一种SDN多控制器负载均衡方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种SDN多控制器负载均衡方法及系统。该方法包括：利用商品的拍卖机制，参与拍卖的未过载的从控制器对过载的从控制器待迁移的交换机进行报价；过载的从控制器选择使其自身收益最大的未过载的从控制器作为目标控制器；主控制器控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。可见，由于本发明专利技术实施例中，在所述过载的从控制器选择目标从控制器之前，各个未过载的从控制器已经分析了所述待迁移的交换机迁移到所述未过载的从控制器之后，其各个未过载的从控制器是否过载的问题，进而避免在将过载控制器的需要迁移的交换机迁移到目标控制器后，导致目标控制器过载的问题。

A SDN Multi-Controller Load Balancing Method and System

The embodiment of the invention provides a SDN multi-controller load balancing method and system. The method includes: using the auction mechanism of commodities, the non-overloaded slave controller participating in the auction quotes the price of the overloaded slave controller for the switch to be transferred; the overloaded slave controller chooses the non-overloaded slave controller which maximizes its own profit as the target controller; the master controller controls the overloaded slave controller and the target. From the controller, the switch to be migrated is migrated from the overloaded controller to the target from the controller. Obviously, because of the embodiment of the present invention, before the overloaded slave controller selects the target from the controller, the problem of whether each of the overloaded slave controllers is overloaded after the non-overloaded slave controllers have been migrated to the non-overloaded slave controllers has been analyzed by each of the non-overloaded slave controllers, thereby avoiding the problem of overloading the slave controllers. The overload controller needs to be migrated to the target controller, which leads to the overload problem of the target controller.

【技术实现步骤摘要】
一种SDN多控制器负载均衡方法及系统
本专利技术涉及计算机网络管理
，特别是涉及一种SDN多控制器负载均衡方法及系统。
技术介绍
SDN(SoftwareDefinedNetwork，软件定义网络)是一种基于软件可编程的网络架构，核心理念是将传统网络的控制平面和数据转发平面进行分离。SDN作为一种新型的网络架构，已经成为世界范围内的研究热点。在现有的SDN网络结构中，控制平面处于支配和管理数据平面的地位，也被称为“网络操作系统”，其在SDN的发展中扮演着越来越重要的角色。然而，伴随网络规模的增大和数据信息传输量的增多，SDN也面临着新的问题，比如当网络较大，底层数据平面交换机较多时，发往控制器的控制流数目也会显著增多；当网络中控制平面控制器面临超出其能力的较大信息流时，控制器会成为网络中一个或数个低效的节点，降低整个网络的传输效率等等。为了解决该问题，出现了多控制器负载均衡技术，采用交换机迁移的方式来调节各控制器的负载情况，提高网络的性能。目前常用的多控制器负载均衡技术的主要思想是，控制器检测到自身过载时，从自身控制的交换机中确定需要迁移的交换机，并选择负载最小的控制器作为迁移目标控制器，将需要迁移的交换机迁移到迁移目标控制器。显然，现有的多控制器负载均衡技术的缺点在于，没有考虑到过载控制器负载迁移后迁移目标控制器的负载情况，也没有考虑多个控制器同时发生过载的情况，不仅造成了将需迁移的交换机迁移到目标控制器后有可能导致目标控制器因此过载的情况，而且有可能出现多个过载控制器将需迁移交换机迁移至同一个目标控制器进而导致目标控制器过载的情况，降低了多控制器负载均衡效率。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种SDN多控制器负载均衡方法及系统，以避免在将过载控制器的需要迁移的交换机迁移到目标控制器后，导致目标控制器过载的问题。