一種預(yù)測流表項(xiàng)的最優(yōu)超時(shí)時(shí)間的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種預(yù)測流表項(xiàng)的最優(yōu)超時(shí)時(shí)間的方法，該方法運(yùn)行于基于OpenFlow的軟件定義網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，該方法首先通過預(yù)測數(shù)據(jù)流的吞吐量和衡量OpenFlow交換機(jī)流表的資源使用數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)通過一種優(yōu)化工作流算法來預(yù)測流表項(xiàng)的最優(yōu)超時(shí)時(shí)間。該方法通過不斷優(yōu)化流表項(xiàng)的超時(shí)時(shí)間，提升不同服務(wù)的性能，并且在網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)突發(fā)流時(shí)，該方法能夠有效地緩和突發(fā)流，使得交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)可用，從而降低突發(fā)流的丟失率，提高交換機(jī)對數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)處理能力。本發(fā)明通過預(yù)測流表項(xiàng)的最優(yōu)超時(shí)時(shí)間，有效地提高了SDN中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的穩(wěn)定性和可用性。
【專利說明】一種預(yù)測流表項(xiàng)的最優(yōu)超時(shí)時(shí)間的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軟件定義網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種預(yù)測流表項(xiàng)的最優(yōu)超時(shí)時(shí)間的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)分離傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中一體式的控制面和數(shù)據(jù)面，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)管控的靈活性?？刂泼娴腟DN控制器通過控制信道管理數(shù)據(jù)面的交換機(jī)，交換機(jī)按照控制器所配置的流表中定義的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則來處理數(shù)據(jù)流。然而，SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中一個(gè)不容忽視的問題是:交換機(jī)和控制器之間存在性能瓶頸，當(dāng)軟件定義網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于廣域網(wǎng)時(shí)，將面臨突發(fā)流的問題，大量的流將導(dǎo)致交換機(jī)流表表項(xiàng)數(shù)量超過上限，控制流擁塞，從而影響轉(zhuǎn)發(fā)性能。針對這個(gè)問題，我們提出了一種優(yōu)化工作流算法來預(yù)測流表項(xiàng)的最優(yōu)超時(shí)時(shí)間，優(yōu)化交換機(jī)的流表，很好地提高了交換機(jī)的可用性，控制交換機(jī)的流表表項(xiàng)數(shù)量避免其使用超過上限，大大降低了突發(fā)流導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失。
[0003]在SDN的這種分離式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)這種方法是比較復(fù)雜的，因?yàn)檫@一方法是基于交換機(jī)資源情況的，而且控制器與交換機(jī)的控制信道的帶寬是有限的。本發(fā)明實(shí)時(shí)地通過標(biāo)準(zhǔn)的OpenFlow協(xié)議感知流的間歇性和吞吐量特性，優(yōu)化配置來自網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的流表項(xiàng)的超時(shí)時(shí)間設(shè)置。根據(jù)當(dāng)前流表的資源使用情況，以及控制信道帶寬來避免資源過載從而改進(jìn)業(yè)務(wù)流的可用性。
[0004]本發(fā)明涉及使用以下SDN中已有的概念、技術(shù)或工具:
[0005]SDN控制器是根據(jù)OpenFlow協(xié)議設(shè)計(jì)的控制軟件，用于管理數(shù)據(jù)流、配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、制定流表(Flow Tab I e )、承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的通訊。
[0006]SDN中的交換機(jī)服從OpenFlow協(xié)議，稱OpenFlow交換機(jī)(OFS)。OFS由SDN控制器管控，其流表由SDN控制器制定和修改。
[0007]OpenFlow協(xié)議版本為1.0及以上均可，其支持的安全通道實(shí)現(xiàn)OFS和SDN控制器之間的通信(詳細(xì)內(nèi)容參見https:// www.0pennetworking.0rg/)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種預(yù)測流表項(xiàng)的最優(yōu)超時(shí)時(shí)間的方法。
