一种软件定义网络负载均衡方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种软件定义网络负载均衡方法，包括根据接收的集群内各控制器的负载信息，确定需要迁移交换机的过载控制器；根据过载控制器与其所连交换机之间的距离以及预设的迁移概率模型，确定需要迁移的交换机；根据过载控制器与剩余控制器之间的距离以及预设的空闲概率模型，确定剩余控制器中接收迁移交换机的空闲控制器；发出迁移指令，控制需要迁移的交换机向空闲控制器迁移。同时公开了相应的系统及装置。本发明专利技术在迁移过程中考虑了距离因素，使得负载分布更均匀；同时本发明专利技术的控制器不负责监控网络负责、不收集其他控制器的负载信息、不进行决策，控制器之间不存在频繁的通信，降低网络延时，提高了控制器性能。

【技术实现步骤摘要】
一种软件定义网络负载均衡方法、系统及装置
本专利技术涉及一种软件定义网络负载均衡方法、系统及装置，属于通信网络的领域。
技术介绍
目前国内外关于软件定义网络(SDN)控制平面负载均衡研究主要有静态负载均衡和动态负载均衡两方面。静态负载均衡提供一个负载均衡器，由负载均衡器采用特定的负载均衡策略，将请求提前分配给各个控制器。由于网络流量是动态的、实时的，随着网络规模的日益扩大，静态负载均衡不能满足网络数据转发的要求，还会造成网络阻塞，转发延迟，丢包等问题。同时静态负载均衡并没有改变交换机与控制器之间的静态映射关系。动态负载均衡通过实时获取控制平面负载信息，对控制平面和数据平面作出及时调整，有效均衡控制平面负载。2012年，BalanceFlow结构提出流量重定向概念，在过载控制器管理下的交换机上安装特定流表项。该流表项指导流请求应该转发至哪个控制器，即把流请求重定向给其他的控制器处理，从而均衡控制平面负载。但BalanceFlow结构并没有改变交换机与控制器之间的静态映射关系。为了解决交换机与控制器之间的静态映射问题，Dixit等提出交换机迁移方案，该方案使交换机可以从一个控制器迁移到另一个控制器，从而改变交换机与控制器之间的静态映射关系。然而关于如何选择需要迁移的交换机和空闲控制器还没有详细的解决方案。Zhou等提出的负载均衡算法DALB对此进行了研究。DALB允许过载控制器收集其他控制器的负载，并根据集群内所有控制器负载来判断是否需要进行负载均衡。同时，DALB迁移过载控制器下负载最大的交换机至负载最小的控制器。但DALB没有考虑距离因素对选择需要迁移的交换机和空闲控制器的影响，负载分布不均匀。
技术实现思路
本专利技术提供了一种软件定义网络负载均衡方法、系统及装置，解决了
技术介绍
中披露的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种软件定义网络负载均衡方法，包括，根据接收的集群内各控制器的负载信息，确定需要迁移交换机的过载控制器；根据过载控制器与其所连交换机之间的距离以及预设的迁移概率模型，确定需要迁移的交换机；根据过载控制器与剩余控制器之间的距离以及预设的空闲概率模型，确定剩余控制器中接收迁移交换机的空闲控制器；发出迁移指令，控制需要迁移的交换机向空闲控制器迁移。根据接收的集群内各控制器的负载信息，计算集群的平均负载和负载标准差，基于预设规则，确定需要迁移交换机的过载控制器。平均负载和负载标准差公式为，其中，为集群的平均负载，cn为集群内的控制器数量，LCi为控制器i的负载，σ为集群的负载标准差。预设规则为：响应于且集群的平均负载不超过平均负载阈值且负载均衡，没有需要迁移交换机的过载控制器；其中为集群的平均负载，σ为负载标准差，λ为参数，为集群的平均负载阈值；响应于且集群的平均负载不超过平均负载阈值但负载不均衡，没有需要迁移交换机的过载控制器；响应于且集群的平均负载超过平均负载阈值，集群需增加新的控制器；响应于且集群负载不均衡，将负载最大的控制器作为需要迁移交换机的过载控制器。根据过载控制器与其所连交换机之间的距离以及预设的迁移概率模型，计算过载控制器所连各交换机的迁移概率，将迁移概率最大的交换机作为需要迁移的交换机。迁移概率模型为，其中，Pkx为过载控制器x所连交换机k被迁移的概率，LCx为过载控制器x的负载，为集群的平均负载，LSkx为过载控制器x所连交换机k的负载值，LSkj为过载控制器x所连第j个交换机的负载值，Hkx为过载控制器x所连交换机k的距离，Hjx为过载控制器x所连第j个交换机的距离，sn为过载控制器x所连交换机数量。根据过载控制器与剩余控制器之间的距离以及预设的空闲概率模型，计算各剩余控制器的空闲概率，将空闲概率最大的作为接收迁移交换机的空闲控制器。空闲概率模型为，其中，Qy为剩余控制器y的空闲概率，cn为集群内的控制器数量，hxy为过载控制器x与剩余控制器y的距离，hxt为过载控制器x与剩余控制器t的距离，LCy为剩余控制器y的负载，LCt为剩余控制器t的负载。一种软件定义网络负载均衡系统，包括，负载监控模块：根据接收的集群内各控制器的负载信息，确定需要迁移交换机的过载控制器；决策模块：根据过载控制器与其所连交换机之间的距离以及预设的迁移概率模型，确定需要迁移的交换机；根据过载控制器与剩余控制器之间的距离以及预设的空闲概率模型，确定剩余控制器中接收迁移交换机的空闲控制器；动作模块：发出迁移指令，控制需要迁移的交换机向空闲控制器迁移。一种软件定义网络负载均衡管理装置，内部装载有软件定义网络负载均衡系统，所述软件定义网络负载均衡管理装置与集群各控制器连接。本专利技术所达到的有益效果：本专利技术在迁移过程中考虑了距离因素，使得负载分布更均匀；同时本专利技术的控制器不负责监控网络负责、不收集其他控制器的负载信息、不进行决策，控制器之间不存在频繁的通信，降低网络延时，提高了控制器性能。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为SMLB结构框架；图3为交换机迁移前状态；图4为交换机迁移后状态；图5为控制器负载状况；图6为网络连接时延比较；图7为控制器性能比较。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，一种软件定义网络负载均衡方法，包括以下步骤：步骤1，接收集群内各控制器发送的负载信息。控制器的负载主要由以下四个因素决定:(1)处理PACKET_IN事件；(2)维护本控制器管理的网络视图；(3)与其他控制器之间的通信；(4)安装流表项。在不同的网络环境中，处理PACKET_IN事件对负载影响最大，因此把周期内交换机发给控制器的PACKET_IN事件数目作为周期内该控制器的负载。在SDN中，一个控制器可以控制多个交换机，每个交换机产生的PACKET_IN事件都将发送到控制器，并排队等待控制器处理。以单位时间内到达控制器的PACKET_IN事件数目作为该控制器的负载值，如下式所示：其中，LCi为控制器i的负载，Pij为周期T内交换机j发送到控制器i的PACKET_IN事件数目。步骤2，根据集群内各控制器的负载信息，确定需要迁移交换机的过载控制器。根据集群内各控制器的负载信息，计算集群的平均负载和负载标准差，基于预设规则，确定需要迁移交换机的过载控制器。平均负载和负载标准差公式为：其中，为集群的平均负载，cn为集群内的控制器数量，σ为集群的负载标准差，反映了集群中负载分布情况。预设规则如下：1)响应于且集群的平均负载不超过平均负载阈值且负载均衡，即集群内各控制器负载大多低于其负本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软件定义网络负载均衡方法，其特征在于：包括，/n根据接收的集群内各控制器的负载信息，确定需要迁移交换机的过载控制器；/n根据过载控制器与其所连交换机之间的距离以及预设的迁移概率模型，确定需要迁移的交换机；/n根据过载控制器与剩余控制器之间的距离以及预设的空闲概率模型，确定剩余控制器中接收迁移交换机的空闲控制器；/n发出迁移指令，控制需要迁移的交换机向空闲控制器迁移。/n