具体技术方案如下：第一方面，提供了一种SDN多控制器负载均衡方法，应用于负载均衡系统，所述负载均衡系统包括：一个主控制器、多个从控制器和每个从控制器所连接的交换机，该方法包括：从控制器检测到自身过载时，选择待迁移的交换机的标识信息上报给主控制器；主控制器记录待迁移的交换机的标识信息，并向所述过载的从控制器发送未过载的从控制器的标识信息；所述过载的从控制器向各个未过载的从控制器发送拍卖请求，所述拍卖请求中包含：待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率；所述各个未过载的从控制器，根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，判断是否参与拍卖；参与拍卖的未过载的从控制器，根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定针对所述待迁移的交换机的报价并将报价发送所述过载的从控制器，所述报价是按照预设算法计算出来的有益程度；所述过载的从控制器，选择报价最高的未过载的从控制器作为目标从控制器，并将目标从控制器的标识信息上报给主控制器；所述主控制器控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。进一步的，所述主控制器维护两个信息表，包含：全局负载信息表和切换列表；所述全局负载信息表内包含各个从控制器的负载状态；所述切换列表内包含过载的从控制器、待迁移的交换机、目标从控制器之间的映射关系；所述主控制器在接收到所述过载的从控制器上报的待迁移的交换机的标识信息后，在所述负载信息表中记录所述过载的从控制器的过载状态，查询所述负载信息表获得未过载的从控制器的标识信息，并将查询到的未过载的从控制器的标识信息下发给所述过载的从控制器；所述主控制器在接收到所述过载的从控制器发送的待迁移的交换机后，将所述过载的从控制器发送的待迁移的交换机的标识信息存储在切换列表中；所述主控制器在接收到过载的从控制器上报的目标从控制器标识信息后，将切换列表中目标从控制器的信息更新为所述过载的从控制器发送的目标从控制器的标识信息，主控制器按照切换列表中的记录，控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。进一步的，所述从控制器检测自身过载的步骤，包括：从控制器获取自身的资源利用率；所述资源利用率为从控制器单位时间内处理的所连接交换机的请求量与从控制器单位时间内能够处理的所连接交换机的最大请求量的比值；从控制器根据获取的自身的资源利用率，判断所述资源利用率是否满足预设过载阈值；若是，则所述从控制器为过载的从控制器；所述过载的从控制器选择待迁移的交换机上报给主控制器的步骤，包括：所述过载的从控制器根据各个交换机的平均请求速率和所述交换机向连接的过载的从控制器发送平均请求速率的往返时间，计算各个交换机的价值；所述交换机的价值用于表示交换机的负载综合度；所述过载的从控制器根据所连接的各个交换机的价值，将所述各个交换机进行降序排序并生成所述排序后的交换机的集合G；其中，所述集合G中的元素为G1到Gn；根据预设的待迁移交换机选择策略，确定待迁移的交换机的标识信息；所述过载的从控制器将待迁移的交换机的标识信息上报给主控制器；所述根据预设的待迁移交换机选择策略，确定待迁移的交换机的标识信息的步骤，包括：采用如下公式确定待迁移的交换机：其中，为所述集合G中交换机Gi的平均请求速度，M为所述过载的从控制器超出预设负载量阈值的负载量，Gi为所述集合G中过载的从控制器连接的待迁移的交换机按所述价值排序后的编号，Gi＝Sj，i和j的取值可以为1，...，n，G1为所述过载的从控制器连接的待迁移的交换机中价值最大的交换机；Gn为所述过载的从控制器连接的待迁移的交换机中价值最小的交换机。进一步的，所述过载的从控制器根据各个交换机的平均请求速率和所述交换机向连接的过载的从控制器发送平均请求速率的往返时间，计算各个交换机的价值的步骤，包括：采用如下公式计算各个交换机的价值：其中，j是所述从控制器所连接的交换机的编号，Hj是编号为j的交换机Sj的价值，Ij是交换机Sj的平均请求速率，i是控制器的编号，Rij是过载的从控制器Ci记录的编号为j的交换机Sj发送平均请求速率到本控制器的往返时间，α和β为常数。进一步的，所述根据获取的从控制器的资源利用率，判断所述资源利用率是否满足预设过载阈值的步骤，包括：将所述资源利用率大于预设过载阈值的从控制器，确定为过载的从控制器。进一步的，所述各个未过载的从控制器，根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，判断是否参与拍卖的步骤，包括：获取所述未过载的从控制器的资源总量和已用资源量；所述资源总量是指从控制器单位时间内能够处理的所连接交换机的最大请求量，所述已用资源量为从控制器当前时刻单位时间内处理的所连接交换机的请求量；根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定所述未过载的从控制器的剩余可用资源量；判断所述未过载的从控制器的剩余可用资源量是否大于所述待迁移的交换机的平均请求速率；若是，则所述未过载的从控制器参与拍卖。