一種交換機遷移方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 該發(fā)明設及一種計算機網(wǎng)絡領域的數(shù)據(jù)處理方法，特別是設及一種交換機遷移方 法及裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著信息社會的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡規(guī)模的急劇膨脹、移動終端數(shù)量的增加和應用類 型的不斷豐富正不斷沖擊著傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)。傳統(tǒng)基礎網(wǎng)絡體系架構在新業(yè)務適配、管理復雜， 運維昂貴等方面的問題越發(fā)明顯。傳統(tǒng)網(wǎng)絡的弊端在于控制層和數(shù)據(jù)層禪合在同一個硬件 設備上，網(wǎng)絡管控功能復雜且更新困難，無法適應新型業(yè)務的發(fā)展需求和網(wǎng)絡的飛速發(fā)展。 新型網(wǎng)絡體系結構，如智慧協(xié)同網(wǎng)絡，可重構網(wǎng)絡，軟件定義網(wǎng)絡，為解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡的僵化 問題提供了新的方案。
[0003] 其中，軟件定義網(wǎng)絡由于其易管理、可編程的特點，受到了廣泛關注。軟件定義網(wǎng) 絡分離了轉發(fā)層與控制層，將原本束縛在路由器之內(nèi)的智能環(huán)節(jié)抽離到上層。使網(wǎng)絡具備 了協(xié)議標準開放、管理集中靈活和直接可編程等特點。目前，多控制器架構下的軟件定義網(wǎng) 路，克服了傳統(tǒng)軟件定義網(wǎng)絡的性能局限和單點失效，被國內(nèi)外學者所廣泛接受。然而在靜 態(tài)分布式控制器架構中，控制器和交換機的映射是靜態(tài)關系，不能動態(tài)適應流量的變化。如 果控制器和交換機的映射是靜態(tài)的，當交換機的流請求突然增大時，該域的控制器就會發(fā) 生超載，而其他的控制器的資源卻沒有充分利用，造成控制器資源的浪費，因此，靜態(tài)分布 式控制架構不能發(fā)揮最優(yōu)的性能。而在流量預期峰值的時候添加控制器的代價太大，不能 適應實際網(wǎng)絡的需求。因此，業(yè)界提出了動態(tài)分布式控制器架構，通過動態(tài)遷移交換機，使 負載在控制器之間動態(tài)轉移，達到控制器負載均衡的目的。
[0004] 近年來，國內(nèi)外學者對交換機遷移的研究越來越多，如彈性的分布式控制器架構 ElastiCon。該架構為控制器設定一個指定的負載域，當控制器負載失衡時，通過動態(tài)遷移 負載過重控制器下的交換機到負載較輕控制器下，使負載在控制器之間移動。然而，關于彈 性分布式控制器的研究還存在W下問題:作為核屯、部件，負載適應決策模塊采用基于窗口 的雙口限方法，即在決策窗口內(nèi)，當負載超過上、下口限時，采取增添、刪除控制器或者遷移 交換機的動作。雖然方法簡單，但是該方法過于粗放，難W實現(xiàn)對負載精細控制。其次， ElastiCon提出在交換機遷移階段，交換機遷移到鄰近的控制器，雖然減少了網(wǎng)絡時延，但 是無法達到精細的負載均衡。另外，ElastiCon沒有明確怎樣選擇增添和刪除的控制器數(shù)量 W及位置。
[0005] 發(fā)明人在研究過程中發(fā)現(xiàn)，可W利用經(jīng)濟學中的拍賣機制，把負載較輕控制器模 擬成拍賣者，拍賣自己的剩余資源;把被遷移的交換機模擬成競拍者，通過競價來獲得控制 器的資源。處于供不應求狀態(tài)的拍賣者從底價逐步提高自己的資源價格，每個競拍者決定 是否購買資源W及購買哪個拍賣者的資源，最終拍賣過程收斂到均衡點，進行交換機的遷 移?；诖?，發(fā)明了一種基于改進型拍賣的交換機遷移方法及裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術中，基于靜態(tài)分布式多控制器架構負載失衡的問題，提供 一種處理效果較好并且滿足大型網(wǎng)絡的交換機遷移方法及裝置。
