一种SDN规则部署方法技术

本发明专利技术涉及一种SDN规则部署方法，属于通信网络技术领域。本方法建模用户流传输总时延为优化目标，实现规则缓存部署策略。该方法包括：S1：建模用户流标识；S2：建模用户流到目的节点的路径跳数；S3：建模用户流链路选择变量；S4：建模用户流传输总时延；S5：建模交换机容量限制；S6：基于用户流传输总时延最小化，确定规则缓存部署策略。本发明专利技术提供的方法可以有效保障用户的服务质量，满足用户规则缓存的需求，达到路由选择最优，实现用户流传输总时延最小化。

【技术实现步骤摘要】
一种SDN规则部署方法
本专利技术属于通信网络
，涉及一种SDN规则部署方法。
技术介绍
软件定义网络(Software-DefinedNetworking，SDN)从数据平面解耦合出网络的控制逻辑，通过在控制平面引入一个或多个控制器以逻辑集中的方式对数据平面中的数据转发设备(路由器和交换机)进行统一控制和管理。在SDN中，每个网络流均与一组流处理规则，如数据包转发，删除和修改等相关联。根据流路径中的处理规则，网络中的数据转发设备，如交换机可在其流表中缓存相关规则。若交换机的流表中未缓存某些数据流的转发规则，则需发送建流请求至控制器，由控制器确定数据流转发路径，并下发通知至相关交换机。由于SDN控制器与交换机之间的控制平面时延较长，导致数据流传输性能受限。针对这一问题，可通过优化设计规则缓存机制提升数据流传输性能。已有相关文章针对SDN规则缓存问题开展研究，如提出一种基于缓存成本最小化的规则部署算法；针对规则缓存内容问题，已有文章提出基于深度学习的规则预缓存算法，但现有研究较少考虑基于时延优化的规则部署问题。综上所述，SDN中如何通过优化设计规则部署策略，实现网络时延最小化成为亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种SDN规则部署方法，在该方法中，针对一个控制器和多个交换机组成的SDN场景，设每个交换机内根据流的流行度均缓存了某些规则，以对到达流进行相应处理，若在交换机内未找到相应规则，则由控制器根据相关算法为该流计算一条路由规则，并将规则缓存在该路径上的所有交换机中，建模用户流传输总时延为优化目标，实现规则缓存部署策略。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种SDN规则部署方法，该方法为：针对一个控制器和多个交换机组成的SDN场景，假设每个交换机内根据流的流行度均缓存一定的规则，从而对到达流进行相应处理；若交换机内未存储相应转发规则，则由控制器根据相关算法计算路由规则，并将其缓存至该路径上的所有交换机中，建模用户流传输总时延为优化目标，实现规则缓存部署策略；该方法具体步骤为：S1：建模用户流标识；S2：建模用户流到目的节点的路径跳数；S3：建模用户流链路选择变量；S4：建模用户流传输总时延；S5：建模交换机容量限制；S6：基于用户流传输总时延最小化，确定规则缓存部署策略。进一步，所述步骤S1具体为：令Uf＝{f1,...,fM}表示到达交换机的用户流集合，其中，fi表示第i个用户流，令Si为用户流fi的数据量大小，1≤i≤F，F为用户流数目。进一步，所述步骤S2具体为：每个交换机内根据流的流行度缓存了某些规则，用户流fi根据所缓存的规则选择下一跳节点，令Vj表示第j个交换机，1≤j≤N，N为交换机的数目；令m表示用户流fi的第m跳，1≤m≤Mi，Mi为用户流fi的总跳数，δi.m∈{0,1}表示用户流fi选择节点标识，δi,m＝1表示用户流fi的第m跳链路源节点发送建流请求至控制器，否则，δi,m＝0。进一步，所述步骤S3具体为：令Ej,k表示交换机Vj和交换机Vk之间的链路，1≤j,k≤N,j≠k；令表示用户流fi的链路选择标识，表示用户流fi的第m跳选择链路Ej,k进行数据传输，否则，进一步，在步骤S4中，所述建模用户总传输时延D为所有用户流传输时延之和，即其中，表示用户流fi进行数据转发时对应的传输时延；表示由交换机向控制器发送建流请求消息，控制器为用户流fi确定转发规则对应的传输时延；所述用户流直接由交换机匹配缓存规则对应的传输时延其中，表示用户流fi在链路Ej,k上的传输时延，表示用户流fi在交换机Vj处的排队时延；所述用户流fi在链路Ej,k上的传输时延的计算公式为αi,j,k＞0，其中，αi,j,k∈{0,1}表示用户流fi所分配的链路Ej,k的传输资源标识，Tj,k为链路Ej,k的传输速率；所述用户流fi在交换机Vj处的排队时延的计算公式为：设交换机处的用户流处理遵循M/M/1排队模型，根据公式计算用户流fi在交换机Vj处的排队时延，其中，μj和λj分别表示交换机Vj处的服务率和到达率，表示交换机Vj为用户流fi所分配处理资源标识；若所述用户流在交换机内未找到与之匹配的转发规则，则该交换机与控制器进行交互，控制器确定用户流的传输路径，并将规则缓存在该路径上的所有交换机中，故用户流fi由控制器分配缓存规则对应的传输时延其中，Dcq表示建流请求在控制器处的排队时延，Dcp表示控制器计算并下发规则所需处理时延，表示控制器下发规则给所选路径上各交换机所需传输时延；所述建流请求在控制器处的排队时延的计算公式为：设SDN控制器处的建流请求处理遵循M/M/1排队模型，根据公式计算建流请求在控制器处的排队时延，其中，μc和λc分别表示控制器处的服务率和到达率；所述用户流fi在控制器处被分配缓存规则，其所需处理时延的计算方法为其中，So为建流请求数据包大小，Ca为控制器计算能力；所述用户流fi在交换机和控制器之间的传输时延的计算公式为其中，Tc,j为控制器和交换机Vj之间的传输速率。进一步，所述步骤S5具体为：容量限制条件建模为Cj为交换机Vj的规则缓存大小。进一步，在满足规则缓存及交换机内部容量的限制条件下，以时延最小化为目标，优化SDN网络规则部署方法，即本专利技术的有益效果在于：本专利技术可以有效保障用户的服务质量，满足用户规则缓存的需求，达到路由选择最优，实现用户流传输总时延最小化。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为支持网络规则部署的网络场景示意图；图2为本专利技术所述方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。图1为支持网络规则部署的网络场景示意图，如图所示，该一个控制器和多个交换机组成的SDN场景，设每个交换机内根据流的流行度均缓存了某些规则，以对到达流进行相应处理，若在交换机内未找到相应规则，则由控制器根据相关算法为该流计算一条路由规则，并将规则缓存在该路径上的所有交换机中，建模用户流传输总时延为优化目标，实现规则缓存部署策略。图2为本专利技术所述方法的流程示意图，如图所示，本专利技术所述方法具体包括以下步骤：一种SDN规则部署方法，该方法为：针对一个控制器和多个交换机组成的SDN场景，假设每个交换机内根据流的流行度均缓存了某些规则，从而可对到达流进行相应处理。若交换机内未存储相应转发规则，则由控制器根据相关算法计算路由规则，并将其缓存至该路径上的所有交换机中，建模用户流传输总时延为优化目标，实现规则缓存部署策略；该方法具体步骤为：1)建模用户流标识建模用户流标识，具体为：令Uf＝{f1,...,fM}表示到达交换机的用户流集合，其中，fi表示第i个用户流，令Si为用户流fi的数据量大小，1≤i≤F，F为用户流数目。2)建模用户流到目的节点的路径跳数建模用户流到目的节点的路径跳数，具体为：每个交换机内根据流的流行度缓存了某些规则，用户流fi根据所缓存的规则选择下一跳节点，令Vj表示第j个交换机，1≤j≤N，N为交换机的数目；令m表示用户流fi的第m跳，1≤m≤Mi，Mi为用户流fi的总跳数，δi.m∈{0,1}表示用户流fi选择节点标识，δi,m＝1表示用户流fi的第m跳链本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SDN规则部署方法，其特征在于：该方法为：针对一个控制器和多个交换机组成的SDN场景，假设每个交换机内根据流的流行度均缓存一定的规则，从而对到达流进行相应处理；若交换机内未存储相应转发规则，则由控制器根据相关算法计算路由规则，并将其缓存至该路径上的所有交换机中，建模用户流传输总时延为优化目标，实现规则缓存部署策略；该方法具体步骤为：S1：建模用户流标识；S2：建模用户流到目的节点的路径跳数；S3：建模用户流链路选择变量；S4：建模用户流传输总时延；S5：建模交换机容量限制；S6：基于用户流传输总时延最小化，确定规则缓存部署策略。

