一种用于软件定义光网络的控制器负载均衡算法制造技术

本发明专利技术提供了一种用于软件定义光网络的控制器负载均衡算法，首先依据QoS中延时需求对业务进行分类，分为时延敏感型业务和非时延敏感型业务。TDCLB负载均衡算法在完成SDON控制器负载均衡的同时尽量保障时延敏感型业务对于QoS中延时的要求。TDCLB负载均衡算法中利用API接口获取业务特征信息，通过传递业务特征信息由普通控制器预先计算业务排队处理时延，特征信息仅提供计算排队时延的信息所以包较小，占用控制器网络带宽较小，并且TDCLB负载均衡算法的复杂度较小，易于实现。

A controller load balancing algorithm for software defined optical networks

The present invention provides a controller load balancing algorithm for software defined optical networks. Firstly, the service is classified according to the delay demand in QoS, which is divided into delay sensitive service and non delay sensitive service. TDCLB load balancing algorithm completes the load balancing of SDON controller while minimizing the delay requirement of delay sensitive service for QoS. TDCLB load obtaining business feature information by the interface of API equalization algorithm, through the transfer service feature by the general controller pre calculated queuing processing delay, feature information is only provided information packet queuing delay calculation so small, controller occupied network bandwidth is small, low complexity and TDCLB load balancing algorithm is easy to implement.

