[发明专利]一种工业实时网络中基于价格机制的多路径负载均衡方法

权利要求书

1.一种工业实时网络中基于价格机制的多路径负载均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1.RYU控制器发送数据包到所有OpenFlow交换机，感知网络全局拓扑；具体为：RYU控制器将LLDP数据包封装在Packet-Out消息里，并发送到所有OpenFlow交换机上，交换机接收到消息后转发给相连设备，相连设备把LLDP数据包封装在Packet-In消息里发送给RYU控制器；RYU控制器遍历交换机信息列表，确定全局环境中的每条可用路径，再遍历每条可用路径，获取每条可用路径的价格，将所有链路信息汇聚之后得到网络全局拓扑；

A2.RYU控制器利用OpenFlow协议实时监测网络带宽、网络时延参数；

A3.通过KSP算法从可行路径中计算出k条最短路径作为备选路径；

A4.以路径价格和流量负载为评估因素并设置权重，对k条备选路径进行链路评估，选出当前链路状态最优的一条作为转发路径，状态次优的一条作为预留路径；具体为：使用KSP算法选出k条最优路径后，对这k条路径进行综合评估并排列出优先级；首先确定路径价格和流量负载为评估因素；然后对各个因素建立关系矩阵，根据每个因素的重要程度来设置每个因素的权重，权重之和为1；最后计算出每条路径的评估值，根据评估值排列出优先级，分别确定一条转发路径和一条预留路径；预留路径是指在选择价格路径时，提前购买一条优质路径作为预留，当控制器所在路口传输出现问题时，立即切换到预留路径，保证数据传输的实时可靠性；

A5.RYU控制器将当前网络流的转发路径，即转发策略下发给对应交换机的流表；

A6.RYU控制器实时监控链路状态，当链路利用率大于阈值时，再次选择除当前路径以外的最优路径，并下发流表至交换机；具体为：RYU控制器实时监测网络带宽，当链路带宽达到阈值时，将链路信息返回并进行下一步的处理，阈值可根据实际情况自行指定；当链路实时传输带宽超过阈值时，重新选择除去该链路后的优先级最高的另一条路径，若重新选择的路径的剩余带宽大于当前链路剩余带宽，则对当前正在传输的大数据流进行重路由，将这些大数据流重路由至新的链路上；若不满足条件，则保持路径不变，直到满足条件为止；最后选择出新的转发路径后重新将流表下发至OpenFlow交换机。

2.如权利要求1所述的一种工业实时网络中基于价格机制的多路径负载均衡方法，其特征在于，所述的步骤A2具体为：RYU控制器通过OpenFlow协议获取交换机各个端口的统计信息，对各网络设备端口流量和流表项流量进行监控，周期性的获取到流量带宽的相关信息；通过取交换机之间发送报文时延的平均值来得到网络时延。

3.如权利要求1所述的一种工业实时网络中基于价格机制的多路径负载均衡方法，其特征在于，所述的步骤A3具体为：首先利用Dijkstra算法算出第1条最短路径P(1)，然后在此基础上依次算出其他的k-1条最短路径；在求P(i+1)时，将P(i)上除了终止节点外的所有节点都视为偏离节点，并计算每个偏离节点到终止节点的最短路径，再与之前的P(i)上起始节点到偏离节点的路径拼接，构成候选路径，进而求得最短偏离路径；最终计算出k条最短路径。