CN109743259A - 一种网络的流量调度方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种网络的流量调度方法及装置，涉及网络技术领域，能够在网络进行流量调度时，保证网络性能。该方法包括：获取SDN网络的网络拓扑；对所述网络拓扑中的链路进行检测，获取每条链路的网络状态；对所述网络拓扑中的服务器进行检测，获取每个服务器的服务器状态；根据每条链路的网络状态和每个服务器的服务器状态，选取目的服务器以及用于向所述目的服务器传输业务流量的最佳链路；将所述最佳链路发送至目的交换机，其中，所述目的交换器根据所述最佳链路更新用于流量调度的流表。

Description

一种网络的流量调度方法及装置

技术领域

本发明的实施例涉及网络技术领域，尤其涉及一种网络的流量调度方法及装置。

背景技术

在传统网络中，交换机、路由器、负载均衡器、防火墙等网络设备都是由运营商生产并投入使用，这些网络设备的功能在出厂之前就已经被固定，且无法改变。这些传统网络设备已经逐渐显现出各种问题：运营成本高昂、管理监控不便、互操作性差、网络功能不易扩展等。

软件定义网络(software network defined，SDN)作为一种新型的网络架构，将网络的控制平面与转发平面分离，且网络设备具有开放的可编程接口，实现对网络逻辑上的集中控制，使得网络管理变得简单方便。在SDN架构中，网络功能是通过软件定义并实现的，这样有利于网络功能的扩展、配置、跟新，也有利于网络功能的灵活部署和管理监控，降低了网络的运营和维护成本，提高了网络资源的利用率。

目前，大部分流量调度研究主要还是考虑如何设计路由算法来达到实现流量调度，确保网络性能。但是网络性能的优化不仅仅由路由算法决定。

发明内容

本发明的实施例提供一种网络的流量调度方法及装置，能够在网络进行流量调度时，保证网络性能。

第一方面，提供一种网络的流量调度方法，包括如下步骤：获取SDN网络的网络拓扑；对所述网络拓扑中的链路进行检测，获取每条链路的网络状态；对所述网络拓扑中的服务器进行检测，获取每个服务器的服务器状态；根据每条链路的网络状态和每个服务器的服务器状态，选取目的服务器以及用于向所述目的服务器传输业务流量的最佳链路；将所述最佳链路发送至目的交换机，其中，所述目的交换器根据所述最佳链路更新用于流量调度的流表。上述方案中，由于网络的流量调度装置能够对网络拓扑中的链路进行检测，获取每条链路的网络状态；并对网络拓扑中的服务器进行检测，获取每个服务器的服务器状态；根据每条链路的网络状态和每个服务器的服务器状态，选取目的服务器以及用于向目的服务器传输业务流量的最佳链路；并将最佳链路发送至目的交换机，这样目的交换器可以根据最佳链路更新用于流量调度的流表，从而实现了对网络的流量调度，在该方法中，选取目的服务器和最佳链路时，同时考虑了链路的网络状态，例如可以是带宽和/或延时，以及服务器的服务器状态，例如可以是CPU占用率和/或内存占用率；能够在网络进行流量调度时，同时考虑链路的网络状态以及服务器的服务器状态，保证网络性能。此外基于上述方案中，实时对链路以及服务器进行检测时，可以实现动态扩展，实时更新目的交换机中用于流量调度的流表，适用于对流量的全面控制转发，动态调度。

第二方面，提供一种网络的流量调度装置，包括：获取模块，用于获取SDN网络的网络拓扑；处理模块，用于对所述获取模块获取的所述网络拓扑中的链路进行检测，获取每条链路的网络状态；所述处理模块，用于对所述获取模块获取的网络拓扑中的服务器进行检测，获取每个服务器的服务器状态；所述处理模块还用于根据每条链路的网络状态和每个服务器的服务器状态，选取目的服务器以及用于向所述目的服务器传输业务流量的最佳链路；发送模块，用于将所述最佳链路发送至目的交换机，其中，所述目的交换器根据所述最佳链路更新用于流量调度的流表。

