CN104158758A - Sdn网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理方法及***，该方法包含步骤：SDN控制器负载均衡初始化；网络交换器收到用户的连接请求，并送至SDN控制器处理；网络交换器根据匹配的流表，发送报文到对应的服务器，服务器通过网络交换器将响应报文上报给SDN控制器；SDN控制器检查是否接收到服务器响应报文；若SDN控制器收到服务器响应报文，则执行步骤5；若SDN控制器未收到服务器响应报文，则说明当前没有可用的服务器；SDN控制器接收到第一个到达的服务器响应报文，检查目的IP是否为用户IP，如果是该用户IP，则该所述的服务器响应最快，负载最小；SDN控制器选择最优的链路。本发明能够合理分配客户的访问，使用户对服务器的访问达到均衡。

Description

SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理方法及***

技术领域

本发明涉及通讯领域的负载均衡处理，特别涉及一种SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理方法及***。

背景技术

随着大数据时代的到来，用户访问量快速增长，使得单一的服务器设备根本无法承担，通过负载均衡（又称为负载分担，英文名称为Load Balance）技术可将服务分摊到多个不同服务器上进行处理，传统负载均衡处理包括静态算法和动态算法。

常见的负载均衡静态算法

(1) 轮循均衡 (Round Robin)：轮询均衡的思想最为简单明了，就是按照轮流且循环的原则分配任务。将服务器按照某种顺序编号，如从1至N(N为自然数)，每个编号对应一台服务器的IP地址，将收到的任务请求按照顺序转到相应的IP地址的服务器，当转到最后一个序号为N的服务器时下一次分配再回到序号为1的服务器，如此往复循环。当网络中的服务器在软、硬件性能(或者说处理能力)上越接近(理想状态下服务器完全相同)，轮询均衡算法最为有效

(2) 权重轮循均衡 (Weighted Round Robin)：与普通轮询循环不同，权重轮询循环结合了加权算法。根据网络中服务器的软、硬件配置或者说处理能力的差异来设置权重，并根据权重值来分配任务。权值的安排可以有多种方式。例如：网络中有三台性能依次增强的服务器A、B、C，但是序号可以设置为十个，第一个序号对应服务器A的地址，第二个到第四个序号都对应服务器B的地址，而第五个到最后都对应服务器C的地址。任务分配据此编号轮询，则三台服务器在每一次循环中接受的任务量分别占到一成、三成、六成，如此高等级服务器可以多分担工作量，优化整体网络。

(3) 随机均衡 (Random)：随机均衡与轮询循环的差异在于，随机均衡没有固定的顺序，而是根据每次随机生成的随机数所对应的地址将任务转到相应的服务器上。这种方式在整体负载较低的情况下较为有效。

(4) 权重随机均衡 (Weighted Random)：同样权重随机均衡也是在随机均衡的技术上结合了加权算法，权重随机均衡的不同之处在于服务器的权值所决定的是其被选中的概率，而分配是随机选择的过程，所以实际分配的任务量并不一定严格按照概率的数值，而是会有一定的偏差。尽管如此，还是可以起到充分利用网络资源的作用。

(5) 最少连接数均衡 (Least Connection)：这里的连接数指的是服务器同时处理的任务的连接数量，也就是当前服务器正在处理的任务的个数，所谓最少连接就是指选择当前正在处理的任务数量最少的服务器来分配新到任务。不同档次的服务器所能够同时处理的任务的数量是不同的，这个数量称之为最大连接数，对最少连接的理解既可以是简单的绝对数量的最低也可以使当前连接数量和最大连接数量的比值，当然也可以是其他的量化标准。

常见的负载均衡动态算法

(1) 响应速度均衡 (Response Time)： 响应速度均衡对服务器考察的主要指标就是响应速度，众所周知，轻负载(或高性能)服务器的响应速度必然快于重负载(或低性能)服务器。最简单的实现手段就是Ping，根据服务器对负载均衡设备的响应时间来分配任务，负载均衡设备一般处于网络的接口处，基本可以代表客户端位置。此算法虽然主要面对的是服务器，但是响应速度在某种程度上也可以反映链路的情况，考虑的较为全面。

