一种SDN网络架构及其通信方法技术

技术编号:14911204 阅读:9 留言:0更新日期:2017-03-30 01:26
本发明专利技术提供一种SDN网络架构及通信方法,所述网络架构包括:一个超级控制器和一个或者多个集群,所述一个超级控制器通过多个端口和所述每个集群的每个集群控制器相连,所述超级控制器对每个集群仅激活其中一个或者多个端口,所述端口所连接的集群控制器具有最大的度中心度或者紧密中心度。本发明专利技术具有减少控制器关闭和负载转移过程中延迟、节约超级控制器端口个数以及降低系统能耗的有益效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
,更具体地,涉及SDN网络架构及其通信方法。
技术介绍
目前,传统网络在TCP/IP协议体系下,当前网络得到了前所未有的发展,但是随着ICT的发展,对网络的需求更趋向于灵活性和可扩展性。为了适应用户的需求,未来网络技术应运而生,其中SDN被当成其中最具影响力的未来网络架构之一。软件定义网络(SoftwareDefinedNetwork,简称SDN)是一种新型的网络创新架构,其通过将网络设备控制面与数据面进行解耦,从而实现了对网络流量的灵活控制。在现有SDN网络中,存在一种分布-集中式的控制架构模型,即设置大量控制器用以对各网络硬件设备进行数据转发等操作,并通过一个与各控制器连接的主控制器对各控制器进行统筹,从而实现多个控制器的协同运行。但是SDN作为新兴的未来网络架构仍处于最初的发展阶段,一些关键问题还没有得到妥善的解决,其中之一就包括控制平面的可扩展性问题,单一控制器已经成为SDN进一步发展的瓶颈。当一个全新的数据包到达交换机时,由于交换机缺少路由和选路能力,因此需要通过Packet-In消息向控制器上传这一数据包,由控制器下发流表从而实现对该数据包的转发,但是一旦网络规模增大,交换机上传的Packet-In消息的个数也急剧增加,那么单一控制器将会产生巨大的处理问题。许多研究就解决这一问题达成了广泛的共识,那就是采用多控制器的方式实现逻辑上集中、物理上分布的多控制器控制模式。随着控制器数量的增加,另外一个问题也随之浮出水面,那就是整个系统的能量损耗问题。当前随着能量代价的提升,系统的能量损耗已经成为突出的问题。据报道,ICT已经成为重要的能耗领域,使用了全球能量的10%,其中51%用于通信设施和数据中心,因此网络的能量损耗问题不容忽视。SDN作为新兴的具有长远发展前景的未来网络架构,应该有先见之明的在节能方面加以研究。现有技术中一种多控制器节能方案,该方案实施在如图1所示多控制器架构模型中。图中与每个集群控制器相连的交换机被忽略了。该模型中包括1个超级控制器和多个集群控制器,X表示集群的个数,Y表示每个集群中控制器的个数,在集群i中的第j个集群控制器可以表示为CCij。其中集群控制器可以与同一集群的其他控制器直接通信,而不同集群控制器之间通过超级控制器进行间接通信,并且超级控制器通过多个端口和各个集群控制器相连,这样超级控制器就掌握了整个系统的全局信息。针对以上多控制器架构模型,提出了M-N多控制器休眠机制:集群控制器定期向超级控制器上报各自的负载情况,由于负载和能量的关系公式所示:P=Pidle+(Pmax-Pidle)*(2u-u2),其中Pidle表示无负载时的能量损耗;Pmax表示满负载时的能量损耗;u表示与负载有关的CPU占用率,可由当前负载与可承担的最大负载值求商求得。超级控制器通过接受各个集群控制器的负载情况,计算得出系统的总能量,当总能量小于最大能量总数的M倍时,说明当前系统的能耗较低,没必要将全部集群控制器均开启,因此需要关闭一些控制器从而降低能耗,在超级控制器的调度下,将被关闭控制器处的负载转移到未关闭的控制器处继续处理;被关闭的集群控制器实时监控这本地排队等待处理的负载数,若等待处理的负载数大于N时,该集群控制器自动唤醒,继续对负载进行处理,并在下一个周期向超级控制器上报负载情况。上述技术方案所提到的节能过程虽然降低了系统的能耗,但是由于控制器的关闭和负载的转移引入了大量的时延,我们需要提出新的算法减小所产生的时延。上述架构模型中超级控制器通过多个端口与全部集群相连,会产生不必要的浪费,在同一集群中超级控制器只需与某一集群控制器连接即可。
技术实现思路