【技术实现步骤摘要】
一种用于软件定义光网络的控制器负载均衡算法
本专利技术属于光通信网络领域，涉及在包含多个控制器的大规模软件定义光网络中一种用于控制器实现负载均衡的算法。
技术介绍
软件定义光网络(SDON)是软件定义网络(SDN)向光层的扩展，是一种新型的智能光网络。SDON实现传输平面和控制平面的分离，形成独立的控制平面完成对网络的控制和配置。SDON相比于SDN网络规模大幅增加，一个SDON网络中需要包含多个网络控制器，一方面是网络规模增大的需要，另一方面多控制器可以提升网络可靠性避免出现单控制器网络控制器失效后全网瘫痪的局面。当存在多个控制器的情况下，对于控制器的管理成了必须解决的问题。控制器负载均衡是控制器管理的重点内容之一。SDON控制器负载均衡算法针对性解决的问题是数据平面通过应用编程接口(API)得到的业务请求如何合理的向多个控制器进行映射，使得控制器资源利用率整体得到优化，并且保证业务请求的服务质量(QoS)需求。目前最典型使用的控制器负载均衡算法主要是最小负载均衡算法，最小均衡负载算法仅考虑了控制器整体资源利用率情况，没有考虑业务QoS需求。随着信息技术的高速发展，业务类型成指数增长，“面向业务”已经成为未来网络的发展趋势，而作为新一代智能光网络的SDON必须具备“面向业务”的特点。而“面向业务”的一个重要体现就是对于业务QoS的满足，所以用于SDON控制器的负载均衡算法设计必须考虑业务QoS需求。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于时间延迟约束的SDON控制器负载均衡算法(TDCLB)，能够适应SDON“面向业务”的特点，在进行控制器负载均衡的同时考虑业务QoS需求，其中重点考虑业务时间延迟需求，使得SDON控制器在考虑业务QoS需求的情况下完成负载均衡。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：a)在SDON多个控制器中选择性能最优的作为核心控制器；若有多个控制器的性能指标一致则选择位于控制器网络拓扑中心位置的控制器为核心控制器，保证其他控制器到达核心控制器的路径总和最短；若有多个性能指标一致且均位于控制器网络拓扑中心位置的控制器，则随机选择其中一个为核心控制器；b)核心控制器对汇聚得到的业务依据时间延迟需求进行分级，分为时延敏感型业务和非时延敏感型业务；c)核心控制器优先处理时延敏感型业务，获取该业务特征信息，特征信息包括业务类型和业务大小；将时延敏感型业务的特征信息播发到可选普通控制器集合内负载最小的一个或多个普通控制器；d)收到核心控制器发送的特征信息的普通控制器结合自己处理速度以及排队业务情况给出等待时延，并将等待时延回传给核心控制器；e)核心控制器将普通控制器回传的等待时延与设定的阈值时延比对，如果存在若干普通控制器的等待时延小于阈值，则将该时延敏感型业务分配给等待时延最小的普通控制器；若存在多个等待时延最小的普通控制器，则选择距离核心控制器路径最短的普通控制器；若存在多个等待时延最小且距离核心控制器路径最短的普通控制器，则随机分配给其中一个；f)如果回传的等待时延均大于阈值时延，则将业务分配给负载最小的控制器，此时若存在多个负载最小的普通控制器，则选择距离核心控制器路径最短的普通控制器，若存在多个负载最小且距离核心控制器路径最短的普通控制器，则随机分配给其中一个；g)核心控制器在处理非时延敏感型业务，将非时延敏感型业务分配到负载最小的普通控制器，此时若存在多个负载最小的普通控制器，则选择距离核心控制器路径最短的普通控制器，若存在多个负载最小且距离核心控制器路径最短的普通控制器，则随机分配给其中一个。本专利技术的有益效果是：在对SDON控制器进行负载均衡的同时，基于面向业务的策略考虑了业务QoS需求。首先依据QoS中延时需求对业务进行分类，分为时延敏感型业务和非时延敏感型业务。TDCLB负载均衡算法在完成SDON控制器负载均衡的同时尽量保障时延敏感型业务对于QoS中延时的要求。TDCLB负载均衡算法中利用API接口获取业务特征信息，通过传递业务特征信息由普通控制器预先计算业务排队处理时延，特征信息仅提供计算排队时延的信息所以包较小，占用控制器网络带宽较小，并且TDCLB负载均衡算法的复杂度较小，易于实现。附图说明图1是TDCLB算法流程图；图2是算法仿真网络模型示意图；图3是负载均衡率仿真结果示意图；图4是时延敏感型业务平均等待时延仿真结果示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。本专利技术提出的一种基于时间延迟约束的SDON控制器负载均衡算法(TDCLB)，将进行负载均衡的多个控制器分为两类：普通控制器和核心控制器，而且核心控制器与普通控制器直接存在通信连接。普通控制器即SDON网络中具备通用化功能的控制器。核心控制器与普通控制器不同，主要完成对于普通控制器的监测、管理和控制，主要具备以下功能：1)由普通控制器向核心控制器上报实时负载情况，核心控制器监测普通控制器负载情况；2)接入的业务通过API接口汇聚到核心控制器，核心控制器解析业务属性依据QoS需求中的时间延迟需求对业务进行分级；3)结合QoS需求和各个普通控制器负载情况，将接入业务分配给普通控制器进行处理。