本發(fā)明涉及一種報文丟棄策略技術領域，特別是涉及一種基于SDN(Software Defined Network，軟件定義網(wǎng)絡)的WRED(Weighted Random Early Detection，加權隨機先期檢測)報文丟棄方法及系統(tǒng)。

背景技術：

Tail-drop(尾部丟棄)是傳統(tǒng)的丟包策略，當隊列的長度達到最大值后，所有新到來的報文都將被丟棄。這種丟棄策略會引發(fā)TCP(Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議)全局同步現(xiàn)象，具體地，當隊列同時丟棄多個TCP連接的報文時，將造成多個TCP連接同時進入擁塞避免和慢啟動狀態(tài)以降低并調(diào)整流量，而后又會在某個時間同時出現(xiàn)流量高峰，如此反復，使網(wǎng)絡流量不停震蕩。多個TCP流同時進入TCP慢啟動的過程被稱為全局同步(global synchronization)或者TCP同步。當TCP同步發(fā)生時，連接的帶寬不能充分利用，從而造成了帶寬的浪費。

為避免TCP全局同步現(xiàn)象，可使用WRED。WRED是將隨機先期檢測與優(yōu)先級排隊結合起來，這種結合為高優(yōu)先級分組提供了優(yōu)先通信處理能力。當某個接口開始出現(xiàn)擁塞時，它有選擇地丟棄較低優(yōu)先級的通信，而不是簡單地隨機丟棄分組。

通過隨機丟棄低優(yōu)先級報文避免了TCP的全局同步現(xiàn)象，使得當某個TCP連接的報文被丟棄、開始減速發(fā)送的時候，其他的TCP連接仍然有較高的發(fā)送速度。這樣，無論什么時候，總有TCP連接在進行較快的發(fā)送，提高了線路帶寬的利用率。

但傳統(tǒng)的WRED流量控制算法是基于某一臺轉(zhuǎn)發(fā)設備，如圖1所示，WRED算法集成于轉(zhuǎn)發(fā)設備(例如交換機S1、S2)中，且丟包策略是固定的，整個配置是分布式的，即人工地在每一臺交換機(如交換機S1、S2)中配置WRED算法及其相關參數(shù)，由于每一臺交換機都需要進行相同的配置，所以配置操作繁瑣復雜，而且，由于需要人工地對每一臺交換機進行相同的配置，所以極易出現(xiàn)人工配置錯誤，即人工配置出錯率高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是為了克服現(xiàn)有技術中的WRED流量控制算法丟包策略是固定的、配置復雜且容易出錯的缺陷，提供一種基于SDN的WRED報文丟棄方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

本發(fā)明提供一種基于SDN的WRED報文丟棄方法，其特點在于，其包括以下步驟：

S1、SDN控制器中配置有WRED算法；

S2、該SDN控制器從入口交換機獲取未匹配流表的報文，創(chuàng)建WRED表項；

S3、該SDN控制器從出口交換機接收上報的Experimenter報文，并根據(jù)該Experimenter報文獲取該出口交換機的出端口的實際負載和不同流量的優(yōu)先級；

S4、該SDN控制器根據(jù)出端口的實際負載情況和不同流量的優(yōu)先級動態(tài)生成當前鏈路的流量的WRED流表，并下發(fā)給該入口交換機，該WRED流表包含WRED丟包策略；

S5、該入口交換機根據(jù)該WRED流表調(diào)整入端口的數(shù)據(jù)包的進入或丟包。

較佳地，在步驟S4中，該SDN控制器判斷當前流量的優(yōu)先級是否大于一第一設定閾值，若是則當前流量為第一優(yōu)先級別，沒有WRED丟包策略，該SDN控制器并不下發(fā)WRED流表給該入口交換機；

該SDN控制器判斷出當前流量的優(yōu)先級小于該第一設定閾值時，再判斷當前流量的優(yōu)先級是否小于一第二設定閾值，若是則當前流量為第三優(yōu)先級別，該SDN控制器下發(fā)第一WRED流表給該入口交換機；

該SDN控制器判斷出當前流量的優(yōu)先級大于該第二設定閾值且小于該第一設定閾值時，則當前流量為第二優(yōu)先級別，該SDN控制器下發(fā)第二WRED流表給該入口交換機。