[0007] 本發(fā)明的技術解決方案是，提供一種具有W下步驟的交換機遷移方法及裝置:含 有W下步驟：
[0008] 步驟101:數(shù)據(jù)初始化和監(jiān)控模塊初始化，令拍賣者的單位資源交易價格等于每單 位資源的消耗；
[0009] 步驟102:拍賣者把交易價格通知給所有的競拍者；
[0010] 步驟103:競拍者通過估價模塊對所有拍賣者進行估價，找出使自己收益最大的控 制器，并通知給該控制器；
[0011] 步驟104:每個拍賣者計算資源需求，為可使用資源量與已使用資源量的差值；
[0012] 步驟105:每個拍賣者通過供求狀態(tài)判定模塊計算自己資源的供求狀態(tài)；
[0013] 步驟106:如果拍賣者的資源狀態(tài)為供小于求，提高單位資源的交易價格，轉入步 驟102-105;
[0014] 步驟107:如果每個競拍者的收益大于零，輸出結果，利用交換機遷移模塊完成交 換機遷移。
[0015] -種包含W上所述交換機遷移方法的交換機遷移裝置，包括數(shù)據(jù)初始化和監(jiān)控模 塊、交易價格模塊、估價模塊、供求狀態(tài)判定模塊、收益決策模塊和交換機遷移模塊，數(shù)據(jù)初 始化和監(jiān)控模塊、交易價格模塊、估價模塊、供求狀態(tài)判定模塊、收益決策模塊和交換機遷 移模塊依次按步驟邏輯連接。其包含W下工作步驟：
[0016] 步驟201:通過該數(shù)據(jù)初始化和監(jiān)控模塊監(jiān)視控制器負載的情況，當控制器過載 時，確定拍賣控制器和競拍交換機。
[0017] 步驟202:交易價格模塊初始化拍賣者的初始交易價格，并根據(jù)供求狀態(tài)判定模塊 反饋的信息，并對交易價格進行更改。
[0018] 步驟203:估價模塊通過待遷移的交換機即競拍者對拍賣者的資源進行估價。
[0019] 步驟204:供求狀態(tài)判定模塊實現(xiàn)拍賣者計算自己資源的供求狀態(tài)，并把狀態(tài)反饋 給交易價格確定模塊。
[0020] 步驟205:收益決策模塊計算競拍者和拍賣者的收益狀態(tài)，并把收益狀態(tài)反饋給遷 移模塊。
[0021] 步驟206:交換機遷移模塊根據(jù)競拍者和拍賣者的收益狀態(tài)對交換機進行遷移，完 成控制器和交換機的部署。
[002^ 所述估價模塊中對控制器Cl設定一個資源使用闊值比例山，當《>?,:'寫時，稱控 制器Cl過載，需要對其管控的交換機進行遷移；當C < /VG時，控制器負載較輕，可W增加 交換機;定義交換機S神日控制器Cl之間的跳數(shù)du，表示交換機S神日控制器Cl之間的距離，貝U 定義交換機3擁控制器(：1的估價函數(shù)^^二.，《>/,^).表示^^與'^和《成正比，與《/成反 比;則定義
定義交換機估價矩陣如下
，其中V;二的乂··nf ):。
[0023] 所述收益決策模塊中交換機sj遷移到控制器Cl時，控制器Cl對交換機sj進行管理， 定義控制器每單位資源消耗ai，定義交換機sj遷移到控制器Cl的過程中網(wǎng)絡消耗的代價為 PiJ，表示各控制器在交換機遷移的過程中付出的通信開銷;定義網(wǎng)絡效用UU = Vi廣曰1 ·町- PiJ，表示交換機S痛接到控制器Cl的過程中，網(wǎng)絡獲得的效用;在拍賣過程中，控制器Cl的收 益是拍賣資源所得的收益減去遷移交換機付出的代價，即：Ui= Ifij · (Pi · ri廣ai · rij)， 交換機sj的收益等于交換機sj對控制器ci的估價減去付給控制器ci的價格，即：Φ j = Σ fij * (vu-pi · rij)。
