[发明专利]一种基于SDN的数据中心网络多路径动态负载均衡方法

权利要求书

1.一种基于SDN的数据中心网络多路径动态负载均衡方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：监测网络状态，获取网络中每个设备的实时状态信息；

步骤2：划分大小流；由边缘交换机负责大小流的判定，当边缘交换机接收到来自主机的流量时，将低于链路容量10％大小的流量定义为小流，高于链路容量10％大小的流量定义为大流；

步骤3：执行初始路由算法；在步骤2的判定划分大小流后，对于小流，采用ECMP的方式进行路由，基于流的10元组值进行哈希运算选择转发路径；对于大流，采用大流选路算法；

步骤3中，所述初始路由阶段中对于大流采用的大流选路算法，基于链路剩余可用带宽、链路容量、大流所需带宽、路径链路数计算出多条可用路径的权重w，再根据路径权重按概率选择转发路径，具体步骤如下：

步骤3-1，找出大流源到目的地间的所有可用路径；

步骤3-2，计算得出链路带宽利用率和第k条路径瓶颈带宽，在此基础上得到第k条路径剩余链路利用率，总结得出路径满意度，最后根据路径满意度得到路径的权重；

步骤3-3，通过第k条路径的权重值与所有可用路径权重值之和的比值得到选择该路径进行传输的概率，然后将概率归一化，得出每条路径对应在[0,1)区间上的子区间，最后生成[0,1)上的随机数，根据随机数落到的子区间选择对应的路径作为流传输路径；

步骤4：执行重路由算法；计算平均链路利用率与链路负载方差，当平均链路利用率大于30％且链路已用带宽方差超过阈值时进行重路由，将链路利用率最大的链路上占用带宽最大的流重路由到瓶颈带宽最大的路径上，同时设置重路由次数上限为2；

步骤4的具体流程如下：

步骤4-1：初始化限制值CW＝0；

步骤4-2：分别计算出网络链路平均已用带宽Load(t)与已用带宽方差o(t)，再计算出网络中平均链路利用率U(t)；当U(t)≥30％且时转到步骤4-3，否则结束这次重路由；

步骤4-3：比较所有链路的链路利用率load_i(t)，找出load_i(t)最大的链路上流负载最大的流F_max；

步骤4-4：选择瓶颈带宽最大的路径作为该流的重路由路径，将F_max重路由到这条路径上，CW加1；

步骤4-5:如果CW2，结束这次重路由，否则转到步骤4-2；

步骤5：对于每个监控周期，重复执行步骤1到步骤4，直至监控周期结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于SDN的数据中心网络多路径动态负载均衡方法，其特征在于：所述数据中心网络采用胖树拓扑作为网络模型，所述胖树拓扑包含核心层、聚合层和边缘层，每层均由交换机组成；其中，聚合交换机与边缘交换机组成多个Pod，每个Pod中的聚合交换机分别与同Pod中的不同交换机相连；用k表示Pod的数量，每个Pod有k/2个聚合交换机与k/2个边缘交换机；核心层有k²/4个核心交换机，聚合层有k²/2个聚合交换机，边缘层有k²/2个边缘交换机与k³/4台主机；此外，每个边缘交换机与k/2个主机相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于SDN的数据中心网络多路径动态负载均衡方法，其特征在于：步骤3-1中，对于胖树拓扑结构，用J表示源到目的地间的所有路径集合，J＝{j₁,j₂,j₃,...,j_k,...}，j_k表示第k条路径。