較佳地，在當前流量為該第三優(yōu)先級別時，該SDN控制器判斷當前鏈路的實際負載，在該實際負載超過最大門限值時，隨機丟包率為一第一設定值，在該實際負載超過最小門限值時，隨機丟包率為一第二設定值，其中，該第一設定值大于該第二設定值。

較佳地，在當前流量為該第二優(yōu)先級別時，該SDN控制器判斷當前鏈路的實際負載，在該實際負載超過最大門限值時，隨機丟包率為一第三設定值，在該實際負載超過最小門限值時，隨機丟包率為一第四設定值，其中，該第三設定值大于該第四設定值。

本發(fā)明還提供一種基于SDN的WRED報文丟棄系統(tǒng)，其特點在于，其包括一SDN控制器、一入口交換機和一出口交換機；

該SDN控制器用于配置有WRED算法；

該SDN控制器用于從入口交換機獲取未匹配流表的報文，創(chuàng)建WRED表項；

該SDN控制器用于從出口交換機接收上報的Experimenter報文，并根據(jù)該Experimenter報文獲取該出口交換機的出端口的實際負載和不同流量的優(yōu)先級；

該SDN控制器用于根據(jù)出端口的實際負載情況和不同流量的優(yōu)先級動態(tài)生成當前鏈路的流量的WRED流表，并下發(fā)給該入口交換機，該WRED流表包含WRED丟包策略；

該入口交換機用于根據(jù)該WRED流表調(diào)整入端口的數(shù)據(jù)包的進入或丟包。

較佳地，該SDN控制器用于判斷當前流量的優(yōu)先級是否大于一第一設定閾值，若是則當前流量為第一優(yōu)先級別，沒有WRED丟包策略，該SDN控制器用于不下發(fā)WRED流表給該入口交換機；

該SDN控制器用于在判斷出當前流量的優(yōu)先級小于該第一設定閾值時，再判斷當前流量的優(yōu)先級是否小于一第二設定閾值，若是則當前流量為第三優(yōu)先級別，該SDN控制器用于下發(fā)第一WRED流表給該入口交換機；

該SDN控制器用于在判斷出當前流量的優(yōu)先級大于該第二設定閾值且小于該第一設定閾值時，則當前流量為第二優(yōu)先級別，該SDN控制器用于下發(fā)第二WRED流表給該入口交換機。

較佳地，在當前流量為該第三優(yōu)先級別時，該SDN控制器用于判斷當前鏈路的實際負載，在該實際負載超過最大門限值時，隨機丟包率為一第一設定值，在該實際負載超過最小門限值時，隨機丟包率為一第二設定值，其中，該第一設定值大于該第二設定值。

較佳地，在當前流量為該第二優(yōu)先級別時，該SDN控制器用于判斷當前鏈路的實際負載，在該實際負載超過最大門限值時，隨機丟包率為一第三設定值，在該實際負載超過最小門限值時，隨機丟包率為一第四設定值，其中，該第三設定值大于該第四設定值。

在符合本領域常識的基礎上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實例。

本發(fā)明的積極進步效果在于：

本發(fā)明基于SDN架構，SDN控制器進行統(tǒng)一調(diào)度，出端口的發(fā)送情況將實時反饋到SDN控制器，SDN控制器根據(jù)出端口的擁塞情況，在入端口采用WRED丟包策略。

而且，本發(fā)明所有的配置都集中于SDN控制器，配置方便而簡單，流量控制的策略是端對端的，由SDN控制器統(tǒng)一控制，并且根據(jù)出端口的流量和擁塞情況，動態(tài)調(diào)整丟包策略。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)的WRED流量控制方法的流程圖。

圖2為本發(fā)明較佳實施例的基于SDN的WRED報文丟棄系統(tǒng)的示意圖。

圖3為本發(fā)明較佳實施例的基于SDN的WRED報文丟棄方法的流程圖。

圖4為本發(fā)明較佳實施例的SDN控制器邏輯處理流程圖。

圖5為本發(fā)明較佳實施例的模擬測試環(huán)境的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術方案，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。

