[发明专利]面向网络虚拟化的多粒度QoS控制方法

权利要求书

1.一种面向网络虚拟化的多粒度QoS控制方法，其特征在于，包括如下：

(1)在SDN控制器中创建IP平衡二叉树；实现如下：

(1a)将多组包含key和value的数据用于生成多个结点，其中key为二进制IP地址转换成的十进制整数，value为IP地址所属的IP集合IPSi，i为IP集合的编号，范围为任意非负整数；

(1b)根据key值的大小对各结点排序后创建出IP平衡二叉树；

(2)在SDN控制器中创建虚拟子网配置文件，即配置N种虚拟子网VSN，并为每种虚拟子网配置对应的QoS策略；实现如下：

(2a)配置N种虚拟子网VSN，每种虚拟子网由两个IP集合组合表示成VSNx＝{IPSi,IPSj}，其中x为虚拟子网编号，范围为0到N-1，i和j为IP集合编号，范围为任意非负整数，且i等于j；

(2b)为每种虚拟子网配置对应的QoS策略，该QoS策略包括虚拟子网的通信优先级P，以及设置虚拟子网中通过的立即转发业务CS的通信带宽权值w1、快速转发业务EF的通信带宽权值w2、确保转发业务AF的通信带宽权值w3和尽力转发业务BE的通信带宽权值w4，并规定各业务的通信优先级为CSEFAFBE；

(3)根据虚拟子网配置文件中的N种虚拟子网在SDN交换机中配置队列：

为每种虚拟子网配置立即转发业务CS、快速转发业务EF、确保转发业务AF和尽力转发业务BE四种业务队列，并将每个队列编号X:Y，其中X表示虚拟子网编号，范围为0到N-1，Y表示业务类型编号，Y为1对应CS业务、Y为2对应EF业务、Y为3对应AF业务和Y为4对应BE业务；

(4)为到达SDN交换机的分组匹配流表：

在网络流的一个分组到达SDN交换机后，将分组的源IP、目的IP、源端口、目的端口和传输协议这五元组与该交换机中所有流表的匹配域中的五元组进行匹配，如果匹配到五元组相同的流表，则跳转(8)，否则，执行(5)；

(5)为分组的网络流匹配虚拟子网：

(5a)SDN交换机将分组通过OpenFlow协议的OFPT_PACKET_IN消息发送到SDN控制器；

(5b)SDN控制器将分组的源IP和目的IP转换成十进制整数，并在IP平衡二叉树中分别查找分组的源IP匹配的IP集合和目的IP匹配的IP集合：

对于源IP，若查找到匹配的IP集合，则记录该源IP匹配的IP集合IPSi，若未查找到匹配的IP集合，则将该源IP匹配的IP集合IPSi默认记录为IPS0；

对于目的IP，若查找到匹配的IP集合，则记录该目的IP匹配的IP集合IPSj，若未查找到匹配的IP集合，则将该目的IP匹配的IP集合IPSj默认记录为IPS0；

(5c)将记录的两个IP集合组合成一个虚拟子网VSN＝{IPSi,IPSj}，i和j为IP集合编号，范围为任意非负整数，且i等于j；

(5d)在虚拟子网配置文件中查找与该虚拟子网VSN＝{IPSi,IPSj}匹配的虚拟子网VSNx，若未匹配到虚拟子网则记为VSN0，并记录该分组的网络流归属的虚拟子网编号X；

(6)取分组IP头部的TOS字段数据，并判断前3bit数据的值，为分组的网络流匹配业务类型，并记录该分组的网络流匹配的业务类型编号Y：

若前3bit数据的值为001，则该分组的网络流匹配为CS类型业务，

若前3bit数据的值为010，则该分组的网络流匹配为EF类型业务，

若前3bit数据的值为011，则该分组的网络流匹配为AF类型业务，

若前3bit数据的值为其他值，则该分组的网络流匹配为BE类型业务；

(7)为分组的网络流生成流表并发送到SDN交换机；

(8)根据流表的动作域，SDN交换机将分组发送到编号为X:Y的队列；

(9)多粒度QoS控制队列调度策略为各队列中的分组提供调度服务：

(9a)在网络级粒度下，为编号X的N个虚拟子网配置一个严格优先级PQ调度器，根据各虚拟子网QoS策略中配置的通信优先级P的大小为不同的虚拟子网提供调度服务：

若分组到达的虚拟子网的通信优先级大于当前正在进行调度服务的虚拟子网的通信优先级，则PQ调度器将为更大通信优先级的虚拟子网提供调度服务；

若分组到达的虚拟子网的通信优先级不大于当前正在进行调度服务的虚拟子网的通信优先级，则PQ调度器将为当前正在进行调度服务的虚拟子网完成调度服务后继续为更小通信优先级的虚拟子网提供调度服务；

(9b)在业务级粒度下，为同一虚拟子网的编号Y的CS、EF、AF和BE四个业务队列配置一个差额加权轮询DWRR调度器，该调度器按照各业务的通信优先级轮流为CS、EF、AF和BE业务队列提供调度服务，并且在每一轮调度服务中，将根据交换机出口总带宽B和各业务队列的通信带宽权值，为CS业务队列调度不超过w1*B字节的分组，为EF业务队列调度不超过w2*B字节的分组，为AF业务队列调度不超过w3*B字节的分组，为BE业务队列调度不超过w4*B字节的分组；

(10)各业务队列中经过调度的分组，将由SDN交换机的网卡转发离开SDN交换机。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述(7)的具体实现如下：

(7a)SDN控制器为分组的网络流生成一张流表，并设置流表的匹配域为该分组的源IP、目的IP、源端口、目的端口和传输协议这五元组，设置流表的动作域为将分组发送到编号为X:Y的队列；

(7b)SDN控制器通过OpenFlow协议的OFPT_PACKET_OUT消息，将该流表发送到SDN交换机。