第三方面，提供一种网络的流量调度装置，包括通信接口、处理器、存储器、总线；所述存储器用于存储计算机执行指令，所述处理器与所述存储器通过所述总线连接，当所述网络的流量调度装置运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以使所述网络的流量调度装置执行如上述的网络的流量调度方法。

第四方面，提供一种计算机存储介质，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如上述的网络的流量调度方法。

第五方面，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括指令代码，所述指令代码用于执行如上述的网络的流量调度方法。

可以理解地，上述提供的任一种网络的流量调度装置、计算机存储介质或计算机程序产品均用于执行上文所提供的第一方面对应的方法，因此，其所能达到的有益效果可参考上文第一方面的方法以及下文具体实施方式中对应的方案的有益效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例提供的SDN架构的示意图；

图2为本发明的另一实施例提供的SDN架构的示意图；

图3为本发明的实施例提供的一种网络的流量调度方法的流程示意图；

图4为本发明的实施例提供的一种网络的流量调度装置的结构示意图；

图5为本发明的另一实施例提供的一种网络的流量调度装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

随着互联网以不断超出预期的形式快速发展，网络规模日益扩大，体系结构更加复杂，而网络流量也井喷式地增长起来。因此，如何合理利用网络资源，实现对网络流量的有效管理调度成为了亟待解决的网络问题。

作为一种新型的网络体系架构，软件定义网络的提出，克服了传统网络体系结构的不足，其核心思想是在网络的数据平面中解耦出控制平面，使得控制与转发完全分离。控制器是SDN的核心部分，它负责管理控制底层的转发设备，并为上层应用提供可调用的网络资源。本方法利用SDN控制器集中控制，灵活扩展，易于部署等特点，综合考虑了链路状况以及服务器负载情况，不仅实现了对网络流量的实时监控、合理调度，确保了网络负载均衡，而且提高了网络的稳定性、可靠性。

参照图1、2所示的SDN架构，ONF(the opennetworking foundation，开放网络基金会)定义的SDN架构包含控制平面(控制层)、应用平面(应用层)、转发平面(转发层)。转发平面由若干网元组成，每个网元可以包含一个或多个SDN Datapath(链路)。每个SDNDatapath是一个逻辑上的网络设备，单纯被用来转发和处理数据，其在逻辑上代表了全部或部分的物理资源。控制平面中SDN控制器主要负责两个任务，一是将SDN应用层请求转换到SDN Datapath，二是为SDN应用层提供底层网络的抽象模型。一个SDN控制器包括北向接口代理、SDN控制逻辑和控制平面接口驱动三部分。应用平面由SDN应用构成，SDN应用能够通过可编程方式把需要请求的网络行为提交给控制器，其包含多个北向接口驱动，同时可对自身功能进行抽象、封装来对外提供北向代理接口。从ONF组织对SDN架构的定义可以发现：SDN架构下集中式控制平面与分布式数据平面是互相分离的，SDN控制器负责收集网络的实时状态，将其开放并通知给上层应用，同时把上层应用程序翻译成为更为底层、低级的规则或者设备硬件指令下发给底层网络设备。SDN最大的特点是标准化的南向接口协议。

图1的网络体系架构中包含多种接口协议，其中使用南向接口协议实现SDN控制器与SDN控制器的交互，使用北向API实现业务应用与SDN控制器的交互。其中，控制平面的SDN控制器(controller)建立的网络服务通过API(application arogramming interface,应用程序编程接口)与业务层的业务应用进行交互，生成用于配置网络设备上转发表的控制信令。参照图2所示，这部分控制信令的传输发生在SDN控制器与网络设备之间，网络设备通过接收控制信令生成转发表，并据此决定数据流量的处理。SDN控制器可以通过编写软件的方式来灵活定义网络设备的转发功能。其中图2中还示出了流量传输的终端，其中终端可以为服务器、用户设备或者其他设备。

