CN106470168A - 一种数据传输方法、使用该方法的交换机以及网络控制*** - Google Patents
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Abstract
一种数据传输方法、使用该方法的交换机以及网络控制***,所述方法包括:交换机接收数据流并根据接收到的数据流的数据特征,利用所述交换机的流表管道构建的决策树模型将所述接收到的数据流分为两类数据流;将所述两类数据流中的第一类数据流上报控制器,以由所述控制器计算所述第一类数据流的传输路径;根据所述交换机的本地流表信息确定所述两类数据流中的第二类数据流的传输路径,并根据所述计算出的传输路径直接传输所述第二类数据流。所述方法通过在交换机层面对数据流进行分类筛选,从而在保证网络控制***承受能力的情况下,优化网络的路由策略来达到提高网络传输效率。
Description
技术领域
本发明涉及通信网络中的数据处理领域,尤其涉及一种数据传输方法、使用该方法的交换机以及网络控制***。
背景技术
软件定义网络(SDN,Software Defined Network)网络区别于传统分布式网络的一个最主要的特点是控制面与数据面分离,其中SDN网络主要由中央控制器和一系列的交换机组成,中央控制器负责控制层面策略的生成和控制命令的下发,具有网络全局的掌控能力,而交换机负责数据层面的数据流转发。
如图1所示,由于SDN网络中央控制器具有全局的网络状态信息,理论上我们可以通过中央控制器为每一个数据流通过某种策略选择最佳的路径,具体具体按照如下步骤实现:
(1)数据流进入网络,到达第一个交换机;
(2)交换机产生packet-in事件,并把数据流信息上报给中央控制器;
(3)中央控制器根据数据流信息,包括数据流报头,按照某种策略,生成该数据流的最佳路由;
(4)中央控制器将数据流的路径下发到相关的交换机,配置相关交换机的路由转发表。
实际操作上,网络中产生的数据流的数量十分巨大,例如小型数据中心场景一秒钟有数千个新的数据流产生,如果是骨干网数据流量会更大。
然而,每一个数据流的处理,需要控制器和交换机进行两次甚至以上的交互,一方面会造成控制器和交换机的控制通道拥塞,导致网络的控制效率降 低,另外一方面,会造成明显的流转发延迟,影响应用及用户的服务体验(QoE)。
因此,优化交换机的工作策略,减少交换机与控制器之间通信资源的暂用,以提高控制器的效率,是一个迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种数据传输方法、使用该方法的交换机以及网络控制***,用以减少控制器与交换机之间的必要交互,以减轻控制器与交换机之间的通信负担,从而提高控制器的控制效率。
第一方面,提供了一种网络共享用户识别方法,包括:
交换机接收数据流,其中所述交换机为Openflow协议下的交换机;
根据接收到的数据流的数据特征,利用所述交换机的流表管道构建的决策树模型将所述接收到的数据流分为两类数据流,其中所述决策树模型由历史数据流的数据特征及历史数据流的标签信息进行训练而成,所述决策树模型包括至少一个的决策节点,每个决策节点由所述流表管道的一个流表构成且对所述接收到的数据流的一个数据特征进行匹配以决策到下一节点的***方向以区分所述两类数据流,所述标签信息指示数据流的类别;
将所述两类数据流中的第一类数据流上报控制器,以由所述控制器计算所述第一类数据流的传输路径;
根据所述交换机的本地流表信息确定所述两类数据流中的第二类数据流的传输路径,并根据所述计算出的传输路径直接传输所述第二类数据流。
结合第一方面,在第一方面的第一种实现方式中,
所述根据接收到的数据流的数据特征,利用所述交换机的流表管道构建的决策树模型将所述接收到的数据流分为两类数据流包括:将所述交换机接收的数据流的数据特征输入所述流表管道形成的决策树模型,经所述决策树模型的至少一个决策节点时根据所述至少一个决策节点对应的数据流特征进 行匹配决策后到达所述决策树模型的叶子节点,所述叶子节点包括两类叶子节点分别指示所述第一类数据流和第二类数据流。
结合第一方面或第一方面的第一种实现方式,在第一方面的第二种实现方式中,