(2) 处理能力均衡 (Process Capacity)：处理能力是一种综合的概念，需要综合考虑服务器的软、硬件情况(如CPU的性能、数量、内存的大小、当前连接数以及OS类型等等)，根据特定的负载均衡计算得到处理能力这一指标，并据此均衡任务。此算法灵活性较强，可以根据不同的情况增减计算的指标数量以及指标的权重，考虑全面，所以此种负载均衡算法更加精确，尤其适合运用到第七层(应用层)负载均衡的情况。

采用静态算法的负载均衡，无法检测服务器中服务程序的健康，当服务器中的服务程序出现异常，容易建立无效连接，影响用户体验，也没有考虑服务器的实时处理能力，不能达到最佳的负载均衡。

采用动态算法的负载均衡，其中响应速度均衡目前的实现手段是Ping, 但Ping仅仅反应服务器对Ping应答的响应时间，无法反应服务器真正处理用户请求服务的负载能力，也无法检测服务器中服务程序的健康。

动态算法中的处理能力均衡，虽然可以精确反应服务器的负载情况，但需要在服务器端额外开发程序，定时传出服务器的负载信息，由于服务器多样，又占用额外带宽，缺乏通用性。

发明内容

本发明的目的是提供一种SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理方法及***，利用用户报文，检查服务器提供服务程序的健康，同时探测服务器的响应时间，来评估服务器的负载能力，根据评估结果，找到当前负载最低的服务器，合理分配客户的访问，使用户对服务器的访问达到均衡。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理方法，其特点是，该方法包含如下步骤：

S1，SDN控制器负载均衡初始化；

S2，网络交换器收到用户的连接请求，并送至SDN控制器处理；

S3，网络交换器根据匹配的流表，发送报文到对应的服务器，服务器通过网络交换器将响应报文上报给SDN控制器；

S4，SDN控制器检查是否接收到服务器响应报文；

S4.1若SDN控制器收到服务器响应报文，则执行步骤5；

S4.2，若SDN控制器未收到服务器响应报文，则说明当前没有可用的服务器；

S5，SDN控制器接收到第一个到达的服务器响应报文，检查目的IP是否为用户IP，如果是该用户IP，则该所述的服务器响应最快，负载最小；

S6，SDN控制器根据服务器响应最快的报文反馈，选择最优的链路，所述的最优的链路即为负载最小的链路。

所述的S1包含以下步骤：

S1.1，SDN控制器建立IP虚拟池及虚拟IP；

S1.2，SDN控制器将每个服务器的IP加入到IP虚拟池中；

S1.3，设定SDN控制器报文响应定时器时间。

所述的步骤S2包含以下步骤：

S2.1，网络交换器收到新用户的连接请求，源IP为用户IP，目的IP为虚拟IP，流表中无匹配规则，报文上送SDN控制器处理；

S2.2，SDN控制器处理接收所述的报文，复制若干份报文，并依次修改报文目的IP为已加入虚拟池中的服务器IP，源IP为用户IP，目的IP修改为不同的服务器IP；

S2.3，SDN控制器下发多份流表到网络交换器，所述的流表规则为：源IP为用户IP，目的IP为虚拟池中的所有服务器IP；

S2.4，SDN控制器发送修改后的所有报文到网络交换器，同时为用户启动一个已设定的报文响应定时器。

所述的S3包含以下步骤：

S3.1，网络交换器根据匹配的流表，发送报文到对应的服务器；

S3.2，每个服务器响应用户请求，发送回应报文给网络交换器，所述的回应报文源IP为服务器IP，目的IP为用户IP；

S3.3，网络交换器收到服务器发送的响应报文，流表中无匹配规则，报文上送SDN控制器。

所述步骤3.2中回应报文的源IP为服务器IP，目的IP为用户IP。

所述的步骤S6后进一步包含如下步骤：

S7，SDN控制器关闭针对用户的报文响应定时器；

S8，SDN控制器下发双向流表，建立用户与服务器的双向连接。

所述的步骤S4.2包含如下步骤：

S4.2.1，SDN控制器检查用户的报文响应器是否超时，若报文响应器超时，SDN控制器不再接收服务器响应报文；

S4.2.2，SDN控制器发出警告信息，提示***管理员服务器响应超时，用户无法连接。

所述的双向流表包含用户到服务器流表和服务器到用户流表；

所述用户到服务器流表的规则为：源IP匹配用户IP，目的IP匹配虚拟IP，流表动作修改目的IP为响应时间最快的服务器IP；

所述服务器到用户流表的规则为：源IP匹配服务器IP，目的IP匹配用户IP，流表动作修改源IP为虚拟IP。

一种SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理***，其特点是，该***包含：

网络交换器；

与网络交换器分别相连的SDN控制器和若干个服务器，所述的SDN控制器建立虚拟池和一个虚拟IP。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明利用用户报文，检查服务器提供服务程序的健康，同时探测服务器的响应时间，来评估服务器的负载能力，根据评估结果，找到当前负载最低的服务器，合理分配客户的访问，使用户对服务器的访问达到均衡。