进一步的，所述根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定所述未过载的从控制器的剩余可用资源量的步骤，包括：采用如下公式计算所述剩余可用资源量：K＝B×CT-N其中，K为所述未过载的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SDN多控制器负载均衡方法，其特征在于，应用于负载均衡系统，所述负载均衡系统包括：一个主控制器、多个从控制器和每个从控制器所连接的交换机，所述方法包括：从控制器检测到自身过载时，选择待迁移的交换机的标识信息上报给主控制器；主控制器记录待迁移的交换机的标识信息，并向所述过载的从控制器发送未过载的从控制器的标识信息；所述过载的从控制器向各个未过载的从控制器发送拍卖请求，所述拍卖请求中包含：待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率；所述各个未过载的从控制器，根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，判断是否参与拍卖；参与拍卖的未过载的从控制器，根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定针对所述待迁移的交换机的报价并将报价发送所述过载的从控制器，所述报价是按照预设算法计算出来的有益程度；所述过载的从控制器，选择报价最高的未过载的从控制器作为目标从控制器，并将目标从控制器的标识信息上报给主控制器；所述主控制器控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。

【技术特征摘要】
1.一种SDN多控制器负载均衡方法，其特征在于，应用于负载均衡系统，所述负载均衡系统包括：一个主控制器、多个从控制器和每个从控制器所连接的交换机，所述方法包括：从控制器检测到自身过载时，选择待迁移的交换机的标识信息上报给主控制器；主控制器记录待迁移的交换机的标识信息，并向所述过载的从控制器发送未过载的从控制器的标识信息；所述过载的从控制器向各个未过载的从控制器发送拍卖请求，所述拍卖请求中包含：待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率；所述各个未过载的从控制器，根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，判断是否参与拍卖；参与拍卖的未过载的从控制器，根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定针对所述待迁移的交换机的报价并将报价发送所述过载的从控制器，所述报价是按照预设算法计算出来的有益程度；所述过载的从控制器，选择报价最高的未过载的从控制器作为目标从控制器，并将目标从控制器的标识信息上报给主控制器；所述主控制器控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主控制器维护两个信息表，包含：全局负载信息表和切换列表；所述全局负载信息表内包含各个从控制器的负载状态；所述切换列表内包含过载的从控制器、待迁移的交换机、目标从控制器之间的映射关系；所述主控制器在接收到所述过载的从控制器上报的待迁移的交换机的标识信息后，在所述负载信息表中记录所述过载的从控制器的过载状态，查询所述负载信息表获得未过载的从控制器的标识信息，并将查询到的未过载的从控制器的标识信息下发给所述过载的从控制器；所述主控制器在接收到所述过载的从控制器发送的待迁移的交换机后，将所述过载的从控制器发送的待迁移的交换机的标识信息存储在切换列表中；所述主控制器在接收到过载的从控制器上报的目标从控制器标识信息后，将切换列表中目标从控制器的信息更新为所述过载的从控制器发送的目标从控制器的标识信息，主控制器按照切换列表中的记录，控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从控制器检测自身过载的步骤，包括：从控制器获取自身的资源利用率；所述资源利用率为从控制器单位时间内处理的所连接交换机的请求量与从控制器单位时间内能够处理的所连接交换机的最大请求量的比值；从控制器根据获取的自身的资源利用率，判断所述资源利用率是否满足预设过载阈值；若是，则所述从控制器为过载的从控制器；所述过载的从控制器选择待迁移的交换机上报给主控制器的步骤，包括：所述过载的从控制器根据各个交换机的平均请求速率和所述交换机向连接的过载的从控制器发送平均请求速率的往返时间，计算各个交换机的价值；所述交换机的价值用于表示交换机的负载综合度；所述过载的从控制器根据所连接的各个交换机的价值，将所述各个交换机进行降序排序并生成所述排序后的交换机的集合G；其中，所述集合G中的元素为G1到Gn；根据预设的待迁移交换机选择策略，确定待迁移的交换机的标识信息；所述过载的从控制器将待迁移的交换机的标识信息上报给主控制器；所述根据预设的待迁移交换机选择策略，确定待迁移的交换机的标识信息的步骤，包括：采用如下公式确定待迁移的交换机：其中，为所述集合G中交换机Gi的平均请求速度，M为所述过载的从控制器超出预设负载量阈值的负载量，Gi为所述集合G中过载的从控制器连接的待迁移的交换机按所述价值排序后的编号，Gi＝Sj，i和j的取值可以为1，...，n，G1为所述过载的从控制器连接的待迁移的交换机中价值最大的交换机；Gn为所述过载的从控制器连接的待迁移的交换机中价值最小的交换机。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述过载的从控制器根据各个交换机的平均请求速率和所述交换机向连接的过载的从控制器发送平均请求速率的往返时间，计算各个交换机的价...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莉，袁宁，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11