所述将所述交换机接收的数据流的数据特征输入所述流表管道形成的决策树模型,经所述决策树模型的至少一个决策节点根据所述至少一个决策节点对应的数据流特征进行匹配决策后到达所述决策树模型的叶子节点包括:将所述交换机接收的数据流的数据特征输入所述流表管道形成的决策树模型,经所述决策树模型的至少一个决策节点时由对应所述至少一决策节点的流表的匹配域转换成的二进制通配符实现匹配,其中每一决策节点通过所述数据特征与所述对应流表的匹配域的二进制通配符匹配情况,来确定***方向以沿决策节点间的连接到下一节点,其中所述决策树的节点之间的连接,由所述对应流表的指令域的Go to Table n(转到流表n)指令实现,一直到叶子节点来实现分类。
结合第一方面或第一方面的第一种实现方式或第一方面的第二种实现方式,在第一方面的第三种实现方式中,所述数据流的数据特征包括服务器IP、客户端IP、服务器端口、客户端端口以及网络传输协议中的至少一个。
结合第一方面或第一方面的上述三种实现方式中任一种实现方式,在第一方面的第四种实现方式中,所述第一类数据流对应为大数据流或对网络质量要求高的应用的数据流或重要等级高或优先级高的数据流,所述第二类数据流对应为小数据流或对网络质量要求低的应用的数据流或重要等级低或优先级低的数据流。
结合第一方面或第一方面的上述四种实现方式中任一种实现方式,在第一方面的第五种实现方式中,所述决策树模型由所述控制器利用所述交换机接收到的历史数据流的数据特征以及标签信息对所述决策树模型完成训练或更新后发送给所述交换机。
第二方面,提供了一种交换机,所述交换机为Openflow协议下的交换机,所述交换机包括:
接收模块,用于通过网络接收或传输的数据流;
决策模块,用于根据接收到的数据流的数据特征,利用所述交换机的流表管道构建的决策树模型将所述接收到的数据流分为两类数据流,其中所述决策树模型由历史数据流的数据特征及历史数据流的标签信息进行训练而成,所述决策树模型包括至少一个的决策节点,每个决策节点由所述流表管道的一个流表构成且对所述接收到的数据流的一个数据特征进行匹配以决策到下一节点的***方向以区分所述两类数据流,所述标签信息指示数据流的类别;
上报模块,将所述两类数据流中的第一类数据流上报控制器,以由所述控制器计算所述第一类数据流的传输路径;
路径分配模块,用于根据所述交换机的本地流表信息确定所述两类数据流中的第二类数据流的传输路径,并根据所述计算出的传输路径直接传输所述第二类数据流。
第三方面,提供了一种网络控制***,包括交换机以及控制器,其中所述交换机为Openflow协议下的交换机;所述交换机利用所述交换机接收到的历史数据流的数据特征以及标签信息训练或更新一决策树模型,所述标签信息指示数据流的类别;
所述交换机接收所述决策树模型并根据接收到的数据流的数据特征,利用所述交换机的流表管道构建的决策树模型将所述接收到的数据流分为两类数据流,其中所述决策树模型包括至少一个的决策节点,每个决策节点由所述流表管道的一个流表构成且对所述接收到的数据流的一个数据特征进行匹配以决策到下一节点的***方向以区分所述两类数据流;
所述交换机将所述两类数据流中的第一类数据流上报控制器,以由所述控制器计算所述第一类数据流的传输路径;
所述交换机根据所述交换机的本地流表信息确定所述两类数据流中的第 二类数据流的传输路径,并根据所述计算出的传输路径直接传输所述第二类数据流。
第四方面,提供了
一种交换机,包括用于接收数据流或根据传输路径转发数据流数据接口、处理器、存储器以及总线;其特征在于,
所述存储器用于存储流表管道、由所述流表管道构建的决策树模型以及本地流表信息;
所述处理器通过总线与存储器数据连接,用于根据接收到的数据流的数据特征,利用所述决策树模型将所述接收到的数据流分为两类数据流,其中所述决策树模型由历史数据流的数据特征及历史数据流的标签信息进行训练而成,所述决策树模型包括至少一个的决策节点,每个决策节点由所述流表管道的一个流表构成且对所述接收到的数据流的一个数据特征进行匹配以决策到下一节点的***方向以区分所述两类数据流,所述标签信息指示数据流的类别;