附图说明

图1为本发明一种SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理方法的流程图；

图2为本发明一种SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡的***框图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理方法，该方法包含如下步骤：

S1，SDN控制器负载均衡初始化；

S1.1，SDN控制器建立IP虚拟池及虚拟IP；

S1.2，SDN控制器将每个服务器的IP加入到IP虚拟池中；

S1.3，设定SDN控制器报文响应定时器时间，该响应定时器缺省时间设为3秒；

S2，网络交换器收到用户的连接请求，并送至SDN控制器处理；

S2.1，网络交换器收到新用户的连接请求，源IP为用户IP，目的IP为虚拟IP，流表中无匹配规则，报文上送SDN控制器处理；

S2.2，SDN控制器处理接收所述的报文，复制若干份报文，并依次修改报文目的IP为已加入虚拟池中的服务器IP，源IP为用户IP，目的IP修改为不同的服务器IP；

S2.3，SDN控制器下发多份流表到网络交换器，所述的流表规则为：源IP为用户IP，目的IP为虚拟池中的所有服务器IP；

S2.4，SDN控制器发送修改后的所有报文到网络交换器，同时为用户启动一个已设定的报文响应定时器，当所有服务器失效或所有服务器负载过大响应超时时，向***管理员发出警告，用户无法和服务器建立连接。

S3，网络交换器根据匹配的流表，发送报文到对应的服务器，服务器通过网络交换器将响应报文上报给SDN控制器；

S3.1，网络交换器根据匹配的流表，发送报文到对应的服务器；

S3.2，每个服务器响应用户请求，发送回应报文给网络交换器，所述的回应报文源IP为服务器IP，目的IP为用户IP；

S3.3，网络交换器收到服务器发送的响应报文，流表中无匹配规则，报文上送SDN控制器。

S4，SDN控制器检查是否接收到服务器响应报文；

S4.1若SDN控制器收到服务器响应报文，则执行步骤5；

S4.2，若SDN控制器未收到服务器响应报文，则说明当前没有可用的服务器；

S5，SDN控制器接收到第一个到达的服务器响应报文，检查目的IP是否为用户IP，如果是该用户IP，则该所述的服务器响应最快，负载最小；

S6，SDN控制器根据服务器响应最快的报文反馈，选择最优的链路，所述的最优的链路即为负载最小的链路。

上述的步骤S6后进一步包含如下步骤：

S7，SDN控制器关闭针对用户的报文响应定时器，避免定时器超时，提示错误信息；

S8，SDN控制器根据响应最快的报文，确定最优负载链路，并下发双向流表，建立用户与服务器的双向连接，双向流表包含用户到服务器流表和服务器到用户流表；用户到服务器流表的规则为：源IP匹配用户IP，目的IP匹配虚拟IP，流表动作修改目的IP为响应时间最快的服务器IP；服务器到用户流表的规则为：源IP匹配服务器IP，目的IP匹配用户IP，流表动作修改源IP为虚拟IP。

上述的步骤S4.2包含如下步骤：

S4.2.1，SDN控制器检查用户的报文响应器是否超时，若报文响应器超时，说明SDN控制器没有在规定时间内收到服务器发回的响应，链路延时过长，SDN控制器不再接收服务器响应报文，避免发出警告后，建立用户与服务器的连接；

S4.2.2，SDN控制器发出警告信息，提示***管理员服务器响应超时，用户无法连接。

如图2所示，一种SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理***，该***包含：网络交换器；与网络交换器分别相连的SDN控制器和若干个服务器，所述的SDN控制器建立虚拟池和一个虚拟IP。本实施例中，服务器的数量为3台，服务器的IP地址分别为：172.17.60.1；172.17.60.2；172.17.60.3，SDN控制器建立的虚拟IP（VIP）地址为192.168.1.1. SDN控制器将每个服务器的IP加入到IP虚拟池中，作为虚拟池的成员，即虚拟池中成员IP 地址也为172.17.60.1；172.17.60.2；172.17.60.3。