本专利技术包括以下步骤：a)SDON中多个控制器中选择性能最优的作为核心控制器，如果性能指标一致，则选择位于控制器网络拓扑中心位置的控制器为核心控制器，保证其他控制器到达核心控制器的路径总和最短，当存在上述多种条件一致的情况则随机选择一个控制器为核心控制器；b)核心控制器依据对汇聚得到的业务依据时间延迟需求进行分级，分为时延敏感型业务和非时延敏感型业务；c)核心控制器优先处理时延敏感型业务，获取该业务特征信息，特征信息包括业务类型和业务大小等。将时延敏感型业务的特征信息播发到可选普通控制器集合内负载最小的一个或多个普通控制器；d)收到核心控制器发送的业务特征信息的普通控制器结合自己处理速度以及排队业务情况给出等待时延，并将计算等待时延回传给核心控制器；e)核心控制器将普通控制器回传的等待时延与设定的阈值时延比对，如果小于阈值则将该时延敏感型业务分配给等待时延最小的普通控制器，若存在多个等待时延最小的普通控制器，则选择距离核心控制器路径最短的，若存在多个等待时延最小的普通控制器距离核心控制器路径最短，则随机分配给其中一个。f)如果该回传的等待时延大于阈值时延，则放弃该普通控制器，将该业务将时延敏感型业务的特征信息播发到可选普通控制器集合内负载次小的一个或多个普通控制器，重复步骤d)、e)和f)；g)直至将业务分配给等待时延小于阈值时延的普通控制器；h)如果经过轮询后所有普通控制器的等待时延均大于阈值时延，则将业务分配给负载最小的控制器，此时若存在多个负载最小的普通控制器，则选择距离核心控制器路径最短的，若存在多个负载最小的普通控制器距离核心控制器路径最短，则随机分配给其中一个；i)核心控制器在处理非时延敏感型业务，将非时延敏感型业务分配到负载最小的普通控制器，此时若存在多个负载最小的普通控制器，则选择距离核心控制器路径最短的，若存在多个负载最小的普通控制器距离核心控制器路径最短，则随机分配给其中一个。如图1所示，本专利技术的实施例包括以下步骤：1)SDON中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于软件定义光网络的控制器负载均衡算法，其特征在于包括下述步骤：a)在SDON多个控制器中选择性能最优的作为核心控制器；若有多个控制器的性能指标一致则选择位于控制器网络拓扑中心位置的控制器为核心控制器，保证其他控制器到达核心控制器的路径总和最短；若有多个性能指标一致且均位于控制器网络拓扑中心位置的控制器，则随机选择其中一个为核心控制器；b)核心控制器对汇聚得到的业务依据时间延迟需求进行分级，分为时延敏感型业务和非时延敏感型业务；c)核心控制器优先处理时延敏感型业务，获取该业务特征信息，特征信息包括业务类型和业务大小；将时延敏感型业务的特征信息播发到可选普通控制器集合内负载最小的一个或多个普通控制器；d)收到核心控制器发送的特征信息的普通控制器结合自己处理速度以及排队业务情况给出等待时延，并将等待时延回传给核心控制器；e)核心控制器将普通控制器回传的等待时延与设定的阈值时延比对，如果存在若干普通控制器的等待时延小于阈值，则将该时延敏感型业务分配给等待时延最小的普通控制器；若存在多个等待时延最小的普通控制器，则选择距离核心控制器路径最短的普通控制器；若存在多个等待时延最小且距离核心控制器路径最短的普通控制器，则随机分配给其中一个；f)如果回传的等待时延均大于阈值时延，则将业务分配给负载最小的控制器，此时若存在多个负载最小的普通控制器，则选择距离核心控制器路径最短的普通控制器，若存在多个负载最小且距离核心控制器路径最短的普通控制器，则随机分配给其中一个；g)核心控制器在处理非时延敏感型业务，将非时延敏感型业务分配到负载最小的普通控制器，此时若存在多个负载最小的普通控制器，则选择距离核心控制器路径最短的普通控制器，若存在多个负载最小且距离核心控制器路径最短的普通控制器，则随机分配给其中一个。...

【技术特征摘要】
1.一种用于软件定义光网络的控制器负载均衡算法，其特征在于包括下述步骤：a)在SDON多个控制器中选择性能最优的作为核心控制器；若有多个控制器的性能指标一致则选择位于控制器网络拓扑中心位置的控制器为核心控制器，保证其他控制器到达核心控制器的路径总和最短；若有多个性能指标一致且均位于控制器网络拓扑中心位置的控制器，则随机选择其中一个为核心控制器；b)核心控制器对汇聚得到的业务依据时间延迟需求进行分级，分为时延敏感型业务和非时延敏感型业务；c)核心控制器优先处理时延敏感型业务，获取该业务特征信息，特征信息包括业务类型和业务大小；将时延敏感型业务的特征信息播发到可选普通控制器集合内负载最小的一个或多个普通控制器；d)收到核心控制器发送的特征信息的普通控制器结合自己处理速度以及排队业务情况给出等待时延，并将等待时延回传给核心控制器；e)核心控制器将普通控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁思远，赵季红，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61