所述数据接口用于将所述两类数据流中的第一类数据流上报控制器,以由所述控制器计算所述第一类数据流的传输路径,并根据所述交换机的本地流表信息确定所述两类数据流中的第二类数据流的传输路径,并根据所述计算出的传输路径直接传输所述第二类数据流。
本发明实施例中的数据传输方法以及使用该方法的数据传输***,主要是通过在交换机层面对数据流进行分类筛选,再将分类后部分被选中的数据流信息上报给控制器,以使控制器相应地基于网路的全局信息选择最优的网络传输路径,并下发给在路径上的所有交换机,配置路由转发表,使部分数据流不需要上报控制器,从而减少控制器与交换机之间交互。
附图说明
图1为现有的SDN网络控制示意图。
图2为本发明实数据传输方法的示意图。
图3为本发明实施例一中数据传输方法的流程图。
图4为本发明实施例中决策树的示意图。
图5为本发明实施例中决策树的另一示意图。
图6为本发明实施例二中网络控制***的示意图。
图7为本发明实施例三中交换机的示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明在SDN网络中,为了提升SDN网络的控制效果,主要是需要在网络控制***承受能力和控制器的全局网络状态信息的利用程度之间取得平衡。
本发明利用在Openflow协议下的交换机可以实现很多分布式任务的特性,对到达该交换机的数据流的分布式处理,节省了交换机与控制器的交互;还可以通过所述交换机对数据流进行分类和筛选。
网络中的数据流成千上万,数据流的特性也是十分多样化的,比如,从流长度这个角度区分,在网络中90%的数据流均为老鼠流,也就是流长度很小,持续时间很短的数据流,这些流对网络的影响很小;而网络中其余的10%的数据流为大象流,即是流长度巨大,持续时间长的数据流,这些大象流虽然数量上只占10%,但是却占据了整个网络流量的90%。如果能够将大象流和老鼠流区分开来,为大象流选取避免和其他大象流冲突的最佳路径,可以大大减小出现网络拥塞的情况,从而优化了整个网络的性能。又比如,从数据流所属的应用角度区分,在网络中有些数据流属于对时延,丢包率敏感的数据流,比如视频流;而有些数据流属于数据备份应用,对延迟或丢包不是很敏感。因此,本发明需要对数据流进行分类,以选择其中相对重要或敏感的数据流,对其进行最优路径的规划,其它相对没有这么重要或敏感的数据流则由交换机直接转发,以有效减少交换机与控制器之间的交互量,从而提高网络效率。
本发明实施例中的数据传输方法以及使用该方法的数据传输***,主要是通过在交换机层面对数据流进行分类筛选,再将分类后部分被选中的数据流信息上报给控制器,以使控制器相应地基于网路的全局信息选择最优的网络传输路径,并下发给在路径上的所有交换机,配置路由转发表。
如图2所示,所述数据传输方法以及使用该方法的数据传输***在数据流到达交换机时,在交换机层面对数据流进行分类以及筛选,最大程度减少了控制器和交换机之间的通信,大大降低了控制器和交换机控制通道的拥塞。
然而,控制器是一个具有强大计算能力的计算机,因而在控制器上可以实现复杂的分类器算法,然而交换机只是一个数据转发设备,具有非常有限甚至没有计算能力,同时没有足够多的内存。
因此,本发明实施例的最大特点是在现有Openflow协议下的交换机上实现一个分类器,利用交换机的流表以及流表管道构造一个决策树,通过该决策树再根据数据特征进行分类,其中一类A上报控制器,以由该控制器计算这一类数据流的传输路径,而另一类数据B则由交换机根据自身本地流表信息计算传输路径,并根据所述计算出的传输路径直接传输这一类数据流。这样可以实现交换机层面流分类,且并可通过控制器支持决策树实时更新。上面在交换机使用决策树进行分类中使用的数据特征包括服务器IP、客户端IP、服务器端口、客户端端口以及网络传输协议,包括扩但是并不限于这些特征。另外本发明实施例的应用场景并不限于SDN网络络,只要是网络中交换机属于Openflow协议下的交换机,就能够使用本发明。
实施例一
同时参阅图2和3,本发明实施例一中的数据传输方法,主要包括以下步骤:
步骤101、交换机接收数据流,其中所述交换机为Openflow协议下的交换机;
