[发明专利]基于SDN的大流负载均衡系统与方法

摘要

本发明公开了一种基于SDN的大流负载均衡系统与方法，主要解决现有数据中心网络核心层中负载不均、链路拥塞的问题，本发明的系统包括Fat‑Tree底层网络，和SDN控制器，该SDN控制器中增设有拓扑信息模块、大流路由表模块、大流路由计算模块，其中大流路由计算模块依据拓扑信息模块和大流路由表模块维护的信息为大流计算路径，在源汇聚层交换机采用分组级的多路径路由策略，并在目的汇聚层交换机完成乱序分组的调度处理。本发明在Fat‑Tree网络核心层采用针对大流的多路径路由策略，克服了数据中心网络核心层中存在的负载不均和链路拥塞的问题，引入大流数据包的调度机制，克服了分组的乱序问题，可用于数据的转发。

主权项

1.一种基于SDN的大流负载均衡方法，包括，包括：(1)网络初始化1a)在拥有k个pod结构的Fat‑Tree数据中心网络中，对所有的交换机和服务器进行32位的二进制编址，分别得到交换机和服务器的地址；1b)SDN控制器获得整个网络的拓扑信息，并将该信息存储在拓扑信息模块中；1c)SDN控制器给每个边缘层交换机下发两条默认流表，一条用于匹配被标记大流的第一个数据包，另一个用于匹配会话连接拆除阶段的数据包；(2)源端服务器产生数据流，如果数据流在服务器缓存中的累积存储量超过设定的阈值t，则将该数据流的数据包标记为大流，并标记大流数据包的序号；(3)计算大流的路径：3a)大流路由计算模块根据数据包中的源地址和目的地址，查询拓扑信息模块中存储的信息，按照所存储信息的顺序，选出一对源汇聚层链路和目的汇聚层链路，所述汇聚层链路是指连接边缘层交换机和汇聚层交换机的链路；3b)大流路由计算模块查询大流路由表模块中存储的信息，判断步骤3a)得到的源汇聚层链路和目的汇聚层链路是否已承载大流：如果没有，则路由计算结束，执行步骤(4)；反之，返回步骤3a)；如果遍历了大流路由表模块中的信息之后，发现所有的源汇聚层链路和目的汇聚层链路均已承载了大流，则执行步骤3c)；3c)选择承载大流数目最少的一对源汇聚层链路和目的汇聚层链路，路由计算结束，执行步骤(4)；(4)SDN控制器将大流的路由信息更新至大流路由表模块存储的信息中，并将该大流的路由信息以流表的形式下发给源汇聚层链路和目的汇聚层链路的交换机；(5)大流的数据包根据流表的指示到达源端汇聚层交换机，该源端汇聚层交换机再根据大流数据包的到达顺序采用循环的方式将大流数据包依次转发给与自己相连的核心层交换机，核心层交换机再将该大流的数据包转发到目的端汇聚层交换机；(6)目的端汇聚层交换机按照大流数据包到达目的端汇聚层交换机的顺序对大流数据包依次进行两两对比，完成对大流数据包的调度，选出优先出队的数据包，并将该数据包转发到目的端边缘层交换机中；(7)目的端边缘层交换机将大流数据包转发给目的端服务器，会话结束，进入会话连接拆除阶段；(8)目的端服务器向源端服务器发送用于会话连接拆除的数据包，该数据包到达目的端边缘层交换机时，由目的端边缘交换机将该数据包信息发送给SDN控制器，SDN控制器根据该数据包信息将大流路由表模块中存储该大流对应的路由信息删除。