[发明专利]一种面向应用QoS保障的OpenFlow网络流量控制方法

说明书

本发明给出了一种面向应用QoS保障的OpenFlow网络流量控制方法，包括如下步骤：用户向服务器请求服务，服务器向SDN控制器发送QoS请求消息，控制器收到消息后，根据网络资源使用情况为其计算出传输的最佳路径并预留资源，同时在服务器传输QoS数据流的过程中，监测其传输状态及网络链路情况，以保证QoS流的可靠，稳定的传输。该系统针对严格保障应用服务的QoS传输，并利用服务对网络资源要求的差异性，为应用服务提供需求的网络资源，不仅有效地保证了应用的QoS，同时达到了网络资源的高效利用。

技术领域

本发明涉及网络保障应用QoS(Quality of Service，服务质量)的方法，特别是OpenFlow网络中为应用QoS提供保障的流量控制方法。

背景技术

多媒体，在线交互等新型业务对于传输有着较高的QoS要求，通常要求足够的传输带宽，尽可能低的时延等，不同于“尽力而为”类型的服务。目前提供QoS保障的方法集中在资源预留，队列优先级调度等方面，但都建立在传统的网络体系上，存在许多不足，如资源预留要求路由器具有高性能，导致了开销大，扩展性差等缺点，队列管理与调度针对的是汇聚流，存在控制粒度粗等缺点，并且由于大多方法都是采用逐跳转发的机制，难以达到对全局资源的有效利用。SDN网络体系的数据层和控制层分离思想提供了全新的解决方案，控制器提供逻辑控制功能，数据层只需执行对应的操作的这种方式大大提高了网络的扩展性和流量控制的灵活性。

OpenFlow协议是本发明中至关重要的协议。OpenFlow是一种新型网络协议，起源于斯坦福大学的Clean Slate项目组，用于进行网络创新性实验。其主要思想是将网络设备的控制层和数据层进行分离，控制功能全部集中在控制层，从而可以简化底层设备的功能，增强了网络的可扩展性。自2009年底发布第一个正式版本v1.0以来，OpenFlow协议已经经历了1.1、1.2、1.3以及最新发布的1.4等版本的演进过程。OpenFlow协议中定义了控制器和交换机之间通信的方式，包括控制器如何获得底层网络信息，控制交换机的数据转发等一系列相关操作。因此建立在控制器上的应用层可以间接与控制器进行通信来获取底层网络信息，并利用这些信息来提高应用的服务质量。

发明内容

本文所要解决的技术问题是在SDN网络中提供一种按需分配资源，为应用提供高质量QoS传输策略，使网络可以根据应用流的QoS传输要求，为其分配网络资源，同时合理规划传输路径，达到网络资源利用的最大化。

为解决上述技术问题，本发明提出一种应用服务与控制器之间的通信模式，其基本技术构思是：当用户请求应用服务时，应用服务器首先与控制器进行通信，将服务的传输要求发给控制器。控制器收到服务器消息后，为该QoS流收集目前网络链路信息，计算出最佳路由，预留带宽资源，同时通知服务器开始流传输，之后对传输的QoS流和链路状态进行监测，根据网络资源情况及时调整策略保证QoS流的可靠、稳定传输。

基于上述构思，本发明的特征采用的技术方案如下：

一种面向应用QoS保障的OpenFlow网络流量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)服务器收到用户服务请求后，向SDN控制器发送QoS传输请求消息，传递服务传输QoS要求参数，SDN控制器对QoS传输请求消息进行解析，并为其分配QoS ID；其中QoS要求参数包括带宽需求、服务传输允许最大时延、端到端允许最大时延抖动、允许的最大丢包率；

(2)SDN控制器向交换机发送消息，查询当前网络流量信息，得到SDN控制器所在网络内交换机节点和链路的流量信息，包括每条链路的剩余带宽、每条数据流的传输速率、交换机端口转发速率、平均时延；

(3)计算数据流路由，判别数据流是否为为非QoS流数据，是则采用最短路径算法计算路由，转步骤(4)；否则按以下步骤进行QoS流的路由计算：