步骤102、根据接收到的数据流的数据特征,利用所述交换机的流表管道 构建的决策树模型将所述接收到的数据流分为两类数据流,其中所述决策树模型由历史数据流的数据特征及历史数据流的标签信息进行训练而成,所述决策树模型包括至少一个的决策节点,每个决策节点由所述流表管道的一个流表构成且对所述接收到的数据流的一个数据特征进行匹配以决策到下一节点的***方向以区分所述两类数据流,所述标签信息指示数据流的类别,其中所述数据特征包括服务器IP(Server IP)、客户端IP(Client IP)、服务器端口(Server Port)、客户端端口(Client Port)以及网络传输协议(Network Tranmission Protocol);
步骤103、将所述两类数据流中的第一类数据流上报控制器,以由所述控制器计算所述第一类数据流的传输路径;
步骤104、根据所述交换机的本地流表信息确定所述两类数据流中的第二类数据流的传输路径,并根据所述计算出的传输路径直接传输所述第二类数据流。
在步骤102之前,所述交换机接收由控制器发送的决策树模型,其中所述决策树模型由所述控制器利用网服务器中的历史数据流的数据信息对一初始的决策树模型完成训练或对当前决策树模型进行更新后发送给所述交换机,所述历史数据流的数据信息包括历史数据流的数据特征以及标签信息。在本发明某些实施例中,所述交换机具有较强的运算和存储能力,也可以由所述交换机根据自身存储或从网络服务器获取的历史数据对决策树模型进行训练或更新后,再将训练或更新后的决策树模型应用到步骤102中的分类操作中。
在步骤102中,该交换机利用所述流表管道形成的决策树模型对所述接收到的数据流分为两类数据流,可以具体是根据接收到的数据流的数据特征,利用所述流表管道构建的决策树模型对所述接收到的数据流分为数据流大小或者应用类型或者重要等级以及优先等级不同的两类数据流。具体来说,根据所述两类数据流大小分为大象流和老鼠流,其中大象流为第一类数据流需 要上报控制器,老鼠流为第二类数据流可以由交换机直接根据信息进行转发;或者根据所述两类数据流应用类型的不同分为对网络服务质量高要求的应用数据流和对网络服务质量要求中等或低的应用数据流应用数据流,例如视频流对网络质量、时延以及丢包率比较敏感,应该归为第一类数据流需要上报控制器,而有些数据流属于数据备份应用,对网络质量、延迟率以及丢包率不敏感,应该归为第二类可以由交换机根据本地信息直接转发;或者根据所述两类数据的重要等级分为重要数据和非重要数据,如网络中一些标注为重要或优先级较高的数据应该归为第一类数据流需要上报控制器,而一些普通数据以及对优先级较低的应该归为第二类数据流可以由交换机根据本地信息直接转发或者根据收集到的拓扑信息计算最佳路由转发出去。
对于所述第二类数据流,所述交换机可根据等价多路径(ECMP)路由表转发出去。关于交换机如何收集网络的拓扑信息并基于收集到的拓扑信息计算最佳路由,主要有两种路有算法:全局式路由算法和分布式路由算法。分布式路由算法一般称为距离向量(Distance Vector)算法,这些算法中,每一个交换机只有与它直接相连的交换机信的信息,而没有网络中其它交换机的信息;而全局式路由算法一般称为链路状态算法(Link Status)算法,每一个交换机都有网络中所有交换机的全部信息,全局式路由算法的主要步骤包括:(1)确认在物理上与之直接相连的交换机并获得它们的IP地址。(2)测量相邻路由器的延时,或者其他重要网络参数。(3)向网络中的其他交换机广播自己的信息,同时也接受其他交换机的信息。(4)使用一个合适的算法,比如Dijkstra算法,确定网络中两个节点之间的最佳路由。此外,步骤104中的本地流表信息是指用于构成决策树模型以外的流表所记载的路由信息。
在步骤102中,所述决策树模型包含决策树,且上述数据传输方法中交换机接收到的数据流分类主要是通过该决策树来实现的,其中所述交换机将所述交换机接收的数据流的数据特征输入所述流表管道形成的决策树模型,经所述决策树模型的至少一个决策节点时根据所述至少一个决策节点对应的 数据流特征进行匹配决策后到达所述决策树模型的叶子节点,所述叶子节点包括两类叶子节点分别指示所述第一类数据流和第二类数据流。所述叶子节点是指决策树的末端节点。
