[发明专利]一种基于数据面流量预测的多控制器节能优化方法

说明书

技术领域

本发明涉软件定义网络技术领域，为改善多控制器SDN网络中各个控制器节能情况，提出了一种基于数据面流量预测的多控制器节能优化方法。

背景技术

在多控制器的SDN网络架构，当网络流量出现较大下降时，例如进入深夜时，控制器集群中的一些控制器所负载的网络压力不大，可以归并到集群中的其他一些控制器上去，从而减少集群控制器内活动控制器的数量，从而减少集群控制器的能源消耗，使得整体SDN网络集群控制器更加的节能环保。

本发明的内容涉及以下SDN中的已有概念或技术：

SDN控制器是根据OpenFlow协议设计的网络控制软件，用于管理数据流、配置网络设备、制定流表(Flow Table)、承担网络业务与网络设备间的通讯。一个域中可以有多个控制器，但一般只有一个控制器处在控制、管理状态。

SDN中的交换机也支持OpenFlow协议。OpenFlow交换机由SDN控制器管控，保存有控制器制定的流表，并通过查询流表表项来决定对报文的处理方式，包括转发、缓存、提交控制器或丢弃等。

OpenFlow协议下的安全通道用来连接交换机和控制器，以供二者进行通信。

现有工作仅仅提出了在多个控制器间增加共享存储区域来实现控制器间通信，并未实现控制器负载均衡，然而当网络流量波动较大时，出现负载不均的问题尚未得到解决。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于数据面流量预测的多控制器节能优化方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明应用在SDN网络域内，且该域内有多个控制器处在管控状态，对某一交换机而言只有唯一一个管控控制器。本发明方法包括以下步骤：

(1)集群控制器调度：集群中的超级节点初始默认各个控制器的最大管控流量Himax为0；所述管控流量是指由这个控制器管控的所有交换机的流量之和，i为控制器编号；

(2)在每个时间间隔t内，由超级节点发起所管控集群的控制器调度，发出信息收集命令，集群中所有控制器上报此时其流量特征，该步骤通过以下子步骤来实现：

(2.1)控制器利用安全通道，向其管控的所有交换机发送查询消息；

(2.2)当控制器收集到其管控的所有交换机的应答消息，向集群分布式共享存储系统发送流量统计信息，所述流量统计信息包括：控制器编号、交换机标号、交换机流量和时间戳；所述时间戳是指控制器收集到其管控的所有交换机的应答消息的时刻；

(3)超级节点预测下一个时间间隔t内各个控制器的流量状态，该步骤通过以下子步骤来实现：

(3.1)根据时间戳，超级节点从集群分布式共享存储系统中读取每个控制器的流量统计信息，尝试获取N个时间戳的完整报文集合；所述完整报文集合是指同一控制器同一时间戳的所有不同的交换机流量报文且时间戳是除去已获取完整报文集合外最新的；其中，N为5到30的整数；

(3.2)若获取时间戳的完整报文集合不到N个，则执行步骤2；

(3.3)根据步骤3.1获取的N个时间戳的完整报文集合，对某个控制器i，超级节点获得其N个时刻的流量总和TX₁、TX₂、TX₃、TX₄、TX₅......TX_N，即获得了这样的数据：TX_j::＝{时间戳X_j、管控流量T_j}，j为1到N的整数，指代所述的N个时刻；所述管控流量T_j代表此控制器管控的所有交换机、在时间戳为X_j时的流量之和；