[发明专利]基于软件定义网络的高性能负载均衡系统与方法

权利要求书

1.一种基于软件定义网络的高性能负载均衡系统，包括：

Fat-Tree拓扑结构(1)，包括有多个Tor交换机，用于满足数据中心扩展的需求，并根据SDN控制器下发的流表项确定转发端口，实现流量调度；

SDN控制器(2)，用于获取整个网络的拓扑信息，负责所有交换机的统一集中控制，实现链路发现、拓扑管理、策略定制和表项下发操作；

其特征在于：

每一个Tor交换机上均部署有流量抽样检测模块(11)，在数据包发送端与接收端均部署有DCTCP流量控制模块(12)与基于FEC的编码传输模块(13)；

SDN控制器(2)中设有拓扑信息模块(21)、象流调度模块(22)、OF协议模块(23)、拓扑发现模块(24)和REST API模块(25)；

所述流量抽样检测模块(11)，用于实时感知交换机各个端口的流量速率，并根据流量速率的大小判别流量为鼠流或象流：如果流量判别为鼠流，则运行DCTCP流量控制模块(12)与基于FEC的编码传输模块(13)；如果流量判别为象流，则运行象流调度模块(22)；

所述DCTCP流量控制模块(12)，用于根据链路拥塞程度动态调整端口速率限制；

所述基于FEC的编码传输模块(13)，用于当链路时延超出预定值时，在编码过程中添加冗余包使丢包率下降；

所述拓扑信息模块(21)，用于存储底层网络的拓扑信息；

所述象流调度模块(22)，用于根据不同路径的拥塞状态，将象流调度到具有最小路径成本的路径以提高其吞吐量；

所述OF协议模块(23)，包括OpenFlow协议的版本信息，用于对不同版本的OpenFlow协议进行相关分析，处理来自交换机的数据包，生成流表项，处理网络事件，汇总状态信息；

所述拓扑发现模块(24)，用于发送并解析LLDP报文感知拓扑状态；

所述REST API模块(25)，用于提供与OpenFlow的相关接口，能够查看交换机信息，添加、修改流表。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述Fat-Tree拓扑结构(1)，分为三个层次，分别为边缘层、汇聚层和核心层，该边缘层和汇聚层均设有8个Tor交换机，且边缘层的每个Tor交换机都与汇聚层的8个Tor交换机形成链路，形成一个交叉的链路网路，这种链路网络构成一个pod结构，同时每个边缘层的Tor交换机连接8个终端，构成总pod数为16的Fat-Tree数据中心网络拓扑。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述流量抽样检测模块(11)根据流量速率的大小判别流量为鼠流或象流：是根据部署于Tor交换机的网络流量采样模块对数据包每100KB进行一次采样的次数进行判别：若在500us内检测到两次或两次以上采样操作，则判定为象流，否则，判定为鼠流。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：DCTCP流量控制模块(12)根据链路拥塞率动态调整端口速率限制，是用重传时延大的ACK包数量和接收到的ACK包之比计算出链路拥塞率，当链路拥塞率小于预定值0.6且流量判别为鼠流时，此时链路拥塞但未发生数据包丢失，交换机端口感知拥塞，并降低流量传输速率。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：象流调度模块(22)根据不同路径的拥塞状态，将象流调度到具有最小路径成本的路径，是通过查询拓扑信息模块中存储的链路容量和流的数量判断不同路径的拥塞状态，根据拥塞度计算出路径总成本上传至SDN控制器处理，通过SDN控制器下发流表项确定交换机转发端口，并选取最小路径成本的路径作为象流最优调度路径。