[发明专利]一种基于时间片轮转的数据中心网络流调度方法

摘要

本发明公开了一种基于时间片轮转的数据中心网络流调度方法，属于数据中心网络领域。该方法利用SDN技术，在具有冗余链路的数据中心网络中，综合考虑长流和短流的分布情况，动态地控制网络中流的转发，并能根据网络中流的大小，动态调整流在SDN交换机中的排队情况。本发明可实现数据流在数据中心网络中的负载均衡，并降低短流在互联网络中的延迟。

主权项

一种基于时间片轮转的数据中心网络流调度方法，其特征在于:(1)采用支持OpenFlow协议的SDN交换机来构建互联网络；(2)利用OpenFlow协议获取SDN交换机间的链路使用情况，控制器通过向支持OpenFlow协议的SDN交换机发送ofp_port_stats_request消息来获取SDN交换机间的链路信息；具体步骤如下：a.每隔一定的时间间隔T1，控制器向网络中所有SDN交换机发送一次ofp_port_stats_request消息，并等待SDN交换机响应；b.控制器收到ofp_port_stats的响应消息后触发PortStatsReceived事件，通过调用事件处理函数获取到目前为止该端口传输的总字节数；c.计算当前传输总字节数与上次收集的传输总字节数的差值并除以时间间隔T1，该值看作该端口当前所占带宽；d.将计算得到的带宽值存储在结构{dpid,port,bandwidth}中，其中bandwidth即为端口的传输带宽；(3)动态选路策略a.当控制器收到支持openflow协议的SDN交换机发送的packet‑in消息后，触发PACKETIN事件，通过调用事件处理函数，控制器将流的标识<srcip,dstip,srcport,dstport,proto>解析出，并记录下来；b.利用(2)中得到的不同链路的带宽使用情况，选取带宽利用率最低的那条链路作为数据流的转发路径；c.将所选择的路径添加到相应SDN交换机的流表中，并通知SDN交换机转发该流；(4)利用OpenFlow协议获取各个流的已传输字节数，控制器通过向支持OpenFlow协议的SDN交换机发送ofp_flow_stats_request消息来获取各个流的 已传输字节数；具体步骤如下：a.每隔一定的时间间隔T2，控制器向网络中所有SDN交换机发送一次ofp_flow_stats_request消息，并等待SDN交换机响应；b.控制器收到ofp_flow_stats的响应消息后触发FlowStatsReceived事件，通过调用事件处理函数获取流的已传输总字节数；c.将流的已传输总字节数存储在结构<srcip,dstip,srcport,dstport,proto,transmitted>中，其中transmitted为已传输总字节数；(5)队列调度策略在不显著降低低优先级数据流输出性能的情况下，显著降低高优先级数据流的传输时延；具体步骤如下：a.在SDN交换机的输出端口处设置两个具有不同优先级的队列，SDN交换机按时间片T3调度输出这两个队列内的数据；b. SDN交换机优先将高优先级队列中的数据出队输出；c.若在一个时间片内的某一时刻高优先级队列为空则转去调度低优先级队列，并标记该时间片已调度过低优先级队列，直到时间片用完；d.若在一个时间片内高优先级队列始终不为空，则不调度低优先级队列，直到时间片用完；e.当某一时间片用完时，检测是否连续两个时间片未调度低优先级队列，若是则下一个时间片转去调度低优先级队列，并标记已调度过低优先级队列，转步骤b；f.若检测不是连续两个时间片未调度低优先级队列，则转去步骤b；(6)网络数据包入队策略a.初始时所有流都在高优先级队列中排队等待输出；b.当(4)中发现某一个流的已传输字节数达到了某一个阈值，这个流将被视为一个长数据流；c.控制器向SDN交换机发送ofp_flow_mod消息，在SDN交换机的流表中增加一条流表项，match为该流的标识，而action则为一enqueue动作，通知SDN交换机将长数据流排到低优先级队列中；d.SDN交换机在收到匹配的数据流时，将该数据流排在低优先级队列中；e.SDN交换机在输出端口处按(5)中的方法对两个队列进行调度。