【技术特征摘要】
1.一种软件定义网络负载均衡方法，其特征在于：包括，
根据接收的集群内各控制器的负载信息，确定需要迁移交换机的过载控制器；
根据过载控制器与其所连交换机之间的距离以及预设的迁移概率模型，确定需要迁移的交换机；
根据过载控制器与剩余控制器之间的距离以及预设的空闲概率模型，确定剩余控制器中接收迁移交换机的空闲控制器；
发出迁移指令，控制需要迁移的交换机向空闲控制器迁移。


2.根据权利要求1所述的一种软件定义网络负载均衡方法，其特征在于：根据接收的集群内各控制器的负载信息，计算集群的平均负载和负载标准差，基于预设规则，确定需要迁移交换机的过载控制器。


3.根据权利要求2所述的一种软件定义网络负载均衡方法，其特征在于：平均负载和负载标准差公式为，






其中，为集群的平均负载，cn为集群内的控制器数量，LCi为控制器i的负载，σ为集群的负载标准差。


4.根据权利要求2所述的一种软件定义网络负载均衡方法，其特征在于：预设规则为：
响应于且集群的平均负载不超过平均负载阈值且负载均衡，没有需要迁移交换机的过载控制器；其中为集群的平均负载，σ为负载标准差，λ为参数，为集群的平均负载阈值；
响应于且集群的平均负载不超过平均负载阈值但负载不均衡，没有需要迁移交换机的过载控制器；
响应于且集群的平均负载超过平均负载阈值，集群需增加新的控制器；
响应于且集群负载不均衡，将负载最大的控制器作为需要迁移交换机的过载控制器。


5.根据权利要求1所述的一种软件定义网络负载均衡方法，其特征在于：根据过载控制器与其所连交换机之间的距离以及预设的迁移概率模型，计算过载控制器所连各交换机的迁移概率，将迁移概率最大的交换机作为需要迁移的交换机。

...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵刚，吴文勤，殷磊，张曦，丁晨阳，胡阳，张笑源，张俊尧，景春峰，陈泽，朱骥，
申请(专利权)人：国网重庆市电力公司南岸供电分公司，国家电网有限公司，南京南瑞信息通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50