[发明专利]一种基于OpenFlow网络的QoS管理方法

摘要

本发明属于OpenFlow网络管理领域，具体涉及一种基于OpenFlow网络的QoS管理方法。本发明包括：在数据层上进行数据分类；在数据层上进行PQ队列调度与DRR队列调度相结合的队列调度；在数据层上进行队列管理；在控制层上根据数据流的类型和网络当前状况进行首次路由；在控制层上进行路由迁移。本发明通过业务的类别、链路利用率、流的速度，为链路赋予权值，完成路由算法的改进；利用软件定义网络集中控制的特性，提出了一种路由迁移算法，并对路由迁移的时机选择做了优化。

主权项

1.一种基于OpenFlow网络的QoS管理方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在数据层上进行数据分类：区分服务模型将IP包头中的8位服务类型字段重新定义为区分服务字段DS，区分不同业务，表示不同的优先级；EF代表加速转发；AF代表保证转发；BE代表尽力而为；(2)在数据层上进行PQ队列调度与DRR队列调度相结合的队列调度：用双层队列进行调度，第一层队列为PQ队列，这个队列里分两个优先级，把EF流定为高优先级，其余流定为低优先级，当EF流发送完后，发送其余的流，其余的流发送采用DRR队列调度算法；当正在发送非EF数据包时，EF数据包到来，则发送完当前数据包后对DRR运行状态保存，然后开始发送EF数据包，直至EF队列为空，然后接着运行DRR调度算法；EF类业务被设为高优先级，EF类业务是指VOIP业务，以及网络协议控制报文；(3)在数据层上进行队列管理：采用WRED算法来进行队列管理，在交换机的每个出端口，汇集6个等待发送的队列，分别是EF数据队列，AF1数据队列，AF2数据队列，AF3数据队列，AF4数据队列，BE数据队列，为这6个队列分别设置自己的丢包长度下限，丢包长度上限，基准丢包率，分别记为minql，maxql，ps；计算出每个队列的平均长度，记为avgql对于EF队列其四个数据分别表示为EF_minql、EF_maxql、EF_ps和EF_avgl；当一个数据包到来，先被分类，然后被送到对应的出端口，如果被分为EF类，则如果EF_avgl小于等于EF_minql则这个包可以进入EF队列排队，若EF_avgl大于EF_maxql则会对这个包进行丢弃处理；若EF_avgl在EF_minql与EF_maxql之间则其以一定概率被丢弃；具体概率为EF_ps*(EF_avgl‑EF_minql)/(EF_maxql‑EF_minql)；平均队列长度计算方法为：avgql＝last_avgql*(1‑x)+x*ql；其中last_avgql表示以前他的平均队列长度，ql表示当前队列长度，x＝1/2n，n为可配置的参数取大于1的整数；(4)在控制层上根据数据流的类型和网络当前状况进行首次路由：控制器每隔一段时间T就向OpenFlow交换机发送Read‑state请求统计报文，获知交换机统计项里的流接收字节数，计算一个流的速度选用的是所有交换机上的信息，在每一段链路上一个流的速度用它的领接交换机进行计算，通过控制器求出当时AF1，AF2，AF3，AF4，BE，EF流的平均速度，在控制器计算出一个路由后同时把这个流所在类的平均速度加到这个流所经过的每条链路上，作为链路流量的修正值；把第n次计算出的EF流的平均速度记为f(n)，第n次统计时网络当前EF流的平均速度记为v(n)，则迭代公式为：f(n)＝λf(n‑1)+(1‑λ)v(n)，n>＝2，且v(n)＞0即当前网络存在EF流；f(n)＝f(n‑1)，n>＝2，且v(n)＝0即当前网络不存在EF流；其中1＞λ＞0，f(1)为对EF流速度的估计值，每个EF流的速度用它接触到的第一个OpenFlow交换机上的统计信息求得；(5)在控制层上进行路由迁移：(5.1)求出网络中从一点到另一点的所有路径，并按路径长度递增存储；求出网络中从一点A到另一点B的所有路径；(5.2)根据当前网络的所有流需求，求出其所有可能有的路径组合；(5.3)计算出每种组合的网络链路利用率最大值，找出所有组合中最大链路利用率最小的，如果链路利用率最小的有多种方案，则在它们中选取总cost值最小的，如果满足上述条件的组合有多个，则在其中随机选取一个当做重路由方案。