.Yang,Firefly algorithm,levy flights and globaloptimization,in Research and Development in Intelligent SystemsXXVI.Springer,2010,pp.209-218.”及“Yang,X.S.,Firefly Algorithm,Stochastic TestFunctions and Design Optimisation.International Journal of Bio-InspiredComputation,2010.2(2):p.78-84(7).”。它模拟了自然界中，萤火虫利用荧光来进行求偶觅食的行为。与其它的智能优化算法相比，该算法易于实现、操作简单，在许多领域已经成功地应用。

发明内容

本说明书实施方式的目的是提供基于改进的萤火虫算法的SDN多控制器部署方法，能够保证时延最低且负载均衡。

本说明书实施方式提供基于改进的萤火虫算法的SDN多控制器部署方法，通过以下技术方案实现：

包括：