本實施例提供一種基于SDN的WRED報文丟棄系統(tǒng)，其包括一SDN控制器、一入口交換機和一出口交換機。

如圖2所示，若數(shù)據(jù)包是由客戶端傳輸至服務器，則圖2中的S1為入口交換機，S3為出口交換機；若數(shù)據(jù)包是由服務器傳輸至客戶端，則圖2中的S3為入口交換機，S1為出口交換機。SDN控制器是針對網(wǎng)絡的整體控制，即圖2中的S0-S3都會向SDN控制器上報私有報文，然后SDN控制器配置流表下發(fā)到各個交換機，其后根據(jù)報文的發(fā)起地址和目的地址的鏈路來控制入口交換機的丟包。

SDN控制器支持基于SDN的WRED控制算法配置任務序列，包括：動態(tài)WRED表和基于SDN的WRED控制算法功能打開或關閉。具體配置項和對應含義見表1：

表1

私有的動態(tài)WRED表可動態(tài)創(chuàng)建(交換機上報未匹配流表報文的時刻，創(chuàng)建WRED表項)，出口交換機上報Experimenter報文的時刻，決定流量的WRED優(yōu)先級別，用戶僅可以做修改。動態(tài)WRED表中的字段及其含義如表2所示：

表2

從交換機到SDN控制器的私有擴展Experimenter報文的格式如下表3所示。Experimenter值為255，需要向ONF組織申請。Experimenter type值為1表明是從交換機方向到控SDN制器。私有擴展Experimenter報文由轉(zhuǎn)發(fā)路徑上的出口交換機上報給SDN控制器。交換機id為交換機MAC地址，源IP地址和目的IP地址確定一條流。報文優(yōu)先級可以確定WRED優(yōu)先級。

表3

由此，該SDN控制器中配置有WRED算法，下面具體介紹該WRED報文丟棄系統(tǒng)中各部件所具備的功能：

該SDN控制器用于從入口交換機獲取未匹配流表的報文，創(chuàng)建WRED表項。

該SDN控制器用于從出口交換機接收上報的Experimenter報文，并根據(jù)該Experimenter報文獲取該出口交換機的出端口的實際負載和不同流量的優(yōu)先級。

該SDN控制器用于根據(jù)出端口的實際負載情況和不同流量的優(yōu)先級動態(tài)生成當前鏈路的流量的WRED流表，并下發(fā)給該入口交換機，該WRED流表包含WRED丟包策略。

該入口交換機用于根據(jù)該WRED流表調(diào)整入端口的數(shù)據(jù)包的進入或丟包。

其中，該SDN控制器根據(jù)出端口的實際負載情況和不同流量的優(yōu)先級動態(tài)生成當前鏈路的流量的WRED流表具體包括：

該SDN控制器用于判斷當前流量的優(yōu)先級是否大于一第一設定閾值(例如6)，若是則當前流量為第一優(yōu)先級別，沒有WRED丟包策略，該SDN控制器用于不下發(fā)WRED流表給該入口交換機；該SDN控制器用于在判斷出當前流量的優(yōu)先級小于該第一設定閾值時，再判斷當前流量的優(yōu)先級是否小于一第二設定閾值(例如3)，若是則當前流量為第三優(yōu)先級別，該SDN控制器用于下發(fā)第一WRED流表給該入口交換機；該SDN控制器用于在判斷出當前流量的優(yōu)先級大于該第二設定閾值且小于該第一設定閾值時，則當前流量為第二優(yōu)先級別，該SDN控制器用于下發(fā)第二WRED流表給該入口交換機。

在當前流量為該第三優(yōu)先級別時，該SDN控制器用于判斷當前鏈路的實際負載，在該實際負載超過最大門限值時，隨機丟包率為一第一設定值(例如80％)，在該實際負載超過最小門限值時，隨機丟包率為一第二設定值(例如20％)，其中，該第一設定值大于該第二設定值。

在當前流量為該第二優(yōu)先級別時，該SDN控制器用于判斷當前鏈路的實際負載，在該實際負載超過最大門限值時，隨機丟包率為一第三設定值(例如50％)，在該實際負載超過最小門限值時，隨機丟包率為一第四設定值(例如10％)，其中，該第三設定值大于該第四設定值。