基于上述的SDN架构，本申请的实施例提供一种网络的流量调度方法，参照图3所示，包括如下步骤：

101、获取SDN网络的网络拓扑。

具体的，步骤101可以采用如下方式：获取SDN网络的网络配置，根据网络配置生成SDN网络的网络拓扑。其中网络配置可以为OF-config(open flow-config，开放流配置)。OF-config的最主要目标是在支持SDN网络上实现以下open flow的基本功能配置。例如：配置一至多个控制器的IP地址，配置设备的队列、端口等资源，支持远程修改设备的端口状态等等；除了针对open flow的功能配置外，OF-config还根据自身的需要制定了运维需求和管理协议需求。其中，在运维需求方面，主要包括以下内容：支持从多个配置点进行配置操作，支持一个配置点配置和管理多台交换机，支持由多台控制器控制同一台逻辑交换机，支持对已分配给逻辑交换机的端口和队列的配置等等。这样只要获取到OF-config，则可以确定SDN网络的网络拓扑。

102、对网络拓扑中的链路进行检测，获取每条链路的网络状态。

具体的，可以根据OF-config对网络拓扑中的openflow进行检测，确定网络拓扑中的各个链路。示例性的，链路的网络状态可以为时延、带宽、抖动、丢包等链路通信影响因子中的一项或多项。

103、对网络拓扑中的服务器进行检测，获取每个服务器的服务器状态。

其中，服务器可以为图2中示出的终端，示例性的，服务器的服务器状态可以为检测到的服务器信息(sever info)中的一项或多项，例如可以为CPU占用率、内存占用率等服务器负载状态因子中的一项或多项。

104、根据每条链路的网络状态和每个服务器的服务器状态，选取目的服务器以及用于向目的服务器传输业务流量的最佳链路。

步骤104具体为：

S1、根据每条链路的网络状态确定候选链路集，其中每个候选链路集包含至少一条链路，并根据链路的网络状态为候选链路集中的每条链路配置权重。

例如，仅选取时延小于时延阈值和/或带宽大于带宽阈值的链路作为候选链路集中的元素，并根据链路的网络状态为每条链路配置权重，其中该权重可以为根据任一网络状态配置的权重，或者综合多个网络状态配置的权重。例如权重的值越大说明时延越小和/或带宽越大。

S2、根据每个服务器的服务器状态确定候选服务器集，其中每个候选服务器集包含至少一个服务器，并根据所述服务器的网络状态为所述候选服务器集中的每个服务器配置权重。

例如，仅选取CPU占用率小于CPU占用率阈值和/或内存占用率小于内存占用率阈值的服务器作为候选服务器集中的元素，并根据服务器的网络状态为每个服务器配置权重，其中该权重可以为根据任一服务器状态配置的权重，或者综合多个服务器状态配置的权重。例如权重的值越大说明CPU占用率越小和/或内存占用率越小。

S3、候选链路集中的每条链路配置权重以及所述候选服务器集中的每个服务器配置权重，将所述候选链路集中的链路与所述候选服务器集中的服务器进行匹配，选取目的服务器以及用于向所述目的服务器传输业务流量的最佳链路。

例如，可以将每条链路的权重与候选服务器的权重相匹配，选取权重最大的服务器作为目的服务器，并将权重最大的链路作为目的服务器传输业务流量的最佳链路。

105、将最佳链路发送至目的交换机，其中，目的交换器根据最佳链路更新用于流量调度的流表。

具体的，可以将最佳链路封装为转发策略，与抓包消息packet_out一起下发到所有目的交换机，例如可以是下发到目的交换机的OVDB(open vSwitch database，开放虚拟交换机数据库)并对目的交换器的流表进行更新，从而完成流量的调度。

