[发明专利]基于多路径生存性保护的软件定义光网络控制器部署方法

说明书

本发明请求保护一种基于多路径生存性保护的软件定义光网络控制器部署方法，属于网络技术领域，应用于二层SDN控制器的部署。在保证用户对控制平面生存性需求的前提下，提出多控制器多路径协同管控交换节点的情况，进一步减少控制器数量，控制成本。本发明先求出交换机与控制器具有唯一链路的的控制器部署方案，该方案含有冗余控制器，需进一步减少控制器数量。本发明采用后验的思想，即根据部署结果，验证每个交换机的故障概率是否低于用户要求得故障概率。逐步减少控制器数量，时刻保证交换机的生存概率，直到控制器部署数量达到最小。最后选出通讯时延最低的控制器作为管控中心，完成整个控制平面的部署工作。

技术领域

本发明属于软件定义光网络中控制平面的多路径生存性设计部分，具体是在控制平面中综合区域管控与集中管控的二层SDN控制器的部署方法。

背景技术

随着IP业务的快速增长，人们对于网络带宽的需求变得越来越高，对网络带宽的动态分配要求也越来越迫切。因此，光网络以其强大的传输能力在现代信息技术中起到愈发重要的作用。

软件定义光网络(Software Defined Optical Networks,SDON)是一种对软件定义网络技术(Software Defined Networks,SDN)在智能光网络控制层面的具体应用，它将光网络分为数据平面和控制平面。其中数据平面专门用于业务流量的哑转发，控制平面主要包括用软件编程的方式进行驱动的控制器为各种光层资源提供统一的调度和控制能力，以实现对具有庞大数据流量的光网络的动态管控。

SDON控制平面承载着整个网络的核心业务，一旦控制平面与数据平面失联，数据平面将会大范围地失去数据转发能力。因此，保证控制平面生存性，是控制平面正常工作的首要目标。同时，减少控制平面的控制冗余、缩短其通讯时延也对网络的整体性能起到重要作用。

因此，控制器的部署位置是否合理对保障控制平面的生存性起着关键性作用。目前，已经存在很多关于控制器部署方法的研究，例如文献[1]熊余,董先存,李圆圆,吕翊,王汝言.软件定义光网络中基于最小点覆盖的控制平面跨层生存性设计[J].电子与信息学报,2016,38(05):1211-1218.中提出基于最小点覆盖的控制平面生存性设计策略，建立了分级管控模型，设定不同级别控制器，既避免了对单个控制器的过度依赖，也避免了多个控制器之间的冲突，但该方法无法根据用户对时延的要求的不同而改变控制器部署方案。为解决这一问题，文献[2]曾帅,盖绍聪,张毅,赵国锋,左理政.软件定义光网络中一种时延约束的控制器生存性部署方法[J].电子与信息学报,2017,39(07):1727-1734.提出在时延约束下的控制器部署方法，充分考虑了时延、生存性和控制器冗余等因素。但该方法并不能满足用户对控制平面生存性的要求。进而，文献[3]曾帅,钱志华,赵天烽,任彦,王育杰.生存性条件约束下的软件定义光网络控制器部署算法[J].电子与信息学报,2020,42(10):2412-2419.提出了以生存性条件为约束的控制器部署方案，在保障控制平面生存性的前提下，有效降低了时延。但该方法没有考虑到网络节点被多个控制器协同管控的情况，未能有效降低控制平面的控制冗余，还有进一步优化的空间。

针对以上现有技术的不足，考虑到网络节点被多个控制器协同管控的情况，利用多控制器对转发设备进行多路径生存性保护，以提高系统整体抗毁性，并降低控制时延。多路径的多控制器管控模式较传统一对一控制链路，在保证用户生存性需求的同时，极大地降低了控制器的部署成本，减少了控制平面的通讯时延，是一种更高效、更合理的控制器部署方法。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种基于多路径生存性保护的软件定义光网络控制器部署方法。本发明的技术方案如下：

一种基于多路径生存性保护的软件定义光网络控制器部署方法，其包括以下步骤：

步骤1：根据用户指定概率P，求出单控制器下的最长控制链路长度W，以保证网络拓扑的生存性；