如图4所示,这个决策树由交换机的流表管道构建而成,其中决策树的某一个节点,对应于所述流表管道的某一个流表(Flow Table),处理所述数据流的某一数据特征,通过所述数据流的每一数据特征与所述数据特征所在节点对的应流表的匹配情况决策所述节点的***方向,其中决定所述决策树当前节点***方向的节点***条件可以通过阈值比较的方式来确定***方向,具体可以由所述对应流表的匹配域的二进制通配符实现,也就是通过所述数据特征与所述对应流表的匹配域的二进制通配符匹配情况,来确定当前节点***方向以沿决策树节点间的左边或右边连接到下一节点,其中所述决策树的节点之间的连接,也就是有当前节点到下一节点是由所述对应流表的指令域的Go to Table n(转到流表n)指令实现,一直到最后对应叶子节点流表来实现分类。
如图5所示,每个数据特征同时对应决策树的一个节点和流表管道的一个流表。例如,图中节点0对应服务器IP(Server IP)同时对应流表0(Table 0);节点1对应服务器端口(Server Port)同时对应流表1(Table 1);节点2对用户端端口(Client Port)同时对应流表2(Table 2)。
所述决策树在每一个节点根据该节点所对应的数据特征的变量值进行***。如图5中,当源端Server IP地址小于IP1时,决策过程往左边分叉走到下一节点,反之往右边分叉走。如此类推,直到到达决策树最低层的叶子节点,即是经过多个节点的多层决策过程得到的分类结果,到达最低层的叶子节点为A类或者B类,分别对应为步骤102中两类数据的第一类数据流以及第二流数据流。
在具体实现所述决策树的决策判断中,交换机的流表和流表管道是一种具有决策过程的数据结构,如下表一所示流表的数据结构:
Match Fields | Priority | Counters | Timeouts | Flags |
xxxxxxxxx | xxxxxxxxx | xxxxxxxxx | xxxxxxxx | xxxxxxxx |
xxxxxxxxx | xxxxxxxxx | xxxxxxxxx | xxxxxxxx | xxxxxxxx |
xxxxxxxxx | xxxxxxxxx | xxxxxxxxx | xxxxxxxx | xxxxxxxx |
表一
上述流表中每一行是一个流表单元,代表一种决策规则,如流表的第一列是匹配域,而流表的第四列是指令,这两者的结合体现了一个决策过程,即是如果一个个体在某一个流表单元匹配域匹配成功,则执行该流表单元的指令。因此,一个流表及其匹配域和指令,和一个决策树的一个节点及其分叉,具有功能上的一致性,因此使用一个流表来实现一个决策树的节点。
在交换机在流表的基础上实现了流表管道,一个数据流可以通过一个流表管道来实现一系列的决策过程,而流表管道中的流表之间通过指令中的Goto-Table n来建立连接,而流表管道最末端的流表,指令中就不包含Goto-Table n,而包含了具体的操作,比如直接将数据流通过交换机的某个端口上报给控制器,或者通过某个端口重新送回网络中,而在本实施例中直接包含数据流的分类信息A或B,也就是第一类数据流或者第二类数据流。
由上述可以看出决策树的节点根据该节点的数据特征变量的值进行***,形成不同的决策树子树。在所述特征变量的判断上可以由流表的匹配域以及一系列的通配符来实现匹配判断,以确定***方向。
比如在决策树某一个节点,将数据流的数据特征转换为32位二进制串,再由以下匹配判断:
If 38798<=ServerPort<=56637,go to node(Table)XXX。
在流表中,可以在流表的匹配域使用以下表2中的通配符实现。
表2
表中显示了数据流的数据特征,如Server Port的32位二进制串。对于数据流的其它数据特征我们也可以通过将数据特征转换为二进制,然后再进行匹配判断来实现各个数据特征对应的决策树节点的***方向决策,具体转换二进制通配符的过程可以通过如下的伪代码实现:
假设数据包报头指示的数据特征为F,将判断算法R:Vu≥F≥Vl,转化为二进制通配符的算法如下:
1、将F初始化为下界Vl的二进制形式;
2、从F的最右端开始;
3、搜索全零片段'0...0';
