[发明专利]一种SDN网络的多控制器负载均衡交换机迁移方法

摘要

本发明提供了一种SDN网络的多控制器负载均衡交换机迁移方法，包括迁移模型，迁移模型由负载均衡调节层和控制层两部分组成，迁移方法包括以下步骤：顶层的负载均衡调节层通过的监测模块根据交换机状态采样检测方法对过载控制器进行发现，负载调节模块基于遗传算法生成新的交换机控制器映射矩阵，控制层的控制器根据负载调节模块下发的迁移策略基于控制器的角色进行交换机的全局迁移过程，加入公平同步机制，避免了核之间内存资源竞争的不公，同时保证内存访问效率，通过对控制器的负载问题进行建模，抽象为0‑1规划问题，并基于遗传算法对该问题进行求解生成新的控制器交换机映射矩阵，完成交换机全局迁移，使得控制层面的整体负载更加均衡。

主权项

1.一种SDN网络的多控制器负载均衡交换机迁移方法，其特征在于，包括迁移模型，所述的迁移模型由负载均衡调节层和控制层两部分组成，迁移方法包括以下步骤：顶层的负载均衡调节层通过的监测模块根据交换机状态采样检测方法对过载控制器进行发现，负载调节模块基于遗传算法生成新的交换机控制器映射矩阵，控制层的控制器根据负载调节模块下发的迁移策略基于控制器的角色进行交换机的全局迁移过程；所述的基于遗传算法生成新的交换机控制器映射矩阵的步骤如下：1）初始化：为了加快交换机和控制器矩阵建立的速度，而减低负载均衡调节过程对SDN整体网络服务质量的影响，在本文中除了对迭代次数进行了限制外还需要对最终负载运算的方差期望值做限制，在初始化过程中主要就是对迭代次数上限和预期的方差期望值进行初始化，同时将当前迭代次数和当前负载下的控制器利用率方差给定初始值；2）对控制器编码：为了将控制器负载问题通过遗传算法表示，需要对控制器进行编码，具体的控制器编码根据整个SDN网络控制器的个数而定，当控制器的个数为6时则需进行3位的二进制编码来表示所有控制器，控制器编码将变成000，001，010，011，100，101；3）生成初始种群：根据交换机和控制器映射关系产生多个可行解对应的关系映射矩阵，并对矩阵进行对应的染色体编码构成最初的染色体种群；4）计算种群适应度：通过对生成的各个染色体计算适应度，然后降序排序，来评估各个染色体的可保留度；5）执行遗传算子操作：对于染色体总群进行三个遗传算子操作，选择、交叉和变异；在选择操作中，本文采用轮盘选择算法来对染色体进行选择运算，即每个染色体被选中的概率为其适应度所占的百分比；接下来对种群的染色体进行交叉运算，在染色体的交叉运算中本文采用多点交叉的交叉运算的方法；对于4个控制器6个交换机的情况，假设两条染色体分别为111110100001和100011101011，则首先通过产生随机数并和交叉概率比较判断是否需要进行交叉运算，当需要交叉运算时，设置交叉点后染色体交叉点为11|11101000|01和10|00111010|11，则交叉后新生成的染色体为100011101011和111110100001；然后进行变异运算，变异运算是为了保持种群的多样性，在本文中由于是使用二进制进行编码的形式来进行表示染色体，所以采用基于位变异的变异算子，即首先产生随机数，判断该染色体是否需要编译，如果需要编译则随机产生一个位置对其进行当前位的取反操作，如对于上面所提到的染色体111110100001来说，假设变异位在第四位则变异后的染色体为111010100001；最后将经过三种运算后新生成的染色体加入到原始的染色体种群中构成新的染色体种群，再进行后续的操作；6）淘汰和保留：由于在交换机染色体矩阵映射中需要满足只有一个主控制器的以及新生成的矩阵不能再有过载控制器的要求，所以需要对生成的不合法的解对应的畸形染色体进行淘汰，进而保证畸形基因不会遗传到下一代当中，同时需要更新并保留高适应度的染色体种群作为下一代迭代的染色体种群，以保证后续迭代种群的基因优越性，同时需要更新控制器利用率的方差Ec的值来判断是否已经达到理想预期满足负载均衡度的方差值或者迭代次数最大值，从而使算法进行终止运算。