[发明专利]软件定义网络控制器混合映射方法

说明书

本发明公开了一种软件定义网络控制器混合映射方法，在多个控制器的软件定义网络场景下，为部分交换机选择一个控制器映射，这些交换机被称为SM交换机，这个控制器负责管理所有SM交换机发送的请求；并为其他交换机同时选择多个控制器同时映射，这些交换机被称为MM交换机，MM交换机在收到新的数据流时，按照预先分配的权重为多个控制器分配处理请求；控制器处理完某条数据流的请求时，与其他映射到此交换机的控制器同步状态信息。本发明可以通过调整各交换机、控制器映射的权重分配从而均衡控制器间负载。克服了传统控制器映射的高切换延迟、控制器负载不均匀、同步代价高等缺点，通过对数据请求的合理调度提高控制平面的资源利用率，避免控制器拥塞。

技术领域

本发明属于软件定义网络控制平面技术领域，具体地涉及一种软件定义网络（Software Defined Network，SDN）中的控制器混合映射方法。

背景技术

由于现有网络架构的控制平面和数据平面集中在设备中，不断增多的协议使得网络设备变得更加臃肿而难以管理。这催生了软件定义网络（Software Defined Network，SDN）的产生。SDN是一种基于软件的网络架构，它的核心思想是将网络数据转发平面和控制管理平面分离。控制平面和数据平面分离的这种架构使得网络传输设备的功能变得简单，只需要负责转发数据，所有设备的控制功能全部抽离出来集中在上层的一个叫控制器的设备中。在这样的架构下，网络管理员和科研工作者只需要在控制器上进行编程就可以对网络进行管理、配置以及研究。SDN不仅使得网络的管理控制变得灵活可扩展同时提高了网络的传输性能。

SDN交换机收集到新的数据流流时，会查找交换机上面的流表项。如果查到数据流对应的规则，则按照表项进行转发或其他操作。如果没有查到相应的表项，则需要生成一条packet-in请求，将其发送给控制器，由控制器进行决策，并以流表项的形式下发给交换机。

由于网络的规模越来越大，数据流量越来越多。单个控制器已经无法满足SDN的需求，因此SDN中通常有多个控制器，组成控制器集群共同管理网络的数据平面，交换机具体由某个控制器管理也称为该交换机与控制器间存在一个映射。

现有的控制器映射方法有两种：

（1）单映射方式：每个交换机只映射一个控制器，该控制器负责处理所有来自该交换机的数据流；单映射方式具体分为两类。A.静态模式：该模式下交换机和控制器的映射是固定的，不会变化，这种模式由于数据流的动态性，会造成严重的控制器负载不均衡，部分控制器过于拥塞，部分控制器过于空闲；B.动态模式：各交换机映射的控制器可以在网络运行时，根据各控制器负载情况灵活调整，该方案的切换需要重新建立交换机与控制器的连接，会造成很高的切换延迟。

（2）多映射方式：每个交换机同时映射多个控制器，将一个交换机产生的所有数据请求分配给任意一个控制器，控制器在处理完请求时，需要实时地与其他控制器同步状态信息，这种方式会造成严重的控制开销。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提出了一种软件定义网络控制器混合映射方法，该方法对部分交换机采用单映射，同时为部分交换机采用多映射，可以根据控制器的负载动态调整各映射的权重。从而均衡地使用控制器负载，避免控制器拥塞，并保证低的控制器同步代价。

本发明的技术方案是：

一种软件定义网络控制器混合映射方法，包括以下步骤：

S01：根据预设算法在全网的接入交换机中选择至少一个交换机作为SM交换机，将SM交换机与单个控制器进行映射，SM交换机为新到达的数据流生成请求并全部发送给唯一映射的控制器；

S02：将全网中所有交换机中剩下的交换机作为MM交换机，将MM交换机与多个控制器同时进行映射，所述MM交换机为每个映射的控制器分配权重，所述MM交换机为新到达的数据流生成请求并根据数据请求的哈希值以及各控制器对应的权重值选择一个映射的控制器发送；