上述方案中，由于网络的流量调度装置能够对网络拓扑中的链路进行检测，获取每条链路的网络状态；并对网络拓扑中的服务器进行检测，获取每个服务器的服务器状态；根据每条链路的网络状态和每个服务器的服务器状态，选取目的服务器以及用于向目的服务器传输业务流量的最佳链路；并将最佳链路发送至目的交换机，这样目的交换器可以根据最佳链路更新用于流量调度的流表，从而实现了对网络的流量调度，在该方法中，选取目的服务器和最佳链路时，同时考虑了链路的网络状态，例如可以是带宽和/或延时，以及服务器的服务器状态，例如可以是CPU占用率和/或内存占用率；能够在网络进行流量调度时，同时考虑链路的网络状态以及服务器的服务器状态，保证网络性能。此外基于上述方案中，实时对链路以及服务器进行检测时，可以实现动态扩展，实时更新目的交换机中用于流量调度的流表，适用于对流量的全面控制转发，动态调度。

参照图4所示，提供一种网络的流量调度装置，包括：

获取模块41，用于获取SDN网络的网络拓扑；

处理模块42，用于对所述获取模块41获取的所述网络拓扑中的链路进行检测，获取每条链路的网络状态；

所述处理模块42，用于对所述获取模块41获取的网络拓扑中的服务器进行检测，获取每个服务器的服务器状态；

所述处理模块42还用于根据每条链路的网络状态和每个服务器的服务器状态，选取目的服务器以及用于向所述目的服务器传输业务流量的最佳链路；

发送模块43，用于将所述处理模块选取的所述最佳链路发送至目的交换机，其中，所述目的交换器根据所述最佳链路更新用于流量调度的流表。

可选的，所述获取模块41，具体用于获取所述SDN网络的网络配置，根据所述网络配置生成所述SDN网络的网络拓扑。

可选的，所述处理模块42，具体用于根据每条链路的网络状态确定候选链路集，其中每个候选链路集包含至少一条链路，并根据所述链路的网络状态为所述候选链路集中的每条链路配置权重；根据每个服务器的服务器状态确定候选服务器集，其中每个候选服务器集包含至少一个服务器，并根据所述服务器的网络状态为所述候选服务器集中的每个服务器配置权重；所述候选链路集中的每条链路配置权重以及所述候选服务器集中的每个服务器配置权重，将所述候选链路集中的链路与所述候选服务器集中的服务器进行匹配，选取目的服务器以及用于向所述目的服务器传输业务流量的最佳链路.

其中，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，其作用在此不再赘述。

在采用集成的模块的情况下，网络的流量调度装置包括：存储单元、处理单元以及接口单元。处理单元用于对网络的流量调度装置的动作进行控制管理，例如，处理单元用于支持网络的流量调度装置执行图3中的过程102-104；接口单元用于支持网络的流量调度装置与其他设备的信息交互，例如，执行图1中的过程101、105。存储单元，用于存储网络的流量调度装置的程序代码和数据。

其中，以处理单元为处理器，存储单元为存储器，接口单元为通信接口为例。其中，网络的流量调度装置参照图5中所示，包括通信接口501、处理器502、存储器503和总线504，通信接口501、处理器502通过总线504与存储器503相连。

处理器502可以是一个通用中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，微处理器，特定应用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)，或一个或多个用于控制本申请方案程序执行的集成电路。

存储器503可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(ElectricallyErasable Programmable Read-only Memory，EEPROM)、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器可以是独立存在，通过总线与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。

其中，存储器503用于存储执行本申请方案的应用程序代码，并由处理器502来控制执行。通讯接口501用于与其他设备进行信息交互，例如支持网络的流量调度装置执行步骤101、105。处理器302用于执行存储器303中存储的应用程序代码，从而实现本申请实施例中网络的流量调度装置执行的方法，例如步骤102-104。

此外，还提供一种计算存储媒体(或介质)，包括在被执行时进行上述实施例中的网络的流量调度装置执行的方法操作的指令。另外，还提供一种计算机程序产品，包括上述计算存储媒体(或介质)。

