[发明专利]网络负载均衡装置和方法

说明书

提供了一种网络负载均衡装置和方法。所述装置包括：拓扑发现模块，被配置为获取网络拓扑信息和网络参数信息，其中，网络参数信息包括网络中的每个交换机的能耗信息以及网络中的每条链路的容量信息；流量统计模块，被配置为获取网络流量信息；大流监测模块，被配置为基于网络流量信息来确定每条链路上的大流和小流；负载均衡重路由模块，被配置为基于网络拓扑信息、网络参数信息以及网络流量信息来计算网络中的链路的负载均衡度以确定负载过重链路；路径计算模块，基于网络中的交换机的能耗信息以及网络流量信息来确定负载过重链路中大流的调度路径，从而形成新流表。

技术领域

本申请涉及网络通信领域，更具体地讲，涉及一种数据中心网络中的动态负载均衡装置和方法。

背景技术

随着移动互联网、云计算、大数据等互联网新技术、新业务的快速发展，以及高带宽消耗的Internet服务不断涌现，单纯依赖高性能数据中心的网络结构已经无法为广泛分布于全球的用户提供可靠的服务质量。而且，传统的OSPF(Open Shortest Path First)路由算法会选择单条最短路径作为最终路径，这样可能导致大部分网络流集中在单一路径上而出现网络拥塞，不能充分利用DCN(Data Center Network)中的链路资源。另外，基于分布式网络资源分配方式的单路径TCP传输机制也不能有效利用多条端到端的传输路径，导致网络吞吐量低、负载均衡差等问题。

针对上述问题，不少学者提出了相应的解决方案。随着SDN(Software DefinedNetwork)技术的出现和发展，数据中心网络的拥塞控制出现转机。SDN架构将数据平面和控制平面相分离，利用SDN控制器能够获取网络全局拓扑和流量分布信息的特点，以及SDN中数据转发颗粒度为流，可以通过路由对流进行调度，从而解决网络负载不均衡问题。因此，越来越多的研究关注SDN中通过路由算法的设计来进行负载均衡。

然而，在解决数据中心网络负载均衡差等问题方面，传统的负载均衡算法由于仅仅掌握网络拓扑结构、流量分布等局部信息，无法根据全局网络状态制定路由和调度策略，因此无法实现较理想的全局负载均衡。另外，许多研究人员利用SDN控制器能够获取全局网络拓扑以及流量分布信息的特点，提出基于SDN的数据中心网络负载均衡算法。这些算法分为两类：一类算法是从服务器角度，根据服务器的CPU、存储、带宽资源的负载情况，制定最佳虚拟机(VM)迁移策略，由此实现服务器负载均衡，但这在实现均衡负载的同时也增加了迁移开销以及通信时延；另一类算法是从网络角度，根据统计的链路状态信息，制定静态和动态重路由策略，将发生拥塞链路中的流量调度到剩余带宽最大的链路中，由此实现链路的负载均衡，提高了链路利用率，但是这种算法未考虑流调度带来的时延。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种网络负载均衡装置，所述装置包括：拓扑发现模块，被配置为获取网络拓扑信息和网络参数信息，其中，网络参数信息包括网络中的每个交换机的能耗信息以及网络中的每条链路的容量信息；流量统计模块，被配置为获取网络流量信息；大流监测模块，被配置为基于网络流量信息来确定每条链路上的大流和小流；负载均衡重路由模块，被配置为基于网络拓扑信息、网络参数信息以及网络流量信息来计算网络中的链路的负载均衡度以确定负载过重链路；路径计算模块，基于网络中的交换机的能耗信息以及网络流量信息来确定负载过重链路中大流的调度路径，从而形成新流表。

网络拓扑信息可包括网络中的节点信息以及网络中的链路信息。所述节点可以是网络中的交换机和主机之一。网络流量信息可包括指示网络中的各条链路是否被使用的链路占用状态信息、网络中的各条链路的占用带宽信息，以及网络中的各条链路上传送的网络流的数据流量。

负载均衡重路由模块可基于每个链路的容量信息、链路占用状态信息和链路占用带宽信息来计算每个链路的负载均衡度，并将负载均衡度超过预设负载阈值的链路确定为负载过重链路。路径计算模块可基于网络中的交换机的能耗信息以及网络流量信息确定负载过重链路中大流的最佳传输路径，并将所述最佳传输路径确定为所述调度路径。