[0024] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明交換機遷移方法及裝置具有W下優(yōu)點:在該發(fā)明機制內(nèi)， 負載較輕控制器是拍賣者，拍賣自己的剩余資源，被遷移的交換機是競拍者，競拍控制器的 剩余資源獲得服務。通過增加處于供大于求狀態(tài)的拍賣控制器資源的交易價格，完成交換 機的遷移，解決了現(xiàn)有的交換機遷移效率低且控制器負載失衡的問題。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發(fā)明交換機遷移方法及裝置中方法的步驟流程示意圖；
[0026] 圖2是本發(fā)明交換機遷移方法及裝置中裝置的結構示意圖；
[0027] 圖3是本發(fā)明交換機遷移方法及裝置的實施例結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明交換機遷移方法及裝置作進一步說明：為 方便敘述，首先對本文出現(xiàn)的技術名詞和相關定義做W說明：
[0029] 控制平面網(wǎng)絡：即控制節(jié)點和數(shù)據(jù)平面組成的網(wǎng)絡。
[0030] 估價函數(shù)：拍賣運一概念源自西方，它是通過一系列明確的規(guī)則和買者競價所決 定的價格，并W價格來配置資源的一種市場機制；即在確定的時間和地點，通過一定的組織 機構，W公開競價的形式，將特定物品或者財產(chǎn)權利轉讓給最高(或者最低)應價者的買賣 方式。在交換機遷移過程中，負載較輕控制器是拍賣者，拍賣自己的剩余資源;被遷移的交 換機是競拍者，通過競價來獲得控制器的資源。在每次拍賣中，交換機通過競拍控制器的資 源來獲得更好的服務，比如更快的得到控制器下發(fā)的流表。交換機對控制器的估價與控制 器剩余的資源量和到控制器的距離有關，控制器的剩余的資源越多，則交換機排隊等候服 務的概率越小。交換機與控制器的距離越大，則交換機與控制器之間的時延越大。因此交換 機對控制器的估價與請求的資源量和控制器的剩余資源成正比，與交換機和控制器的距離 成反比。
[0031] 網(wǎng)絡效用：控制器對交換機進行管理時需消耗資源，表示為各控制器在交換機遷 移的過程中付出的通信開銷。被遷移交換機獲得的效用，即交換機對控制器的估價。由于交 換機對控制器資源的支付和控制器獲得交換機的支付相互抵消，所W整個網(wǎng)絡的效用為交 換機所獲得的效用減去控制器的消耗和遷移代價，因此網(wǎng)絡效用可W表示為所有交換機連 接到控制器的過程中，網(wǎng)絡獲得的效用。
[0032] 拍賣者資源狀態(tài):對拍賣控制器而言，首先計算出控制器的資源需求量，供不應求 狀態(tài)即競拍交換機所需的資源之和大于控制器的剩余資源量。相反，供大于求狀態(tài)即交換 機所需的資源之和小于控制器的剩余資源量。
[0033] 策略空間：競拍者即交換機的策略是想購買哪個控制器的資源和對該控制器需求 的資源大小。當拍賣者處于供大于求狀態(tài)時，一個簡單的控制器選擇策略是隨機從希望購 買它的資源的交換機之中選擇幾個，但運樣的策略太過于粗放，并且也不能使控制器Cl獲 得最大的利益。因此，首先定義拍賣者的單位資源量的交易價格，并把運個價格廣播給所有 的競拍交換機。所W，拍賣者的策略為交易價格和資源狀態(tài)。
[0034] 收益函數(shù):在拍賣過程中，控制器的收益是拍賣資源所得的收益減去遷移交換機 付出的代價。交換機的收益等于交換機對控制器的估價減去付給控制器的價格。
[0035] 如圖1所示，本實施例中提供一種基于改進型拍賣的交換機遷移機制，即一種交換 機遷移方法，所述方法如下:首先每個拍賣者對自己的資源開始叫價，競拍者根據(jù)自己的效 益函數(shù)與支付函數(shù)對拍賣品進行估價，然后對拍賣品進行出價。拍賣者根據(jù)自己資源的供 求狀態(tài)決定是否加價