其中，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，其作用在此不再赘述。

应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称:read-only memory，英文简称：ROM)、随机存取存储器(英文全称：random access memory，英文简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种网络的流量调度方法，其特征在于，

获取SDN网络的网络拓扑；

对所述网络拓扑中的链路进行检测，获取每条链路的网络状态；

对所述网络拓扑中的服务器进行检测，获取每个服务器的服务器状态；

根据每条链路的网络状态和每个服务器的服务器状态，选取目的服务器以及用于向所述目的服务器传输业务流量的最佳链路；

将所述最佳链路发送至目的交换机，其中，所述目的交换器根据所述最佳链路更新用于流量调度的流表。

2.根据权利要求1所述的网络的流量调度方法，其特征在于，所述获取SDN网络的网络拓扑，包括：

获取所述SDN网络的网络配置，根据所述网络配置生成所述SDN网络的网络拓扑。

3.根据权利要求1所述的网络的流量调度方法，其特征在于，所述根据每条链路的网络状态和每个服务器的服务器状态，选取目的服务器以及用于向所述目的服务器传输业务流量的最佳链路，包括：

根据每条链路的网络状态确定候选链路集，其中每个候选链路集包含至少一条链路，并根据所述链路的网络状态为所述候选链路集中的每条链路配置权重；

根据每个服务器的服务器状态确定候选服务器集，其中每个候选服务器集包含至少一个服务器，并根据所述服务器的网络状态为所述候选服务器集中的每个服务器配置权重；

所述候选链路集中的每条链路配置权重以及所述候选服务器集中的每个服务器配置权重，将所述候选链路集中的链路与所述候选服务器集中的服务器进行匹配，选取目的服务器以及用于向所述目的服务器传输业务流量的最佳链路。

4.根据权利要求1-3任一项所述的网络的流量调度方法，其特征在于，

所述网络状态至少包括以下一项或多项：时延、带宽；所述服务状态包括以下一项或多项：CPU占用率、内存占用率。

5.一种网络的流量调度装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取SDN网络的网络拓扑；

处理模块，用于对所述获取模块获取的所述网络拓扑中的链路进行检测，获取每条链路的网络状态；

所述处理模块，用于对所述获取模块获取的网络拓扑中的服务器进行检测，获取每个服务器的服务器状态；

所述处理模块还用于根据每条链路的网络状态和每个服务器的服务器状态，选取目的服务器以及用于向所述目的服务器传输业务流量的最佳链路；

发送模块，用于将所述处理模块选取的所述最佳链路发送至目的交换机，其中，所述目的交换器根据所述最佳链路更新用于流量调度的流表。

6.根据权利要求5所述的网络的流量调度装置，其特征在于，所述获取模块，具体用于获取所述SDN网络的网络配置，根据所述网络配置生成所述SDN网络的网络拓扑。

7.根据权利要求5所述的网络的流量调度装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于根据每条链路的网络状态确定候选链路集，其中每个候选链路集包含至少一条链路，并根据所述链路的网络状态为所述候选链路集中的每条链路配置权重；根据每个服务器的服务器状态确定候选服务器集，其中每个候选服务器集包含至少一个服务器，并根据所述服务器的网络状态为所述候选服务器集中的每个服务器配置权重；所述候选链路集中的每条链路配置权重以及所述候选服务器集中的每个服务器配置权重，将所述候选链路集中的链路与所述候选服务器集中的服务器进行匹配，选取目的服务器以及用于向所述目的服务器传输业务流量的最佳链路。

8.一种网络的流量调度装置，其特征在于，包括通信接口、处理器、存储器、总线；所述存储器用于存储计算机执行指令，所述处理器与所述存储器通过所述总线连接，当所述网络的流量调度装置运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以使所述网络的流量调度装置执行如权利要求1-4任一项所述的网络的流量调度方法。

9.一种计算机存储介质，包括指令，其特征在于，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1-4任一项所述的网络的流量调度方法。

10.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括指令代码，所述指令代码用于执行如权利要求1-4任一项所述的网络的流量调度方法。