[发明专利]基于SDN的数据中心网络流量管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体地说，是涉及一种数据中心网络流量管理方法。

背景技术

早期的数据中心网络每个服务器仅仅提供单一服务，带宽利用率很低，在虚拟化技术大量普及后，如今每个服务器可提供10个甚至上百个服务。当服务时间相对集中时，这样会导致数据中心网络流量出现激增，造成链路出现拥塞，服务器之间因为服务迁移也会产生大量流量，也可能造成链路拥塞，严重时可能造成网络瘫痪，这种情况下，会导致数据中心服务能力下降，影响业务正常进行。

本发明根据当前SDN(Software Defined Networking,软件定义网络)良好的控制器和转发设备分离的架构，提出了利用SDN控制器来管理数据中心网络流量方法，本发明主要应用于类似胖树结构的数据中心网络。因为SDN控制器具有全局的拓扑感知能力，我们对数据中心网络各端口进行流量统计，查看链路是否出现拥塞，出现链路拥塞时，可以快速将相关业务转移到其他空闲的链路中去。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于SDN的数据中心网络流量管理方法，主要解决现有数据中心网络中负载不均衡，导致某些链路出现拥塞，而另外的链路十分通畅，以致网络资源造成极大浪费的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于SDN的数据中心网络流量管理方法，包括SDN控制器和转发设备，所述管理方法包括以下步骤：

S1、控制器根据数据中心的网络拓扑计算边缘转发设备之间最短路径的条数，根据最短路径的条数设置备份路径，除了备份路径，其余的路径均用来路由；

S2、控制器检测是否有链路流量达到该链路带宽的门限值，如果有，则检测出该链路中流量最大的业务；

S3、控制器检测该业务的源、目的IP地址，查看其是否有备份路径，如果备份路径带宽足够，则将该业务调到备份路径中，如果备份路径带宽不足或者没有备份路径，控制器统计该业务源、目的IP地址的各条路径的链路利用率情况，查看是否有带宽足够的路径，如果有，将该业务调度到空闲路径中；

S4、控制器根据步骤S3所述被调度的路径，转换成流表项，下发到相应转发设备，完成流表配置。

进一步的，步骤S1所述网络拓扑结构为胖树拓扑结构，包括核心层、汇聚层和边缘层，整体分为若干个pod(Performance-Optimized Datacenter,高性能数据中心)区域，所述胖树拓扑结构中的同一pod区域内，边缘层转发设备之间的路径有两条，不同pod区域内，边缘交换机之间的路径有四条，所述路径中存在两条没有共享链路的路径。

进一步的，步骤S1具体包括以下步骤：

S1A、用k-shortest算法算出边缘转发设备之间的最短路径条数；

S1B、控制器POX(一款开源的SDN控制器)将所述路径存在map中，如果最短路径的条数大于三，将其中最后一条作为备选路径，其余路径都用来路由；

进一步的，步骤S2具体包括以下步骤：

S2A、检测是否有链路流量达到链路带宽门限值M，具体做法是每隔t秒统计经过各个端口的数据包大小，计算得到各端口流量信息，然后检测相应链路带宽是否达到M；

S2B、当有链路流量达到带宽的M时，检测哪条TCP(Transmission Control Protocol传输控制协议)速率最大，具体做法是，统计在这t秒内通过的哪种TCP报文数量最多。

进一步的，步骤S3具体包括以下步骤：

S3A、控制器根据步骤S2B得到的速率最大的TCP流，得到其源、目的IP地址；

S3B、根据该源、目的IP地址，控制器查看其是否有备份路径，如果有则转到步骤S3C，如果没有，则转到步骤S3D；

S3C、检测备份路径是否有足够带宽容纳该TCP流，如果没有则转到步骤S3D，如果有，将该TCP流调离到该备份路径中；

S3D、检测该源、目的IP地址的其他路径带宽，如果有路径能容纳该TCP流则将该TCP流调离到这条路径上。

进一步的，步骤S4的实现步骤包括：控制器根据所述被调度的TCP流的源、目的端口号加上所述空闲路径得到一条完整的路径，根据该路径下发流表到该空闲路径相关的交换机中，完成该TCP流调离工作。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：