本专利技术提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的方法、架构及系统。根据本专利技术的一个方面,提供一种SDN网络架构,包括:一个超级控制器和一个或者多个集群,所述一个超级控制器通过多个端口和所述每个集群的每个集群控制器相连,所述超级控制器对每个集群仅激活其中一个或者多个端口,所述端口所连接的集群控制器具有最大的度中心度或者紧密中心度。根据本专利技术的一个方面,提供根据权利要求1所述的SDN网络架构的通信方法,包括:步骤1,所述超级控制器分别激活一个或者多个集群中度中心度或紧密中心度最大的集群控制器所连接的端口。本申请提出一种SDN网络架构及其通信方法,全部集群控制器可以组成社交网络,超级控制器根据每个集群控制器在社交网络中所处的地位不同,与集群中最地位最重要的控制器相连接,并且在对集群控制器进行关闭时,需要有针对性的避免关闭网络中地位重要的集群控制器,从而尽量减少关闭后产生的时延。本申请具有减少控制器关闭和负载转移过程中延迟、节约超级控制器端口个数的有益效果。附图说明图1为现有技术中多控制器结构模型示意图;图2为根据本专利技术实施例的一种SDN网络架构结构示意图;图3为根据本专利技术实施例的一种多控制器通信节能方法有益效果示意图;图4为根据本专利技术实施例的没有关闭算法、有关闭算法但是未进行社交网络分析、有关闭算有社交网络分析的负载到达率和能量损耗的关系示意图;图5为根据本专利技术实施例的有关闭算有社交网络分析和没有关闭算有社交网络分析的负载到达率和引入时延的示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例,对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术,但不用来限制本专利技术的范围。如图2所示,在本专利技术一个具体实施例中,示出一种SDN网络架构,包括一个超级控制器和一个或者多个集群,所述一个超级控制器通过多个端口和所述每个集群的每个集群控制器相连,所述超级控制器对每个集群仅激活其中一个或者多个端口,所述端口所连接的集群控制器具有最大的度中心度或者紧密中心度。在本专利技术一个具体实施例中,一种SDN网络架构,所述集群控制器用于向超级控制器上传负载的排队数量。在本专利技术另一个具体实施例中,一种SDN网络架构,所述超级控制器根据M-N算法触发节能算法,基于分配原则确定集群控制器的开启和关闭在本专利技术另一个具体实施例中,所述集群控制器关闭后实时监控着其待处理负载数量,当其负载数量超过第二预设门限时,该集群控制器开启并继续处理其负载。如图3所示,在本专利技术一个具体实施例中,示出一种SDN网络架构的通信方法总体流程结构图。总体上,包括:步骤1,所述超级控制器分别激活一个或者多个集群中度中心度或紧密中心度最大的集群控制器所连接的端口;步骤2,每个集群控制器向超级控制器上传负载的排队数量,超级控制器根据M-N算法触发节能算法,基于分配原则确定集群控制器的开启和关闭。在本专利技术的另一个具体实施例中,一种SDN网络架构的通信方法。还包括。开启超级控制器分布激活两个集群中度中心度或紧密中心度最大集群控制器所连接的端口。第一个T秒时,每个集群控制器使用如下的Load_notice信令格式,向超级控制器上传各自的负载情况,如下表;源集群控制器IP地址超级控制器IP地址Lij超级控制器收到所有Load_notice信令之后,做出如下判断,如公式:其中,M表示在M-N关闭算法中启动该算法的门限;当情况1发生时,接下来的算法将不启动,集群控制器将等待下一个T时刻到底时再上报信令Load_notice,转向步骤“第一个T秒时,每个集群控制器使用如下的Loa本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种SDN网络架构,其特征在于,包括:一个超级控制器和一个或者多个集群,所述一个超级控制器通过多个端口和所述每个集群的每个集群控制器相连,所述超级控制器对每个集群仅激活其中一个或者多个端口,所述端口所连接的集群控制器具有最大的度中心度或者紧密中心度。

【技术特征摘要】
1.一种SDN网络架构,其特征在于,包括:一个超级控制器和一个或者多个集群,所述一个超级控制器通过多个端口和所述每个集群的每个集群控制器相连,所述超级控制器对每个集群仅激活其中一个或者多个端口,所述端口所连接的集群控制器具有最大的度中心度或者紧密中心度。2.如权利要求1所述的网络架构,其特征在于,所述集群控制器用于向超级控制器上传负载的排队数量。3.如权利要求1所述的网络架构,其特征在于,所述超级控制器根据M-N算法触发节能算法,基于分配原则确定集群控制器的开启和关闭。4.如权利要求1所述的网络架构,其特征在于,所述集...

【专利技术属性】
技术研发人员:许方敏仇超赵成林章扬
申请(专利权)人:北京邮电大学
类型:发明
国别省市:北京;11

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