4、将全零片段'0...0'右端的二进制位全设为通配符'*';
5、产生N个新的匹配规则,N是全零片段的长度;
6、每一个规则中,将全零片段某一位'0'设为'1',全零片段其余位设为'*';
7、回到第2步,直到产生的新匹配规则大于上界Vu。
上界的转化规则与上述算法类似,只是搜索全一片段'1...1',并将某一位改为'0'。
实施例二
如图6所示,本发明实施例二中的一种网络控制***,包括交换机、控 制器以及数据库。所述网络控制器适用于SDN网络,但是并不限于SND网络,适用于所有网络中的交换机符合Openflow协议要求的数据传输网络。
所述控制器利用所述交换机接收到的历史数据流的数据特征以及标签信息训练或更新一决策树模型,所述标签信息指示数据流的类别;
所述交换机接收所述决策树模型并根据接收到的数据流的数据特征,利用所述交换机的流表管道构建的决策树模型将所述接收到的数据流分为两类数据流,其中所述决策树模型包括至少一个的决策节点,每个决策节点由所述流表管道的一个流表构成且对所述接收到的数据流的一个数据特征进行匹配以决策到下一节点的***方向以区分所述两类数据流;
所述交换机将所述两类数据流中的第一类数据流上报控制器,以由所述控制器计算所述第一类数据流的传输路径;
所述交换机根据所述交换机的本地流表信息确定所述两类数据流中的第二类数据流的传输路径,并根据所述计算出的传输路径直接传输所述第二类数据流。
所述交换机包括:
接收模块,用于通过网络接收数据流;
决策模块,用于根据接收到的数据流的数据特征,利用所述交换机的流表管道构建的决策树模型将所述接收到的数据流分为两类数据流,其中所述决策树模型由历史数据流的数据特征及历史数据流的标签信息进行训练而成,所述决策树模型包括至少一个的决策节点,每个决策节点由所述流表管道的一个流表构成且对所述接收到的数据流的一个数据特征进行匹配以决策到下一节点的***方向以区分所述两类数据流,所述标签信息指示数据流的类别;
上报模块,将所述两类数据流中的第一类数据流上报控制器,以由所述控制器计算所述第一类数据流的传输路径;
路径分配模块,用于根据所述交换机的本地流表信息确定所述两类数据流中的第二类数据流的传输路径,并根据所述计算出的传输路径直接传输所 述第二类数据流。
在所述交换机对接收的数据流进行分类之前,所述交换机要完成对决策树模型的训练或更新。所述交换机可以内部实现对决策树模型的训练或更新,也可以接收由控制器发送的所述决策树模型,其中所述决策树模型由所述控制器利用数据库中的控制器接收到的历史数据流的数据信息对所述决策树模型完成训练或更新后发送给所述交换机,所述历史数据流的数据信息包括历史数据流的数据特征以及标签信息。
所述决策模块具体用于将所述交换机接收的数据流的数据特征输入所述流表管道形成的决策树模型,经所述决策树模型的至少一个决策节点时根据所述至少一个决策节点对应的数据流特征进行匹配决策后到达所述决策树模型的叶子节点,所述叶子节点包括两类叶子节点分别指示所述第一类数据流和第二类数据流。
所述决策模块还用于将所述交换机接收的数据流的数据特征输入所述流表管道形成的决策树模型,经所述决策树模型的至少一个决策节点时由对应所述至少一决策节点的流表的匹配域转换成的二进制通配符实现匹配,其中每一决策节点通过所述数据特征与所述对应流表的匹配域的二进制通配符匹配情况,来确定***方向以沿决策节点间的连接到下一节点,其中所述决策树的节点之间的连接,由所述对应流表的指令域的Go to Table n(转到流表n)指令实现,一直到叶子节点来实现分类。
实施例三
如图7所示,本发明实施例三中的一种交换机包括数据接口、处理器、存储器以及总线;所述数据接口用于接收数据流或根据传输路径转发数据流;
所述存储器用于存储流表管道、由所述流表管道构建的决策树模型以及本地流表信息;
所述处理器通过总线与存储器以及数据接口连接,用于根据接收到的数据流的数据特征,利用所述决策树模型将所述接收到的数据流分为两类数据 流,其中所述决策树模型由历史数据流的数据特征及历史数据流的标签信息进行训练而成,所述决策树模型包括至少一个的决策节点,每个决策节点由所述流表管道的一个流表构成且对所述接收到的数据流的一个数据特征进行匹配以决策到下一节点的***方向以区分所述两类数据流,所述标签信息指示数据流的类别;
