[发明专利]一种软件定义网络中多业务流QoS保障的链路负载均衡方法

说明书

本发明公开了一种软件定义网络中多业务流QoS保障的链路负载均衡方法，属于软件定义网络架构负载均衡计算技术领域。本发明在SDN环境下，利用SDN集中控制的全局性优势，将改进的K最短路径算法与QoS保障相结合，以链路的负载均衡度为目标函数，以业务的QoS参数为约束条件，在K条最短路径中选择最佳路径。本发明实现了网络对业务流处理的高区分度处理，对不同的业务按需提供资源，增加了业务对网络需求的灵活性程度；可以有效提升网络吞吐量和流接受率，同时降低选择路径的时延和链路的丢包率。因此，在网络带宽资源使用效率方面，本发明具有明显的优势；在业务服务质量上，对需要业务保障的业务能够保证其基本的业务需求。

技术领域

本发明属于软件定义网络架构(Software Defined Network，SDN)负载均衡计算技术领域，具体涉及一种软件定义网络中多业务流QoS保障的链路负载均衡方法。

背景技术

QoS是指网络能够运用各种技术解决网络延迟和阻塞问题，为指定的网络通信提供更好的服务能力。链路资源可以根据当前的业务需求和链路情况，灵活调整网络中的流量负载来适应网络流量的变化而链路负载均衡是将流量的传输相对均衡地分配在网络链路上，从而提升网络的性能以及流传输的质量。

由于网络设备及环境限制，传统网络链路负载均衡算法(随机算法、轮询算法、加权轮询算法、最少连接算法、加权最小连接算法等。)为静态非实时性负载均衡，只能从局部网络进行优化，不能根据网络资源状态的变化进行方案的调整，并且传统网络架构的臃肿和业务不敏感性导致只能单独地研究业务 QoS或者是网络负载均衡。随着网络新业务的不断出现以及日趋紧张的网络资源对传统网络架构提出了新的挑战，需要一种新型网络架构对业务的多样性和资源利用率同时进行考虑。

软件定义网络架构(Software Defined Network，SDN)网络架构数据层和控制层分离，集中控制和可编程的优点，为两者的结合提供了基础和方向。基于集中控制的SDN控制器，能够在全局网络视图下，对网络状态信息进行掌控，通过改进控制器中可编程的路径决策模块，对业务流进行实时动态的路径规划，并下发流表细粒度地指导业务流进行传输，使其能够保障业务的QoS，同时提高带宽资源利用率。但是现有文献对SDN网络架构下两者的结合存在着以下三个问题：(1)未充分利用SDN集中控制和全局视图的优势；(2)单纯以提升网络的负载均衡性，并未对网络中不同的业务流进行区分；(3)单纯以提高业务QoS为目标，未考虑网络资源的使用率。

因此，在SDN环境下以提升网络资源利用率和业务QoS为目标，实施保障QoS的多业务流调度具有非常重要的研究意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种软件定义网络中多业务流QoS保障的链路负载均衡方法，该方法能够在保证业务基本QoS的同时均衡占用链路资源，有效缓解网络拥塞，提高网络吞吐量和带宽利用率，降低网络时延和丢包率，改善网络整体性能。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种软件定义网络中多业务流QoS保障的链路负载均衡方法，包括以下步骤：

Step1：初始化网络拓扑和流事件，对流事件i进行路径选择，i＝1,2……n；

Step2：判断到来的业务流事件是否达到最大值Num_flow，如果未达到则执行Step3，否则执行Step4；

Step3：改进网络拓扑，转向Step2；

Step4：判断网络拓扑中的链路剩余带宽是否满足业务流带宽需求，如果没有则执行Step5，否则执行Step6；

Step5：删除此条链路；

Step6：使用改进K值最短路径算法从中选出前K条资源充足、跳数少的路径；