一种基于SDN的流量监控与业务服务质量保障策略的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于SDN的流量监控与业务服务质量保障策略的方法，包括以下步骤：a、在SDN架构下创建网络拓扑结构，配置Openflow交换机，建立交换机与SDN控制器连接；b、在SDN控制器上具有开放式北向API接口；c、应用系统程序获取到完整的设备信息和链路信息；d、根据业务需求，输入需要保障的业务；e、根据业务流的源目的地址，传入算法类进行计算调度路径，生成当前网络最优调度路径；f、将e中调度路径传入策略生成类，结合d中的业务保障策略，组合生成调度流表并下发到交换机中；g、根据f中的调度流表，为交换机端口添加数据传输队列。本发明专利技术以最大限度保障网络业务稳定运行、链路带宽高效利用、整网性能最大优化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SDN的流量监控与业务服务质量保障策略的方法
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种基于SDN的流量监控与业务服务质量保障策略的方法。
技术介绍
SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol，简单网络管理协议)是传统网络架构下十分流行的一种网络管理方式。SNMP协议是IETF(InternetEngineeringTaskForce，互联网工程工作小组)定义的Internet协议簇的一部分，其目标是管理互联网上众多厂家生产的软硬件平台，因而SNMP受Internet标准网络管理框架的影响颇深。SNMP使用SMI(StructureofManagementInformation，管理信息结构)和MIB(ManagementInformationBase，管理信息库)，它们为监控网络信息提供了一系列功能强大的操作指令，顺应了TCP/IP的通信需求，因而被Internet组织用来管理互联网和以太网。传统的网络监控功能采用SNMP协议进行采集交换机路由器等转发设备的信息，通过SNMP协议将所需设备信息传输到监控系统中，由监控系统进行分析处理。而传统网络架构属于分布式结构，获取全局信息困难，对设备配置SNMP协议操作繁琐。随着接入网络的用户日益增加，网络所要承载的业务类型和数据流量也呈指数级增长。如何在一张有限的物理网络上制定合理的资源分配策略，以最大限度保障网络业务稳定运行、链路带宽高效利用、整网性能最大优化，成为摆在网络管理人员面前的一项难题和挑战。传统的路由协议采用最短路径策略转发流量，不考虑网络状态以及实际业务需求，使得当前网络中的重要业务受到后续流量的干扰，或后来的关键业务需求无法得到满足，影响专网用户的体验和感受。使用高级路由配置不仅配置繁琐，而且不能实现业务的端到端保障，不能满足日益增长的业务需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于SDN的流量监控与业务服务质量保障策略的方法，在控制器之上开发出的SDN管理平台为路径规划和带宽保障提供指导，SDN管理平台通过北向RESTAPI从控制器中查询链路和设备的实时状态信息，根据获取到的这些信息，SDN管理平台将为业务计算最佳调度路径，随后控制器以流表的形式将路径信息推送到相关的OpenFlow交换机中，以此实时动态调度网络资源，提高资源利用率。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种基于SDN的流量监控与业务服务质量保障策略的方法，包括以下步骤：a、在SDN架构下创建网络拓扑结构，配置Openflow交换机，建立交换机与SDN控制器连接，实现控制器通过南向接口与交换机进行交互；b、在SDN控制器上具有开放式北向API接口，该接口将控制器中存储着底层转发设备的设备信息和链路信息传输给用户，即通过控制器可以获取设备信息和链路信息；c、应用系统程序获取到完整的设备信息和链路信息，通过生成拓扑的类，完成拓扑生成，实现对数据的转换，并实时监测端口流量；d、根据业务需求，输入需要保障的业务，业务流量一般按照服务端口来划分，通过输入的业务，生成对业务保障的策略，形成流表项的action操作；e、根据业务流的源目的地址，传入算法类进行计算调度路径，生成当前网络最优调度路径；f、将步骤e中生成的调度路径传入策略生成类，结合步骤d中的业务保障策略，组合生成调度流表并下发到交换机中；g、根据步骤f中生成的调度流表，为交换机端口添加数据传输队列，降低业务与业务之间的影响，保障重要业务的服务质量。进一步优选地，在步骤d中，根据业务需求，对需要保障的业务进行设置保障策略，该策略的最终执行过程由Openflow流表运行；在此将要保障的业务的端口作为流表的匹配项的一部分，最终的执行动作action设置为进入保障队列，然后保存为相应业务的保障策略，等待后续调用。进一步优选地，在步骤e中，首先计算得出网络中对应源目的地址的所有通路，从上述路径中确定最短路径，如果仅有一条最短路径，则该路径将被选定为用于调度流量的最佳路径，但是极有可能得出多条长度相同的最短路径。进一步优选地，如果得出多条长度相同的最短路径，需要通过比较每条路径所包含的所有链路中的剩余带宽，得出其中的最小剩余带宽值，并将各条路径各自的链路最小剩余带宽值进行比较，从中得到最大的最小剩余带宽。