[发明专利]一种考虑多种交换机迁移指标的目标控制器选取方法

说明书

本发明请求保护一种考虑多种交换机迁移指标的目标控制器选取方法。基于交换机迁移机制的控制层故障恢复方案在不需要额外部署备份控制器的情况下可以有效的实现控制层的故障恢复。针对现有交换机迁移算法中交换机迁移方式单一，多仅以交换机‑控制器时延或控制器负载为迁移指标选取目标控制器的问题，提出了一种考虑多种交换机迁移指标的目标控制器选取方法(multi‑index selection method，M‑SM)，该方法在控制器发生故障前，以链路故障率、交换机‑控制器时延和控制器负载作为衡量标准为该域内的每个交换机提前选取目标控制器，组成交换机列表发送到目标控制器，以保证在控制器发生故障后，目标控制器可以快速接管故障域内的交换机。

技术领域

本发明属于软件定义网络领域，针对软件定义网络控制层故障恢复目标控制器选取问题，提出了一种考虑多种交换机迁移指标的目标控制器选取方法。

背景技术

软件定义网络(Softerware Defined Network,SDN)通过将网络设备中的控制功能抽象出来形成控制层，让网络成为一种可以灵活调配的资源。SDN的分层架构有效降低了网络管理的复杂性，并为网络提供了强大的可编程性，满足网络用户对网络资源的不同需求。早期整个SDN中仅部署一台控制器管控全网，现阶段随着网络规模的不断扩大，网络环境变得越来越复杂，整个网络完全依赖于一台控制器难以保障网络的可靠性。为了解决单控制器的性能瓶颈、单点故障和可扩展性等问题，基于多控制器架构的SDN应运而生。多控制器架构在带来网络维护收益的同时，也为控制层的故障恢复提供了良好的基础。SDN转控分离的架构，虽然有效的降低了网络管理的复杂性，但也为控制层的可靠性带来威胁，尤其是控制器故障将会给整个网络带来严重的影响。解决控制器故障问题对于保证控制层可靠性尤为重要。解决控制器故障问题最直观的方式就是在控制层分布式的部署多个控制器，并以划分控制域的方式管控全网。利用OpenFlow高级机制可以减少额外的成本开支，在不需要部署更多备份控制器的情况下处理控制器故障。当网络中的控制器发生故障时，可利用交换机迁移机制将故障域内的交换机迁移至其他控制域，实现控制器故障转移。控制器发生故障后，必须仔细为故障域内的交换机选择目标控制器。现有基于交换机迁移方式的控制层故障恢复算法中交换机迁移方式粗放，目标控制器的选取多仅以交换机-控制器时延或目标控制器负载作为衡量指标，容易导致目标控制器选取僵化，应综合考量多种迁移指标选取目标控制器，保证控制层故障恢复后具有良好的整体性能。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种有效平衡了控制器间的负载，在降低故障转移时间的的同时，保证了控制层故障恢复后具有良好的整体性能的考虑多种交换机迁移指标的目标控制器选取方法。本发明的技术方案如下：

一种考虑多种交换机迁移指标的目标控制器选取方法，其包括以下步骤：

步骤1、获取SDN网络结构并利用无向图描述，建立软件定义网络结构抽象模型，抽象模型G(S,E)，网络中的交换机集合用S表示，交换机间连接链路集合用E表示，将控制器故障类型设定为同一控制域内Master控制器与Slave控制器均发生故障的情景；

步骤2、定义交换机-控制器间的连接矩阵，用以描述幸存控制器与故障域内交换机之间的连接关系；

定义交换机-控制器时延，用以描述故障区域内的交换机通过迁移后与目标控制器建立连接后的传播时延；

定义目标控制器负载，用以在进行目标控制的选择时应权衡各个控制器之间的负载状况，以实现控制层故障恢复后各控制器之间的负载均衡；

定义链路故障率，用于描述故障区域内交换机与目标控制器连接链路发生故障的可能性；

步骤3、参数化步骤2定义的交换机-控制器时延、目标控制器负载、链路故障率的指标权重，构建目标控制器选取优化模型；

步骤4、基于贪婪思想算法求解步骤3的目标控制器选取优化模型，求解最后的结果是为故障域内的交换机选取目标控制器；