[发明专利]一种基于SDN的CDN网络的用户请求分配方法

权利要求书

1.一种基于SDN的CDN网络的用户请求分配方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一、各SDN控制器通过OpenFlow接口实时收集CDN网络信息，所述CDN网络信息包括网络全局拓扑、链路时延和流量，并将收集到的所述CDN网络信息上传到智能中心的数据库中；

步骤二、智能中心的决策模块根据数据库所接收的所述CDN网络信息，采用动态分配算法计算CDN网络的各代理服务器被分配到用户的内容请求的比例，并计算CDN网络的入口交换机到各代理服务器的路径被分配到用户的内容请求的比例，并将各代理服务器的IP地址、CDN网络的各代理服务器被分配到用户的内容请求的比例和CDN网络的入口交换机到各代理服务器的路径被分配到用户的内容请求的比例下发到SDN控制器；

步骤三、SDN控制器根据所接收到的代理服务器的IP地址、CDN网络的各代理服务器被分配到用户的内容请求的比例、以及CDN网络的入口交换机到各代理服务器的路径被分配到用户的内容请求的比例修改所述入口交换机的流表项；

步骤四、用户发送内容请求到所述入口交换机，入口交换机将内容请求与所述流表项进行匹配并将匹配后的内容请求转发到目标代理服务器，用户从目标代理服务器中获取所请求的内容，所述目标代理服务器被分配到用户的内容请求的比例不为0。

2.根据权利要求1所述的基于SDN的CDN网络的用户请求分配方法，其特征是：利用公式(1)计算CDN网络的各代理服务器被分配到用户的内容请求的比例、以及CDN网络的入口交换机到各代理服务器的路径被分配到用户的内容请求的比例：

$\begin{array}{c}min{J}_d+{\mathrm{\ω}}_b{J}_b+{\mathrm{\ω}}_p{J}_p\\ s.t.\left\{\begin{array}{c}{p}_s\left(t\right)=\underset{i\∈I_s}{\mathrm{\Σ}}{p}_{i,s}\left(t\right)\\ 0\≤p_{i,s}\left(t\right)\≤1,\∀i,\∀s\\ 0\≤p_s\left(t\right)\≤1,\∀s\\ \underset{i\∈I_s}{\mathrm{\Σ}}\underset{s\∈S}{\mathrm{\Σ}}{p}_{i,s}\left(t\right)=1\end{array}\right.\end{array}---\left(1\right)$

其中，

$J_d=\underset{t=T+1}{\overset{T+H}{\Σ}}d\left(t\right)---\left(2\right)$

${\mathrm{BL}}_e\left(t\right)={\[\frac{\underset{i\∋e}{\Σ}{p}_{i,s}\left(t\right){\mathrm{VR}}_t-C_e}{\underset{i\∋e}{\Σ}{p}_{i,s}\left(t\right){\mathrm{VR}}_t}\]}^{+}---\left(3\right)$

${\mathrm{BP}}_i\left(t\right)=\underset{e\∈i}{max}{\mathrm{BL}}_e\left(t\right)---\left(4\right)$

$J_b=\underset{t=T+1}{\overset{T+H}{\Σ}}{p}_{i,s}\left(t\right){\mathrm{BP}}_i\left(t\right)---\left(5\right)$

$J_p=\underset{t=T+1}{\overset{T+H}{\Σ}}\underset{s\∈S}{\Σ}\underset{i\∈I_s}{\Σ}|p_{i,s}\left(t\right)-p_{i,s}(t-1)|---\left(6\right)$

公式(1)—(6)中，J_d表示用户平均响应时间优化参数，J_b表示用户带宽满足度偏移度优化参数，J_p表示稳定性优化参数，ω_b表示用户带宽满足度偏移度优化参数J_b相对于用户平均响应时间优化参数J_d的权重值，ω_p表示稳定性优化参数J_p相对于用户平均响应时间优化参数J_d的权重值，p_s(t)表示t时间内CDN网络的各代理服务器被分配到用户的内容请求的比例，i表示CDN网络的入口交换机到目标代理服务器s的路径，p_i,s(t)表示在t时间内路径i被分配到目标代理服务器s的用户的内容请求的比例，s表示单个目标代理服务器；S表示目标代理服务器的集合，I_s表示从CDN网络的入口交换机到各目标代理服务器s的路径的集合，d(t)表示t时间内用户平均响应时间，H表示预测时域，T表示当前时刻，s表示单个目标代理服务器，e表示CDN网络的入口交换机到目标代理服务器s的路径i中的链路；BL_e(t)表示在t时间内CDN网络的入口交换机到目标代理服务器s的路径i中的链路e的用户带宽满足度偏移度；V表示用户的内容请求的数学平均值；R_t表示在t时间内CDN网络中的用户的内容请求的总数；C_e表示链路e的容量，BP_i(t)表示在t时间内CDN网络的入口交换机到各目标代理服务器的路径的用户带宽满足度偏移度。

3.根据权利要求2所述的基于SDN的CDN网络的用户请求分配方法，其特征是：所述t时间内用户平均响应时间为：

$d\left(t\right)=\underset{s\∈S}{\mathrm{\Σ}}{d}_s\left(t\right)p_s\left(t\right)+\underset{e\∈i,i\∈I}{\Σ}{d}_e{p}_{i,s}\left(t\right)---\left(7\right)$

其中，

$d_s\left(t\right)=\underset{s\∈S}{\Σ}\frac{{\mathrm{\λ}}_t{p}_s\left(t\right)}{{\mathrm{\λ}}_s-{\mathrm{\λ}}_t{p}_s\left(t\right)}---\left(8\right)$

公式(7)和(8)中，d(t)表示t时间内用户平均响应时间，d_s(t)表示CDN网络中的各代理服务器的处理时间，d_e表示SDN控制器收集到的CDN网络的入口交换机到目标代理服务器s的路径i中的链路e的链路时延，λ_t表示在t时间内用户的内容请求到达目标代理服务器s的平均速率，λ_s表示目标代理服务器s的处理速率，p_s(t)表示在t时间内CDN网络的各代理服务器被分配到用户的内容请求的比例。