[发明专利]软件定义网络中分布式控制平面的鲁棒性验证方法及装置

说明书

本发明提供了一种网络控制领域的软件定义网络中分布式控制平面的鲁棒性验证方法及装置，包括：构建鲁棒性验证框架，鲁棒性验证框架容纳了失效场景集和失效恢复策略集；选定失效恢复策略，查找失效恢复策略下的最差失效场景；验证最差失效场景与失效恢复策略组合下控制平面中最大控制器的利用率；根据利用率对控制平面的鲁棒性进行验证。本发明将分布式控制平面的验证问题作为一个各种不同失效情形以及失效恢复策略下的鲁棒优化问题，通过选定失效恢复策略以后，找到最差的失效场景，来判断控制平面的性能是否符合需求。

技术领域

本发明属于一种控制平面性能验证方法，具体是涉及到一种软件定义网络中分布式控制平面的鲁棒性验证方法及装置。

背景技术

目前，软件定义网络吸引了学术界和工业界大量的关注。它允许网络操作者动态地管理网络资源和网络行为。同时，软件定义网络使得开发新的网络应用变得更加灵活。软件定义网络解耦了网络的数据平面和控制平面，由控制平面决策流所走的路径，数据平面按照控制平面的决策进行相应的转发操作。软件定义网络采用一个逻辑中心的控制平面来维持一个全局一致的网络视图。为了保证控制平面的可用性和可扩展性，这样的控制平面通常由多个分布式的控制器构成。

逻辑中心的控制平面是软件定义网络的一个关键部分。通过为每一个交换机分配一个可用的控制器列表(包括一个主控制器和几个从控制器)，能够实现一个设计好的控制平面和数据平面之间的映射。主控制器负责接收它所覆盖的交换机的流请求，并为每一条流计算一个路由决策，以及安装流规则到路径上相关的交换机。依照这种方式，交换机能够按照控制平面所作出的路由决策进行流的转发。为了实现以上的设计，控制平面和数据面必须通过安全链路进行相互通信。安全链路能被实现通过专门的控制通道(带外)或者和数据面共享相同的网络链路(带内)。

当设计一个控制平面时，急需能够确保在可以接受的花费内提供确定的性能。然而，当前对于验证控制平面在各种各样的失效条件下能否满足设计目标的要求缺乏研究。这个问题被称作分布式控制平面的鲁棒性验证问题，由于两个方面的挑战，使得这个问题变得很难。第一，控制平面可能遭遇控制器或安全链路的失效，任何这样的失效都可能使交换机失去和它的主控制器的连接，变成未被覆盖的交换机，不再能够处理新的流请求。这样的潜在的失效的情形可能是不胜枚举的。第二，当不同的失效策略被采用来抵御失效时，对于控制平面性能的建模仍然是一个开放的问题。控制平面将从未被覆盖的交换机的从控制器中选择一个座位它的新的主控制器。由于接管了额外的未被覆盖的交换机，这样的操作将使得一些控制器显示更高的利用率。显然，失效的情形以及控制平面所采用的失效恢复策略联合影响了控制平面的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种软件定义网络中分布式控制平面的鲁棒性验证方法及装置，以解决现有的软件定义网络中，缺乏对控制平面性能的验证的现有技术问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种软件定义网络中分布式控制平面的鲁棒性验证方法，包括以下步骤：

S1：构建鲁棒性验证框架，所述鲁棒性验证框架容纳了失效场景集和失效恢复策略集；

S2：选定失效恢复策略，查找所述失效恢复策略下的最差失效场景；

S3：验证所述最差失效场景与所述失效恢复策略组合下控制平面中最大控制器的利用率；

S4：根据所述利用率对控制平面的鲁棒性进行验证。

优选地，步骤S2中查找最差失效场景的方法为采用递归算法进行查找。

优选地，采用分支界定法减少失效场景从而减少递归算法的运算时间。

优选地，S4对控制平面的鲁棒性进行验证的公式为：