[0009]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種預(yù)測流表項(xiàng)的最優(yōu)超時(shí)時(shí)間的方法，包括如下步驟:
[0010]I)構(gòu)建初始網(wǎng)絡(luò)；軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)由OpenFlow交換機(jī)(OFS)和一個(gè)SDN控制器構(gòu)成，所有OFS組成一個(gè)域，由SDN控制器控制；
[0011]2)當(dāng)OFS接收到一個(gè)進(jìn)入流時(shí)，OFS查詢流表失配后，向SDN控制器發(fā)送一條查詢請求，SDN控制器接收該查詢請求，由網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行分析處理，產(chǎn)生FL0W_M0D消息，記作fb ；
[0012]3 )查詢SDN控制器維護(hù)的OFS流表項(xiàng)更新記錄，若查找到fb，說明該流表項(xiàng)被頻繁使用，則將fb的超時(shí)時(shí)間設(shè)置為2s，執(zhí)行步驟5);否則，說明該流表項(xiàng)首次使用，則SDN控制器增加該條記錄，并設(shè)置fb的OFPFF_SEND_FLOW_REM標(biāo)志，要求OFS刪除該條流表項(xiàng)時(shí)，向SDN控制器返回一條刪除消息，用于SDN控制器統(tǒng)計(jì)OFS的吞吐量；
[0013]4)若OFS的流表項(xiàng)使用率達(dá)到其可用率的上限，說明此時(shí)已無法向OFS中增加新的流表項(xiàng)，則將fb的超時(shí)時(shí)間設(shè)置為ls，以確保OFS的可用性，執(zhí)行步驟5);否則，fb的最
優(yōu)超時(shí)時(shí)間可根據(jù)OFS的使用率和數(shù)據(jù)流的吞吐量來計(jì)算，計(jì)算公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)測流表項(xiàng)的最優(yōu)超時(shí)時(shí)間的方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)構(gòu)建初始網(wǎng)絡(luò)；軟件定義網(wǎng)絡(luò)由OpenFlow交換機(jī)和一個(gè)軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器構(gòu)成，所有OpenFlow交換機(jī)組成一個(gè)域，由軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器控制； 2)當(dāng)OpenFlow交換機(jī)接收到一個(gè)進(jìn)入流時(shí),OpenFlow交換機(jī)查詢流表失配后，向軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)送一條查詢請求，軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器接收該查詢請求，由網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行分析處理，產(chǎn)生FL0W_M0D消息，記作fb ； 3)查詢軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器維護(hù)的OpenFlow交換機(jī)流表項(xiàng)更新記錄,若查找到fb,說明該流表項(xiàng)被頻繁使用，則將fb的超時(shí)時(shí)間設(shè)置為2s，執(zhí)行步驟5);否則，說明該流表項(xiàng)首次使用，則軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器增加該條記錄，并設(shè)置fb的OFPFF_SEND_FLOW_REM標(biāo)志，要求OpenFlow交換機(jī)刪除該條流表項(xiàng)時(shí)，向軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器返回一條刪除消息，用于軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器統(tǒng)計(jì)OpenFlow交換機(jī)的吞吐量； 4)若OpenFlow交換機(jī)的流表項(xiàng)使用率達(dá)到其可用率的上限，說明此時(shí)已無法向OpenFlow交換機(jī)中增加新的流表項(xiàng)，則將fb的超時(shí)時(shí)間設(shè)置為ls，以確保OpenFlow交換機(jī)的可用性，執(zhí)行步驟5);否則，fb的最優(yōu)超時(shí)時(shí)間λ /可根據(jù)OpenFlow交換機(jī)的使用率和數(shù)據(jù)流的吞吐量來計(jì)算，計(jì)算公式為: 其中，β i為OpenFlow交換機(jī)的使用_ ^ % OpenFlow交換機(jī)的數(shù)據(jù)流吞吐量； 5)將計(jì)算出的fb的最優(yōu)超時(shí)時(shí)間通`過OpenFlow協(xié)議棧發(fā)送給OpenFlow交換機(jī)。
【文檔編號】H04L12/26GK103888313SQ201410086549
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】吳春明, 趙珊珊, 周伯陽 申請人:浙江大學(xué)