[发明专利]一种基于SDN数据中心网络的大象流路径监控调度方法

说明书

本发明公开了一种基于SDN数据中心网络的大象流路径监控调度方法，具体过程为：交换机接收到数据流时，若为大象流则封装成Packet_in消息上报给控制器；控制器采用路径评估方法为大象流选取一条路径进行传输，并且将大象流所经路径上的链路添加到链路监控表中；控制器定期检查链路监控表中每条链路的负载情况，当某条链路的负载超过一定阈值时，选取一条大象流调度到其它路径上，并且更新链路监控表；同时，控制器根据链路监控表中各路径的负载情况，对链路检测周期进行动态调整。本发明能够在信令开销和控制器收集的链路状态信息的有效性之间做一个权衡，减小因链路状态信息更新不及时造成的链路拥塞问题，同时节约控制器的计算资源，减小信令开销。

技术领域

本发明涉及数据中心网络的技术领域，尤其是指一种基于SDN数据中心网络的大象流路径监控调度方法。

背景技术

随着云计算等技术的兴起，数据中心在近几年得到了工业界和学术界的广泛关注。通过对真实数据中心网络中的流量进行统计和分析表明，数据中心网络中存在两种不同类型的流量，分别称为老鼠流和大象流。其中，老鼠流在数据中心网络中的数量巨大，占比达到80％，但却携带不超过10％的数据量，持续时间较短，老鼠流通常由网页搜索引擎等应用产生，对传输时延有一定的要求；大象流在数据中心网络中的数量占比较小，不超过20％，但却携带超过90％的数据量，持续时间较长，大象流通常由文件传输和备份等应用产生，对传输的带宽有一定的要求；大象流通常是造成网络拥塞的主要原因，因此，如何对大象流进行有效调度是避免网络拥塞，保障服务质量的关键。

随着软件定义网络(Software Defined Networking，SDN)新型网络技术的发展，不少研究人员将SDN的网络架构运用在数据中心网络中，提出分布式和集中式结合的调度方法，在一定程度上减小了老鼠流的传输时延和丢包率，并且获得大象流在吞吐量上更好的表现。然而，目前的大多数方法仍然存在着以下几个问题：大多数方法在为大象流选取路径时，通常只采用了链路剩余带宽作为路径的评估指标，而SDN控制器收集的链路剩余带宽具有瞬时性，当大象流到达率比较频繁时，会因下一个检测周期还未达到，链路状态信息得不到及时更新而将大象流分配到链路负载较高的路径，造成链路拥塞问题；此外，SDN控制器大多数都按照固定的周期对网络进行状态收集和监控，过小的检测周期会加大信令的开销，过大的检测周期会造成收集到的网络状态信息不能得到及时的更新，如何根据网络状态对检测周期进行动态调整，在信令开销和网络状态信息的有效性之间做一个权衡也是一个需要继续改进的问题。

为提高数据中心网络的性能和保障各项服务的质量，如何实现拥塞避免和网络整体的负载均衡极为重要，因此，如何对数据中心网络中的流量进行合理的调度，提高资源利用率，减小拥塞，是当前数据中心网络建设中需要重点解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种基于SDN数据中心网络的大象流路径监控调度方法，在减小信令开销的同时，能够解决现有方法中因链路状态信息更新不及时造成的链路拥塞问题。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于SDN数据中心网络的大象流路径监控调度方法，包括以下步骤：

1)发送端在发送数据流时对老鼠流和大象流进行标识，交换机接收到数据包时，若为老鼠流，则采用等价多路径ECMP算法进行转发，若为大象流，则将数据包封装成Packet_in消息上报给SDN控制器；

2)SDN控制器根据已有的网络拓扑信息，计算出大象流源地址和目的地址之间的k条最短路径，采用最大路径平均可分配剩余带宽方法对各路径进行评估，为大象流选取一条最佳的路径进行传输，同时，将大象流所经路径的链路添加到链路监控表中；其中，k条最短路径能够在网络初始化时提前计算好，并且k设置为源地址和目的地址之间所有等价路径数量的一半，以减小搜索和计算时间；