[发明专利]一种SDN环境下保证服务质量的流量调度方法

说明书

本发明公开了一种SDN环境下保证服务质量的流量调度方法，属于计算机网络流量调度领域，尤其涉及一种基于QoS的路由并且完成流传输路径一致性更新的方法。本发明主要是在网络带宽占用率较高的情况下，对于用户预约的业务流，整合网络资源碎片，决策流量调度方案，并在流量进行调度时，动态更新流表项保证流表更新一致性，防止死锁的发生，通过端节点流量整形，防止突发流量抢占带宽，保证传输过程中的服务质量。通过上述方式，本发明能够通过整合网络资源碎片，提高网络带宽利用率，容纳更多数目的流，同时保证业务流较低的丢包率。

技术领域

本发明属于计算机网络流量调度领域，尤其涉及一种基于QoS的路由并且完成流传输路径一致性更新的方法。

背景技术

随着数据中心的发展，用户请求的网络业务不断增多，网络中流量迅猛增加，然而整个网络所能提供的带宽资源往往是有限的，当用户对网络资源的需求超过网络所能提供的上限时，网络可能会发生拥塞，引起丢包或时延增大。传统的流量调度技术主要包括Native IP和MPLS-TE。前者基于Dijkstra算法，根据跳数等约束选择一条最短路径，因此会造成局部链路拥塞。后者基于CSPF算法，选路时综合了链路带宽资源信息，改善了拥塞问题。由于传统网络节点总是以自我为中心计算最短路径，得到的往往是一个局部最优的结果，而且在技术较为复杂的情况下，由于传统网络的分布式结构，有时需要逐交换机进行部署，过程相当繁琐。

SDN网络架构的核心思想是控制与转发分离，底层的设备只需要关注转发速率的提高，控制层则负责复杂的控制功能和协议更新，这种设计思想为我们处理数据中心流量调度提供了新的解决思路。逻辑上集中的控制器拥有全局视角，通过开放的北向接口，开发者获得全局网络资源和网络状态信息，流量调度技术可以根据这些基础信息和用户的需求灵活的分配、整合网络资源，提供服务质量保障，提高带宽利用率。现有的SDN环境下流量调度相关研究主要考虑了在一个或者多个约束条件下，尽可能地均衡使用全网带宽资源，在网络较为拥塞，链路资源碎片化较多的场景中，采取已有的调度算法，新的业务流可能无法直接加入网络。

SDN架构下流的传输路径发生改变时，控制器需要指示数据平面进行路径的更新，数据流传输路径的更新包括删除旧流表和安装新流表。然而，更新SDN交换上的流表通常是任意的选择交换机的顺序进行更新，这可能会产生很多问题，例如数据平面的不一致性问题会导致流量黑洞、流量环路、死锁、链路拥塞等问题。现有的一致性更新算法无法在保证低丢包率的情况下解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提出一种流量调度方法，可以整合网络中的碎片化带宽，提升带宽利用率，使网络中可以容纳更多数目的流。同时，利用Petri网建模，解决流迁移过程中的一致性更新问题。

本发明采用的技术方案为：

一种SDN环境下保证服务质量的流量调度方法，包括以下步骤：

(1)当接收到用户预约的新业务流时，如果无法直接加入网络，则重新计算网络中所有业务流的传输路径信息，确定流量调度方案；

(2)确定流量调度方案后，根据计算出的传输路径信息和原始传输路径信息构建依赖图，决策流表更新顺序；

(3)进行依赖图更新，若更新过程中发现死锁环路的问题，则通过环路检测，将产生死锁的交换机节点提交至控制器协助转发，同时将链路带宽信息进行更新。

其中，步骤(1)具体包括以下步骤：

(101)用户预约的新业务流S进入网络时，计算新业务流S的最短路径，并判断是否可以直接加入网络，如果可以，则结束，否则执行步骤(102)；

(102)将包括新业务流在内的所有业务流进行全排列，并将网络中所有链路带宽资源设为初始值；其中全排列顺序为带宽从大到小，全排列序列中第一条业务流为父节点，其余业务流为叶子节点，首先按全排列序列指定的流顺序进行处理；