其中，最大門限值默認值為線路負載的80％，當然，本領域的技術人員也可以根據(jù)實際需要設置最大門限的具體數(shù)值，最小門限值默認值為線路負載的10％，當然，本領域的技術人員也可以根據(jù)實際需要設置最小門限的具體數(shù)值。

如圖3所示，本實施例提供一種基于SDN的WRED報文丟棄方法，其包括以下步驟：

步驟101、在SDN控制器中，配置SDN的WRED算法；

步驟102、該SDN控制器從入口交換機獲取未匹配流表的報文，創(chuàng)建WRED表項；

步驟103、該SDN控制器從出口交換機接收上報的Experimenter報文，確定WRED優(yōu)先級；

步驟104、該SDN控制器下發(fā)流表給該入口交換機，實現(xiàn)WRED功能，該入口交換機根據(jù)下發(fā)的流表調(diào)整入端口的數(shù)據(jù)包的進入或丟包。

其中，如圖4所示，步驟102和103具體包括以下步驟：

該SDN控制器從入口交換機獲取未匹配流表的報文，創(chuàng)建WRED表項。

該SDN控制器從出口交換機接收上報的Experimenter報文，并根據(jù)該Experimenter報文獲取該出口交換機的出端口的實際負載和不同流量的優(yōu)先級，Experimenter報文的優(yōu)先級分別來自于報文的VLAN優(yōu)先級。

該SDN控制器判斷當前流量的優(yōu)先級(即VLAN優(yōu)先級)是否大于一第一設定閾值(例如6)，若是則當前流量為第一優(yōu)先級別，沒有WRED丟包策略，該SDN控制器并不下發(fā)WRED流表給該入口交換機。

否則該SDN控制器判斷當前流量的優(yōu)先級是否大于一第二設定閾值(例如3)且小于該第一設定閾值，若是則當前流量為第二優(yōu)先級別，該SDN控制器判斷當前鏈路的實際負載，在該實際負載超過最大門限值時，隨機丟包率為一第三設定值(例如50％)，在該實際負載超過最小門限值時，隨機丟包率為一第四設定值(例如10％)，其中，該第三設定值大于該第四設定值，該SDN控制器據(jù)此動態(tài)生成當前流量的WRED流表并下發(fā)給該入口交換機，該WRED流表包含WRED丟包策略。

該SDN控制器判斷出當前流量的優(yōu)先級小于該第二設定閾值時，則當前流量為第三優(yōu)先級別，該SDN控制器判斷當前鏈路的實際負載，在該實際負載超過最大門限值時，隨機丟包率為一第一設定值(例如80％)，在該實際負載超過最小門限值時，隨機丟包率為一第二設定值(例如20％)，其中，該第一設定值大于該第二設定值，該SDN控制器據(jù)此動態(tài)生成當前流量的WRED流表并下發(fā)給該入口交換機。

此外，本實施例的交換機和SDN控制器需要支持擴充流表，其定義如下表4所示：

表4

如圖5所示搭建模擬測試環(huán)境，其中FTP(文件傳輸協(xié)議)服務器是指在互聯(lián)網(wǎng)上提供文件存儲和訪問服務的計算機，它們依照FTP協(xié)議提供服務。

見圖5，客戶端通過入口交換機S1和出口交換機S3將報文傳輸至FTP服務器，報文的優(yōu)先級別為1。假設出口交換機S3出端口的線路負載為85％，對應的優(yōu)先級為第三優(yōu)先級別，線路負載超過最大門限值，所以隨機丟包率為80％；假設出口交換機S3出端口的線路負載為20％，對應的優(yōu)先級為第三優(yōu)先級別，線路負載超過最小門限值，所以隨機丟包率為20％。

見圖5，F(xiàn)TP服務器通過入口交換機S3和出口交換機S1將另一報文傳輸至客戶端，報文的優(yōu)先級別為7。假設出口交換機S1出端口的線路負載為85％，對應的優(yōu)先級為第一優(yōu)先級別，所以不丟包；假設出口交換機S1出端口的線路負載為20％，對應的優(yōu)先級為第一優(yōu)先級別，所以不丟包。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。