综上所述，本发明一种SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理方法及***，利用用户报文，检查服务器提供服务程序的健康，同时探测服务器的响应时间，来评估服务器的负载能力，根据评估结果，找到当前负载最低的服务器，合理分配客户的访问，使用户对服务器的访问达到均衡。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：

S1，SDN控制器负载均衡初始化；

S2，网络交换器收到用户的连接请求，并送至SDN控制器处理；

S3，网络交换器根据匹配的流表，发送报文到对应的服务器，服务器通过网络交换器将响应报文上报给SDN控制器；

S4，SDN控制器检查是否接收到服务器响应报文；

S4.1若SDN控制器收到服务器响应报文，则执行步骤5；

S4.2，若SDN控制器未收到服务器响应报文，则说明当前没有可用的服务器；

S5，SDN控制器接收到第一个到达的服务器响应报文，检查目的IP是否为用户IP，如果是该用户IP，则该所述的服务器响应最快，负载最小；

S6，SDN控制器根据服务器响应最快的报文反馈，选择最优的链路，所述的最优的链路即为负载最小的链路。

2.如权利要求1所述的SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理方法，其特征在于，所述的S1包含以下步骤：

S1.1，SDN控制器建立IP虚拟池及虚拟IP；

S1.2，SDN控制器将每个服务器的IP加入到IP虚拟池中；

S1.3，设定SDN控制器报文响应定时器时间。

3.如权利要求1所述的SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理方法，其特征在于，所述的步骤S2包含以下步骤：

S2.1，网络交换器收到新用户的连接请求，源IP为用户IP，目的IP为虚拟IP，流表中无匹配规则，报文上送SDN控制器处理；

S2.2，SDN控制器处理接收所述的报文，复制若干份报文，并依次修改报文目的IP为已加入虚拟池中的服务器IP，源IP为用户IP，目的IP修改为不同的服务器IP；

S2.3，SDN控制器下发多份流表到网络交换器，所述的流表规则为：源IP为用户IP，目的IP为虚拟池中的所有服务器IP；

S2.4，SDN控制器发送修改后的所有报文到网络交换器，同时为用户启动一个已设定的报文响应定时器。

4.如权利要求1所述的SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理方法，其特征在于，所述的S3包含以下步骤：

S3.1，网络交换器根据匹配的流表，发送报文到对应的服务器；

S3.2，每个服务器响应用户请求，发送回应报文给网络交换器；

S3.3，网络交换器收到服务器发送的响应报文，流表中无匹配规则，报文上送SDN控制器。

5.如权利要求4所述的SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理方法，其特征在于，所述步骤3.2中回应报文的源IP为服务器IP，目的IP为用户IP。

6.如权利要求1所述的SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理方法，其特征在于，所述的步骤S6后进一步包含如下步骤：

S7，SDN控制器关闭针对用户的报文响应定时器；

S8，SDN控制器下发双向流表，建立用户与服务器的双向连接。

7.如权利要求1所述的SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理方法，其特征在于，所述的步骤S4.2包含如下步骤：

S4.2.1，SDN控制器检查用户的报文响应器是否超时，若报文响应器超时，SDN控制器不再接收服务器响应报文；

S4.2.2，SDN控制器发出警告信息，提示***管理员服务器响应超时，用户无法连接。

8.如权利要求6所述的SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理方法，其特征在于，所述的双向流表包含用户到服务器流表和服务器到用户流表；

所述用户到服务器流表的规则为：源IP匹配用户IP，目的IP匹配虚拟IP，流表动作修改目的IP为响应时间最快的服务器IP；

所述服务器到用户流表的规则为：源IP匹配服务器IP，目的IP匹配用户IP，流表动作修改源IP为虚拟IP。

9.一种SDN网络基于用户报文时间反馈的负载均衡处理***，其特征在于，该***包含：

网络交换器；

与网络交换器分别相连的SDN控制器和若干个服务器，所述的SDN控制器建立虚拟池和一个虚拟IP。