所述数据接口将所述两类数据流中的第一类数据流上报控制器,以由所述控制器计算所述第一类数据流的传输路径,并根据所述交换机的本地流表信息确定所述两类数据流中的第二类数据流的传输路径,并根据所述计算出的传输路径直接传输所述第二类数据流。
本发明实施例二、三中网络控制***中涉及的数据流分类方法以及决策模型的工作方式和实施例一中的数据传输方法的一致,在此就不再进行重复阐述。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种数据传输方法,其特征在于,所述方法包括:
交换机接收数据流,其中所述交换机为Openflow协议下的交换机;
根据接收到的数据流的数据特征,利用所述交换机的流表管道构建的决策树模型将所述接收到的数据流分为两类数据流,其中所述决策树模型由历史数据流的数据特征及历史数据流的标签信息进行训练而成,所述标签信息指示数据流的类别,所述决策树模型包括至少一个的决策节点,每个决策节点由所述流表管道的一个流表构成且对所述接收到的数据流的一个数据特征进行匹配以决策到下一节点的***方向以区分所述两类数据流;
将所述两类数据流中的第一类数据流上报控制器,以由所述控制器计算所述第一类数据流的传输路径;
根据所述交换机的本地流表信息确定所述两类数据流中的第二类数据流的传输路径,并根据所述计算出的传输路径直接传输所述第二类数据流。
2.如权利要求1所述的数据传输方法,其特征在于:所述根据接收到的数据流的数据特征,利用所述交换机的流表管道构建的决策树模型将所述接收到的数据流分为两类数据流包括:
将所述交换机接收的数据流的数据特征输入所述流表管道形成的决策树模型,经所述决策树模型的至少一个决策节点时根据所述至少一个决策节点对应的数据流特征进行匹配决策后到达所述决策树模型的叶子节点,所述叶子节点包括两类叶子节点分别指示所述第一类数据流和第二类数据流。
3.如权利要求2所述的数据传输方法,其特征在于:所述将所述交换机接收的数据流的数据特征输入所述流表管道形成的决策树模型,经所述决策树模型的至少一个决策节点根据所述至少一个决策节点对应的数据流特征进行匹配决策后到达所述决策树模型的叶子节点包括:
将所述交换机接收的数据流的数据特征输入所述流表管道形成的决策树模型,经所述决策树模型的至少一个决策节点时由对应所述至少一决策节点的流表的匹配域转换成的二进制通配符实现匹配,其中每一决策节点通过所述数据特征与所述对应流表的匹配域的二进制通配符匹配情况,来确定***方向以沿决策节点间的连接到下一节点,其中所述决策树的节点之间的连接,由所述对应流表的指令域的Go to Table n(转到流表n)指令实现,一直到叶子节点来实现分类。
4.如权利要求1至3任一项权利要求所述的数据传输方法,其特征在于:所述数据流的数据特征包括服务器IP、客户端IP、服务器端口、客户端端口以及网络传输协议中的至少一个。
5.如权利要求1至4任一项所述的数据传输方法,其特征在于:其中所述第一类数据流对应为大数据流或对网络质量要求高的应用的数据流或重要等级高或优先级高的数据流,所述第二类数据流对应为小数据流或对网络质量要求低的应用的数据流或重要等级低或优先级低的数据流。
6.如权利要求1至5任一项所述的数据传输方法,其特征在于:其中所述决策树模型由所述控制器利用所述交换机接收到的历史数据流的数据特征以及标签信息对所述决策树模型完成训练或更新后发送给所述交换机。
7.一种交换机,所述交换机为Openflow协议下的交换机,其特征在于,所述交换机包括:
接收模块,用于通过网络接收数据流;
决策模块,用于根据接收到的数据流的数据特征,利用所述交换机的流表管道构建的决策树模型将所述接收到的数据流分为两类数据流,其中所述决策树模型由历史数据流的数据特征及历史数据流的标签信息进行训练而成,所述决策树模型包括至少一个的决策节点,每个决策节点由所述流表管道的一个流表构成且对所述接收到的数据流的一个数据特征进行匹配以决策到下一节点的***方向以区分所述两类数据流,所述标签信息指示数据流的类别;
上报模块,将所述两类数据流中的第一类数据流上报控制器,以由所述控制器计算所述第一类数据流的传输路径;
