[发明专利]一种多路径传输中最优路径选择方法

说明书

技术领域

本发明属于SDN中链路负载均衡相关领域，尤其涉及一种多路径传输中最优路径选择方法。

背景技术

近几年，云服务的快速发展，承载了大量云计算服务的数据中心得到广泛的应用及部署，对于数据中心网络的架构及性能提出了较高要求。在高连通性的数据中心网络(DataCenter Networks，DCN)中，服务器间常常进行一对一及多对多通信。高效的利用服务器间的多条路径能够提高数据中心网络的通信效率及可靠性，而现有的技术条件下，对于多路径的利用效率较低，网络负载不均衡，网络资源不能高效利用，数据通信往往发生拥塞，导致网络性能下降。

基于OpenFlow的SDN技术，控制转发分离，全局集中控制，为网络负载均衡、提升网络QoS提供了一种新的解决方案。而将SDN技术应用到数据中心网络中，建立数据中心网络全局资源视图，针对网络的不同业务，可以合理、高效、均衡地分配网络资源，优化传输路径，避免拥塞，均衡负载，提升数据交换效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种多路径传输中最优路径选择方法，根据实时全网资源视图，动态选择最优路径，使数据处于全网最优路径上传输，可以合理、高效、均衡地分配网络资源，优化传输路径，避免拥塞，均衡负载，提升数据交换效率。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

一种多路径传输中最优路径选择方法，在基于RYU的路由算法及传输机制仿真平台中实现及应用，Mininet、RYU、Iperf的共同协作来完成路由算法及传输机制的仿真实现。首先由Mininet建立网络拓扑，控制器中运行APP文件来启动RYU控制器，周期性通过RYU的API获取到全网的拓扑信息，集中式处理和存储，利用Iperf模拟产生数据流，根据数据流的源目IP，调用路由算法计算出一对节点间的多条转发路径，通过评价函数选择出全网最优路径，最后将最优路径下发到沿途交换机中。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种多路径传输中最优路径选择方法，包括以下步骤：

步骤1：RYU控制器获取相关网络拓扑信息，所述网络拓扑信息包含；switch_list、link_list、switch_port_table、link_to_port、interior_ports、access_ports、以及基于跳数的网络拓扑邻接矩阵；

步骤2、根据邻接矩阵，调用NetworkX工具中的shortest_simple_paths算法基于跳数计算出网络拓扑中任何一对节点间的K条路径，存储在字典形式的路径集中；

步骤3、RYU控制器通过周期性下发packet-out消息到交换机，获取到交换机中端口流量信息和流表流量信息；

步骤4、当一条流到来，根据源目IP，在access_ports中查询是否存在相关信息，若存在则可获得其源目交换机；若不存在，则结合access_ports和ARP协议，记录相关信息到access_table中，同时获得该主机挂靠的交换机及其连接端口；依据获得的源目交换机，从之前计算好的路径集中读取源目交换机的Top-K路径集；

步骤5、对TOP-K路径优劣进行评价；

步骤6：通过对TOP-K路径评价后，根据其评价选择出评价M最高的路径作为最优路径，并将该最优路径下发到沿途交换机中。

作为优选，步骤1包括：

步骤1.1：RYU控制器通过LLDP协议获取到数据平面的交换机信息和链路连接信息；

步骤1.2：通过调用RYU控制器的API接口读取交换机信息switch_list和链路连接信息link_list；

步骤1.3：通过分析整合交换机信息switch_list和链路连接信息link_list可得出以下信息：

1)switch_port_table：网络中所有交换机与其所包含的端口对应表；

2)link_to_port：网络中任意一条链路中源目交换机与源目端口的对应表；

3)interior_ports：网络中的满足只与交换机相连的交换机与其所包含的端口对应表；

4)access_ports：网络中的满足与主机相连的交换机与其所包含的端口对应表；

步骤1.4：根据link_to_port和switch_list构建基于跳数的网络拓扑邻接矩阵。