[发明专利]基于响应时间的SDN多控制器负载均衡方法

说明书

本发明公开一种基于响应时间的SDN多控制器负载均衡方法，包括SDN控制器响应时间计算模块、SDN控制器负载及响应权值计算模块、负载均衡判定与决策模块。本发明通过SDN控制器周期性更新其对交换机请求消息的平均响应时间来实时统计与度量自身及其所管理的交换机的实时负载信息，从而周期更新SDN控制器的响应权值；负载均衡判定与决策模块先根据权值情况来判断是否需要启动负载均衡；如果需要进行SDN控制器负载均衡，再根据统计的其他SDN控制器负载信息得出最佳的均衡策略。本发明实现了基于实时响应时间的SDN多控制器的负载计算和判断，并做出基于交换机迁移的SDN多控制器负载均衡决策。

技术领域

本发明涉及一种SDN负载均衡技术，具体涉及一种基于响应时间的SDN多控制器之间的负载均衡方法。

背景技术

SDN(Software-Define Networking)，即软件定义网络，作为一种新型的网络架构，它可以通过设计网络功能软件的方式来解决日益庞大的网络的管理与配置问题。

SDN属于集中式的管理方式，它通过集中式的控制器对网络交换机进行管理和路由计算，并通过下发流表项到交换机的方式来将路由计算的结果存储在交换机中流表中，以便相同路径的数据包请求可以直接查询匹配流表项转发而不需要再次给控制器发送请求。因此，SDN通过控制器软件控制层与交换机转发层的解耦，实现了控制层对转发层的集中式路由与管理。但是，随着网络的不断扩大，SDN中传统的单一控制器的管理模式并不能满足网络流量的需要。同时单一的控制器还容易出现单点故障问题，单一控制器的失效会网络瘫痪。SDN多控制器的出现可以较好地缓解这一问题，解决了单一控制器所带来的网络性能瓶颈问题。

在SDN多控制器环境下，控制器同样可以管理不同数目的交换机。由于控制器和交换机之间仍然保持着静态匹配的关系，以及网络流量的分布不均和流量的突发性，会导致不同的SDN控制器之间的负载分布不均。这使得当一个或多个控制器过载而严重影响网络性能的同时，其他控制器处于空闲的未被充分利用的资源浪费状态，从而造成了网络的整体性能的下降。

在OpenFlow协议1.3中，明确地指出了控制器对于交换机拥有三种不同的角色，master、equal和slave。这使得交换机与控制器之间可以用动态的匹配代替原有的静态关系，也使得SDN多控制器之间的负载均衡可以直接通过控制器对交换机管理角色的改变来实现，从而通过交换机的迁移实现了控制器之间负载的迁移。然而，交换机迁移的策略的不同，也会使得整体网络性能的提升效果有所不同。因此，SDN多控制器之间如何进行负载均衡仍是我们亟待解决的问题。

然而，在调研到的SDN多控制器负载均衡方案中，大多数以单纯的OpenFlow消息数目作为控制器的负载判断依据，这样在单一的考虑负载情况可能不够准确，因为控制器对每一个OpenFlow消息的响应速度是不一样的；也有方案是用CPU、内存利用率的加权和来作为控制器负载权值的判断依据，这种情况下统计到的利用率可能会受到控制器中其他的功能模块的影响而不够准确，而且CPU、内存使用情况也波动频繁且不易直接获取。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于响应时间的SDN多控制器负载均衡方法。

技术方案：本发明的一种基于响应时间的SDN多控制器负载均衡方法，在SDN控制器内部设置相应功能模块，包括SDN控制器响应时间计算模块、SDN控制器负载及响应权值计算模块、负载均衡判定与决策模块；

具体包括以下步骤：

(1)伴随着SDN控制器的正常运行，SDN控制器的响应时间计算模块周期性的统计并计算得到SDN控制器对每一个OpenFlow请求消息的响应时间t_response，同时对于该SDN控制器管理的所有交换机，均统计各个交换机分别在该周期内的相应OpenFlow请求总数s_k是指第i个SDN控制器c_i所管理的第k个交换机；