路径分配模块,用于根据所述交换机的本地流表信息确定所述两类数据流中的第二类数据流的传输路径,并根据所述计算出的传输路径直接传输所述第二类数据流。
8.如权利要求7所述的交换机,其特征在于:所述决策模块具体用于将所述交换机接收的数据流的数据特征输入所述流表管道形成的决策树模型,经所述决策树模型的至少一个决策节点时根据所述至少一个决策节点对应的数据流特征进行匹配决策后到达所述决策树模型的叶子节点,所述叶子节点包括两类叶子节点分别指示所述第一类数据流和第二类数据流。
9.如权利要求8所述的交换机,其特征在于:所述决策模块具体用于将所述交换机接收的数据流的数据特征输入所述流表管道形成的决策树模型,经所述决策树模型的至少一个决策节点时由对应所述至少一决策节点的流表的匹配域转换成的二进制通配符实现匹配,其中每一决策节点通过所述数据特征与所述对应流表的匹配域的二进制通配符匹配情况,来确定***方向以沿决策节点间的连接到下一节点,其中所述决策树的节点之间的连接,由所述对应流表的指令域的Go to Table n(转到流表n)指令实现,一直到叶子节点来实现分类。
10.如权利要求7至9任一项所述的交换机,其特征在于:所述数据流的数据特征包括服务器IP、客户端IP、服务器端口、客户端端口以及网络传输协议中的至少一个。
11.如权利要求7至10任一项所述的交换机,其特征在于:所述第一类数据流对应为大数据流或对网络质量要求高的应用的数据流或重要等级高或优先级高的数据流,所述第二类数据流对应为小数据流或对网络质量要求低的应用的数据流或重要等级低或优先级低的数据流。
12.如权利要求7至11任一项所述的交换机,其特征在于:所述决策树模型由所述控制器利用所述交换机接收到的历史数据流的数据特征以及标签信息对所述决策树模型完成训练或更新后发送给所述交换机。
13.一种网络控制***,包括交换机以及控制器,其中所述交换机为Openflow协议下的交换机;其特征在于,
所述控制器利用所述交换机接收到的历史数据流的数据特征以及标签信息训练或更新一决策树模型,所述标签信息指示数据流的类别;
所述交换机接收所述决策树模型并根据接收到的数据流的数据特征,利用所述交换机的流表管道构建的决策树模型将所述接收到的数据流分为两类数据流,其中所述决策树模型包括至少一个的决策节点,每个决策节点由所述流表管道的一个流表构成且对所述接收到的数据流的一个数据特征进行匹配以决策到下一节点的***方向以区分所述两类数据流;
所述交换机将所述两类数据流中的第一类数据流上报控制器,以由所述控制器计算所述第一类数据流的传输路径;
所述交换机根据所述交换机的本地流表信息确定所述两类数据流中的第二类数据流的传输路径,并根据所述计算出的传输路径直接传输所述第二类数据流。
14.如权利要求13所述的网络控制***,其特征在于:其中所述第一类数据流对应为大数据流或对网络质量要求高的应用的数据流或重要等级高或优先级高的数据流,所述第二类数据流对应为小数据流或对网络质量要求低的应用的数据流或重要等级低或优先级低的数据流。
15.一种交换机,包括流数据接口、处理器、存储器以及总线,其特征在于,
所述存储器用于存储流表管道、由所述流表管道构建的决策树模型以及本地流表信息;
所述数据接口用于接收数据流;
所述处理器通过总线与存储器以及数据接口连接,用于根据接收到的数据流的数据特征,利用所述决策树模型将所述接收到的数据流分为两类数据流,其中所述决策树模型由历史数据流的数据特征及历史数据流的标签信息进行训练而成,所述决策树模型包括至少一个的决策节点,每个决策节点由所述流表管道的一个流表构成且对所述接收到的数据流的一个数据特征进行匹配以决策到下一节点的***方向以区分所述两类数据流,所述标签信息指示数据流的类别;
所述数据接口还用于将所述两类数据流中的第一类数据流上报控制器,以由所述控制器计算所述第一类数据流的传输路径,并根据所述交换机的本地流表信息确定所述两类数据流中的第二类数据流的传输路径,并根据所述计算出的传输路径直接传输所述第二类数据流。
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