[发明专利]一种网络测量中控制通道弹性扩展系统和方法

说明书

本发明公开了一种网络测量中控制通道弹性扩展系统和方法，通过整合控制通道和网络拓扑的统计信息，结合整数线性规划模型，并建立约束条件，快速有效地完成过载/低载控制通道的向外/向内扩展。本发明方法简单，实现灵活，具有较强的实用性；可降低过载和低载控制通道对测量系统的影响。

技术领域

本发明属于可编程网络中网络测量的数据采集领域，尤其涉及一种网络测量中控制通道弹性扩展系统和方法。

背景技术

在现代数据中心中，网络测量已经被广泛的应用以及部署。网络测量需要控制平面与数据平面协同执行。在数据平面，测量任务被部署在交换机上并以线速率处理流量，并从流量中提取事件(比如数据包数量)。其中每个事件都与某条特定的流相关。随后，数据平面的交换机把不同的事件通过控制通道一并发送到控制平面，控制平面的测量应用根据收到的事件来完成网络测量。

然而，现有的网络测量方案存在着控制通道过载和低载的两个问题。控制通道的最高带宽往往只有100Gbps，而数据中心网络中交换机吞吐量往往可以达到Tbps级别，这就会造成控制通道的拥塞进而导致事件的流失，降低测量系统的精度。此外，在一些边缘交换机上，他们的吞吐量往往是比较小的，其产生的事件相对较少，这就会导致控制通道的低载，造成资源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种网络测量中控制通道弹性扩展系统和方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种网络测量中控制通道的弹性扩展系统，包括：数据采集模块、过载/低载控制通道检测模块、最优迁移方案计算模块和迁移策略实施模块。

(1)在控制平面的SDN(Software Defined Network，软件定义网络)控制器植入数据采集模块。数据采集模块采集控制通道统计信息的技术方案如下：

控制通道的实时负载：直接读取端口速率。

控制通道的传输时延：控制器下发LLDP报文到交换机，计算LLDP报文的RTT时间。

控制通道中每条事件流的大小：根据事件流之间的数据包五元组设置计数器，统计每条流的大小。

事件流的规定传输时延：每条事件流的规定传输时延是用户事先制定的，可以直接获取；比如事件流f需要在30ms以内从数据平面到达控制平面。

数据采集模块采集网络拓扑统计信息的技术方案为：采集拓扑中每条链路的负载、每条链路的传输时延。结合网络拓扑，利用深度优先搜索算法计算出任意两台交换机间的所有路径和每条路径的时延和剩余带宽。

在运行时，数据采集模块将控制通道统计信息发送给过载/低载控制通道检测模块，将控制通道统计信息和拓扑统计信息发送给最优迁移方案计算模块；

(2)过载/低载控制通道检测模块用三个阈值Θ_top、Θ_bottom和Θ_safe来检测控制通道的过载低载，并控制过载控制通道的向外迁出，避免因为迁移过多的事件流引起额外的开销，降低测量系统的性能。对于过载和低载控制通道，过载/低载控制通道检测模块都为其选择将要迁移的事件流。最后过载/低载控制通道检测模块将待迁移的事件流集合发送给最优迁移方案计算模块；

(3)当最优迁移方案计算模块收到控制通道统计信息、拓扑统计信息和待迁移的事件流集合后，将他们作为输入建立整数线性规划模型。模型的输出为迁移方案，确定了每条待迁移事件流要从原来的控制通道迁移到哪条新的控制通道，并给出了事件流到达新控制通道的路由策略。模型的目标函数是最小化待迁移事件流的新传输时延之和。