The invention discloses a hybrid load balancing method in the data center network, in which the central controller is deployed to obtain the global information of the network, and the terminal host is deployed for the fast routing of the medium and small flow. At the same time, the central controller is given the centralized load balancing decision and the decision-making power of the distributed load balancing of the terminal host. The central controller uses global information as a predefined large stream scheduling path, and calculates a global optimal network queuing delay for the predefined small and medium stream. The terminal host performs distributed routing on the medium and small streams and rerouted under the constraints of the global optimal network delay. The central controller and the terminal host cooperate with each other. In the case of the network with different traffic requirements coexisting, the high throughput and low time delay request of the small and medium flow are guaranteed. Compared with simple centralized or distributed schemes, the method of the invention can take account of all traffic in the network and meet the needs of different traffic, and it is flexible and easy to configure.
【技术实现步骤摘要】
一种数据中心网中混合式负载均衡方法
本专利技术涉及计算机网络领域,特别是涉及一种数据中心网中混合式负载均衡方法。
技术介绍
互联网为人类提供了极其方便的信息通信和资源共享平台,深刻地影响着人们的生产、生活和学习方式,也成为支撑现代社会生产发展、经济发展和科技创新的重要基础设施。而随着互联网的迅速发展,各式各样的应用服务也应运而生。从网页搜索、推荐系统等实时性应用,到数据备份、虚拟机迁移等高吞吐型服务,这些都对网络数据传输提出了严格的要求。数据中心网作为专用的高速网络,为多样化的服务提供了一个高性能的平台。多样的应用服务导致数据中心网内的流量也呈多样化特性,既有对延时比较敏感的实时性流量(通常为小流),也有对吞吐比较敏感的数据型流量(通常为大流)。大数据流用来维持数据的一致性和大量不同的分布系统的结构,其特点是数据量大,持续时间长,对完成时间要求不严格,比如虚拟机的流量迁移和管理存储数据的同步备份等都会产生持续较长时间的大数据流。小数据流通常来自于用户的交互行为,其特点是持续时间短,对完成时间有较高要求。之前的研究表明,数据中心网中大部分的流量数据都包含在10%的大流中,而且只有20%左右的数据量持续的时间超过11秒,大部分的多是对一或一对多的短时间的交互。小流虽然在数据中心网络中总的流量数据并不多,但是却占据了80%以上的数量,而且由于它本身的特性,小流往往才是影响用户体验和企业收益的重要的衡量指标。为了满足这些多样化的用户流量需求,数据中心网络需要提供大量的带宽和高速传输速率。因此它的拓扑通常设计为对称结构,并且为每一对源和目的之间都提供大量的等价路径。 ...
【技术保护点】
1.一种数据中心网中混合式负载均衡方法,其特征在于,部署中央控制器进行网络全局信息的获取,部署终端主机进行中小流快速路由,并同时赋予中央控制器集中式负载均衡的决策权以及终端主机分布式负载均衡的决策权;所述中央控制器利用全局信息为预定义的大流安排路径,并且为预定义的中小流计算出全局最优的网络排队时延,所述终端主机对所述中小流进行分布式选路,并且在全局最优网络时延的限制下进行重路由。
【技术特征摘要】
1.一种数据中心网中混合式负载均衡方法,其特征在于,部署中央控制器进行网络全局信息的获取,部署终端主机进行中小流快速路由,并同时赋予中央控制器集中式负载均衡的决策权以及终端主机分布式负载均衡的决策权;所述中央控制器利用全局信息为预定义的大流安排路径,并且为预定义的中小流计算出全局最优的网络排队时延,所述终端主机对所述中小流进行分布式选路,并且在全局最优网络时延的限制下进行重路由。2.如权利要求1所述的数据中心网中混合式负载均衡方法,其特征在于,所述分布式负载均衡在全网最优目标的约束下采用随机“二选一”决策。3.如权利要求1所述的数据中心网中混合式负载均衡方法,其特征在于,以数据中心网络中核心层交换机的排队时延作为分布式最优负载均衡目标,来进行负载均衡。4.如权利要求1所述的数据中心网中混合式负载均衡方法,其特征在于,所述中央控制器为大流安排路径包括:以fi表示第i条大流的带宽需求,若这条流经过路径l,则它在链路l上的带宽需求fli为该条大流的总需求fi,表示如下:对于大流的路径分配,总体的负载均衡目标是最小化最大链路利用率,表示为:Minimize:γ约束条件为:其中,γ表示最大链路利用率,Ul表示链路l的利用率,Rl表示链路l的剩余带宽,Cl表示链路l的容量,中央控制器从网络中收集上述信息,在已知全部链路带宽信息和每条流的路径选项信息的前提下,求解每条大流的路径分配;中央控制器求解出每条大流的路径之后,通过OpenFlow,将这些流的流表规则安装到路径上的交换机上,由此实现对大流的路径控制。5.如权利要求1至4任一项所述的数据中心网中混合式负载均衡方法,其特征在于,所述中央控制器为中小流计算出全局最优的网络排队时延包括:用两层的leaf-spinetree作为建模基础,或者将fat-tree在逻辑上抽象成两层的leaf-spinetree作为建模基础;考虑到达某一个叶交换机i的总流量λi,假设将流量按照wi1,wi2,……,win的比例分配到n个核心交换机上,并且这些核心交换机连接该叶交换机i的出口处理能力为μi1,μi2,……,μin,则负载均衡目标是使得数据包在每个一个核心交换机的排队时延相同,表示为:约束条件为:其中Tij表示目的地为第i个叶交换机的数据包,在第j个核心交换机经历的排队时延,求解得到流量的分配比例和排队时延如下:根据上述公式,对于到达每个不同叶交换机的流量,求出它们在核心层的分配比例;对于单个核心交换机j,其汇聚了不同目的地的流量,假设这些目的地的流量分别为λ1,λ2,……,λm,则它们各自分配到第j个核心交换机的流量为w1jλ1,w2jλ2,……,wmjλm,并且该核心交换机各个出口的处理能力为μ1j,μ2j,……,μmj,求得在该交换机上每个数据包的期望排队时延如下:约束条件为其中,χj表示该核心交换机上的总流量,pij表示目的地为第i个叶交换机的流量在该核心交换机上占据的比例...
【专利技术属性】
技术研发人员:江勇,宋紫嫣,李清,
申请(专利权)人:清华大学深圳研究生院,
类型:发明
国别省市:广东,44
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