【技术特征摘要】
1.一种SDN规则部署方法，其特征在于：该方法为：针对一个控制器和多个交换机组成的SDN场景，假设每个交换机内根据流的流行度均缓存一定的规则，从而对到达流进行相应处理；若交换机内未存储相应转发规则，则由控制器根据相关算法计算路由规则，并将其缓存至该路径上的所有交换机中，建模用户流传输总时延为优化目标，实现规则缓存部署策略；该方法具体步骤为：S1：建模用户流标识；S2：建模用户流到目的节点的路径跳数；S3：建模用户流链路选择变量；S4：建模用户流传输总时延；S5：建模交换机容量限制；S6：基于用户流传输总时延最小化，确定规则缓存部署策略。2.根据权利要求1所述的一种SDN规则部署方法，其特征在于：所述步骤S1具体为：令Uf＝{f1,...,fM}表示到达交换机的用户流集合，其中，fi表示第i个用户流，令Si为用户流fi的数据量大小，1≤i≤F，F为用户流数目。3.根据权利要求1所述的一种SDN规则部署方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：每个交换机内根据流的流行度缓存了某些规则，用户流fi根据所缓存的规则选择下一跳节点，令Vj表示第j个交换机，1≤j≤N，N为交换机的数目；令m表示用户流fi的第m跳，1≤m≤Mi，Mi为用户流fi的总跳数，δi.m∈{0,1}表示用户流fi选择节点标识，δi,m＝1表示用户流fi的第m跳链路源节点发送建流请求至控制器，否则，δi,m＝0。4.根据权利要求1所述的一种SDN规则部署方法，其特征在于：所述步骤S3具体为：令Ej,k表示交换机Vj和交换机Vk之间的链路，1≤j,k≤N,j≠k；令表示用户流fi的链路选择标识，表示用户流fi的第m跳选择链路Ej,k进行数据传输，否则，5.根据权利要求1所述的一种SDN规则部署方法，其特征在于：在步骤S4中，所述建模用户总传输时延D为所有用户流传输时延之和，即其中，表示用户流fi进行数据转发时对应的传输时延；表示由交换机向控制器发送建流请求消息，...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴蓉，袁琼芳，黄蕾蕾，陈前斌，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50