进一步优选地，根据链路最小剩余带宽的最大值确定最佳链路时，仍有可能存在多条路径，即可能得到多条具有相同链路最小剩余带宽的路径；当得到多条具有相同链路最小剩余带宽的路径时，需要对各条路径进行更为深入的评估和比较，选取具有最优评估参数的调度路径进行调度流量；具体包括以下步骤：1、前述处理已经得到了每条路径上每段链路的剩余带宽以及该条路径上的链路最小剩余带宽，对于每条路径，将每段链路的剩余带宽与链路最小剩余带宽相减，得到一组差值，对于路径p上的链路lij，该组差值可依照公式表示为dij，其中dij＝rij-min(rij)，Si、Sj∈p；2、对于路径p，将所有差值di归为一个数据组，并根据公式计算出一个评估参数S，通过评估参数S评价链路剩余带宽的离散程度，3、计算出各组数据的离散程度后，离散值最小的一组数据所在的路径将选定为最终的最佳路径用于调度流量，离散程度最小意味着该条路径不会因为某一段或某几段链路的突然拥塞而轻易受到干扰，对于重要业务而言，这样的路径能够提供更加稳定和高质量的服务。进一步优选地，在步骤f中，根据步骤d的保障策略和步骤e的调度路径，将保障策略和调度路径整合成Openflow流表项，通过控制器下发到交换机中，完成业务服务质量的保障工作。进一步优选地，在步骤g中，控制器不能直接为交换机配置队列，根据步骤f中下发的流表项，利用ovs-vsctl命令为Openflow交换机设置相应的队列，实现交换机端口队列基本功能。本专利技术提供的基于SDN的流量监控与业务服务质量保障策略的方法，能够良好的保障业务在网络中的服务质量，并且能够实现自动选择最优路径进行转发。将路径选择与带宽保障策略相结合，通过SDN控制器实时监控网络资源当前使用情况，并作出最优的调度策略，降低了业务与业务之间的干扰性，从而提高了网络性能的可靠性，保障了重要业务的正常运行。此外，由于SDN的集中管控能力，实现了端到端的业务控制，不同于传统网络的广播域功能，这样保证了业务的合法性，防止非法业务流量在网络中的转发，在一定程度上提高的网络服务的安全性。具体地，本专利技术相较于现有技术，具有以下有益效果：第一，为了解决传统网络分布式架构所带来的全局信息获取困难的问题，本专利技术引入SDN架构的优势，将数据平面和控制平面解耦合，使得全局信息获取更加准确方便，并能够轻松调度全网网络资源。第二，传统路由协议过于复杂，需要多种路由协议协同工作，给网络维护和故障排除工作带来巨大压力，本专利技术使用Openflow流表作为路由控制协议，将所有流量的调度工作全部统一交给流表完成，方便维护和排除故障。第三，传统路由协议对于数据流选路不够精确，不能控制端到端的连接，本专利技术采用SDN架构的开放RestAPI接口访问控制器，获取底层转发设备信息，然后通过程序化设计，计算出当前网络端到端最佳路由，解决传统路由协议选路不精的问题。第四，为了解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SDN的流量监控与业务服务质量保障策略的方法，其特征在于，包括以下步骤：a、在SDN架构下创建网络拓扑结构，配置Openflow交换机，建立交换机与SDN控制器连接，实现控制器通过南向接口与交换机进行交互；b、在SDN控制器上具有开放式北向API接口，该接口将控制器中存储着底层转发设备的设备信息和链路信息传输给用户，即通过控制器可以获取设备信息和链路信息；c、应用系统程序获取到完整的设备信息和链路信息，通过生成拓扑的类，完成拓扑生成，实现对数据的转换，并实时监测端口流量；d、根据业务需求，输入需要保障的业务，业务流量一般按照服务端口来划分，通过输入的业务，生成对业务保障的策略，形成流表项的action操作；e、根据业务流的源目的地址，传入算法类进行计算调度路径，生成当前网络最优调度路径；f、将步骤e中生成的调度路径传入策略生成类，结合步骤d中的业务保障策略，组合生成调度流表并下发到交换机中；g、根据步骤f中生成的调度流表，为交换机端口添加数据传输队列，降低业务与业务之间的影响，保障重要业务的服务质量。

【技术特征摘要】
1.一种基于SDN的流量监控与业务服务质量保障策略的方法，其特征在于，包括以下步骤：a、在SDN架构下创建网络拓扑结构，配置Openflow交换机，建立交换机与SDN控制器连接，实现控制器通过南向接口与交换机进行交互；b、在SDN控制器上具有开放式北向API接口，该接口将控制器中存储着底层转发设备的设备信息和链路信息传输给用户，即通过控制器可以获取设备信息和链路信息；c、应用系统程序获取到完整的设备信息和链路信息，通过生成拓扑的类，完成拓扑生成，实现对数据的转换，并实时监测端口流量；d、根据业务需求，输入需要保障的业务，业务流量一般按照服务端口来划分，通过输入的业务，生成对业务保障的策略，形成流表项的action操作；e、根据业务流的源目的地址，传入算法类进行计算调度路径，生成当前网络最优调度路径；f、将步骤e中生成的调度路径传入策略生成类，结合步骤d中的业务保障策略，组合生成调度流表并下发到交换机中；g、根据步骤f中生成的调度流表，为交换机端口添加数据传输队列，降低业务与业务之间的影响，保障重要业务的服务质量。2.根据权利要求1所述的基于SDN的流量监控与业务服务质量保障策略的方法，其特征在于，在步骤d中，根据业务需求，对需要保障的业务进行设置保障策略，该策略的最终执行过程由Openflow流表运行；在此将要保障的业务的端口作为流表的匹配项的一部分，最终的执行动作action设置为进入保障队列，然后保存为相应业务的保障策略，等待后续调用。3.根据权利要求1所述的基于SDN的流量监控与业务服务质量保障策略的方法，其特征在于，在步骤e中，首先计算得出网络中对应源目的地址的所有通路，从上述路径中确定最短路径，如果仅有一条最短路径，则该路径将被选定为用于调度流量的最佳路径。4.根据权利要求3所述的基于SDN的流量监控与业务服务质量保障策略的方法，其特征在于，如果得出多条长度相同的最短路径，需要...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖军弼，陈松，隋萌萌，吴晓菲，程鹏，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37