CN112305973B - 一种基于链路属性的控制器集群负载分担方法 - Google Patents

一种基于链路属性的控制器集群负载分担方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112305973B
CN112305973B CN202011261774.1A CN202011261774A CN112305973B CN 112305973 B CN112305973 B CN 112305973B CN 202011261774 A CN202011261774 A CN 202011261774A CN 112305973 B CN112305973 B CN 112305973B
Authority
CN
China
Prior art keywords
link
controller
control
switching equipment
equipment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011261774.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112305973A (zh
Inventor
娄阳
张学敏
徐耀峰
任占广
任乐源
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 54 Research Institute
Original Assignee
CETC 54 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 54 Research Institute filed Critical CETC 54 Research Institute
Priority to CN202011261774.1A priority Critical patent/CN112305973B/zh
Publication of CN112305973A publication Critical patent/CN112305973A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112305973B publication Critical patent/CN112305973B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25257—Microcontroller

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于链路属性的控制器集群负载分担方法，属于通信网络技术领域。该方法通过花费公式计算交换节点到各控制器的开销，从控制器直连节点开始，向网络内部节点遍历，通过完成交换设备的管控域划分，实现控制器集群的负载分担。本发明综合考虑交换设备至控制器的链路跳数、时延、带宽、使用情况，对交换设备进行管控域的划分，实现控制器集群的负载分担，保证了控制器对设备管控的可靠性、及时性与有效性，并针对网络拓扑状态的动态变化，设计了链路增加、链路删除情况下的负载分担调整方法，实现了控制器负载分担的动态调整。

Description

一种基于链路属性的控制器集群负载分担方法
技术领域
本发明涉及通信网络技术领域，特别是指一种基于链路属性的控制器集群负载分担方法。
背景技术
随着SDN软件定义网络技术的应用，单一控制器集中管控的方式已难以适用于规模、复杂度不断增长的网络，控制器集群的模式被提出来实现控制平面的弹性扩展，控制器集群由多个控制器组成，如何处理控制器之间的管控划分，实现控制器之间的负载分担，越来越重要。
面向大规模网络的管控，带外控制模式下控制器与交换机之间需要专用控制通道进行转发，难以适用于跨地域、大范围的广域网。带内控制模式，相比建立专线的带外控制模式，可减少大规模网络部署的复杂度。
针对适用于大规模网络管控的带内控制模式，带内控制通道的跳数、带宽、时延等属性对控制器进行交换设备管控的影响很大，有必要研究带内控制通道下基于链路属性的控制器集群负载分担方法，实现控制器对交换设备的合理管控。
发明内容
本发明针对上述背景技术中的控制器集群在带内控制通道模式下的负载分担问题，提出了一种基于链路属性的控制器集群负载分担方法，它通过综合考虑交换设备至控制器的链路跳数、时延、带宽、使用情况，对交换设备进行管控域的划分，实现控制器集群对网络的负载分担管控。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于链路属性的控制器集群负载分担方法，包括如下步骤：
(1)将多个控制器通过交换设备构成集群，控制器与交换设备建立南向接口协议连接；
(2)将与控制器直连的交换设备放入相应控制器的管控域内，并设置这些交换设备的管控开销为0；
(3)判断是否还有未放入管控域内的交换设备，若有，则执行步骤(4)～(6)，若无，则完成初始负载分担；
(4)对于各个未放入管控域内的交换设备，分别执行步骤(5)～(6)，然后返回步骤(3)；
(5)对于交换设备i，遍历其所有直连链路，找到各直连链路的对端交换设备；若交换设备i存在至少一个对端交换设备在管控域内，则执行步骤(6)，否则在本次循环中跳过交换设备i；
(6)针对交换设备i的每一对端交换设备j，通过花费公式计算交换设备i通过对端交换设备j到其所属控制器的管控开销，选出管控开销最小的对端设备j，将交换设备i放入交换设备j所属的控制器管控域内；
完成初始负载分担后，若网络拓扑发生变化，则相应地执行步骤(7)或(8)：
(7)当网络拓扑中增加一条链路时，控制器集群的Leader节点通过花费公式计算该链路源节点交换设备k通过新增链路目的节点，到该目的节点所属控制器的管控开销；若比原管控域的管控开销小，则将源节点交换设备k变更到目的节点所属控制器的管控域内，并执行步骤(9)，否则保持原有管控域；
(8)当网络拓扑中减少一条链路时，若链路源节点交换设备k通过该链路加入管控域，则采用步骤(6)的方式重新划定该源节点交换设备k的管控域，并执行步骤(9)，否则保持原有管控域；
(9)递归遍历所有通过交换设备k加入管控域的交换设备，移除其所属管控域，采用步骤(3)～(6)的方式重新划定这些交换设备的管控域。
进一步的，所述花费公式为：
Figure BDA0002774870650000031
式中，bi,j为交换设备i到交换设备j的直连链路(i,j)的带宽；di,j为直连链路(i,j)的时延；ci,j为直连链路(i,j)作为管控链路的使用次数，初始值为1；costj为交换设备j到其所属控制器的管控开销。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.本发明综合考虑控制通道链路的跳数、时延、带宽、使用情况等属性进行负载分担，对SDN网络中的设备进行负载分担管控，保证了控制器对设备管控的可靠性、及时性与有效性。
2.本发明设计了网络拓扑变化的负载分担调整方法，实现了负载的动态调整。
附图说明
图1为本发明实施例方法的流程图。
图2为本发明实施例中管控域的划分结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
一种基于链路属性的控制器集群负载分担方法，该方法通过花费公式计算交换节点到各控制器的开销，从控制器直连节点开始，向网络内部节点遍历，通过完成交换设备的管控域划分，实现控制器集群的负载分担。
参照图1，该方法的具体实现步骤如下：
(1)将多个控制器构成集群，控制器与交换设备建立了南向接口协议连接，控制器集群的Leader节点开始负载分担处理流程；
(2)与控制器直连的交换设备放入该控制器的管控域内，并设置该交换设备的管控开销为0；
(3)若所有交换设备均放入管控域则初始负载分担处理结束，否则进入循环，每次循环中，选择未放入管控域内的交换设备i执行步骤(4)～(5)；
(4)遍历交换设备i的所有直连链路，若直连链路的对端交换设备j在管控域内，则通过花费公式计算交换设备i通过对端设备j到j所属控制器的管控开销，进入步骤(5)，若所有对端交换设备均不在管控域内，则在本次循环中跳过设备i；
其中，花费公式为：
Figure BDA0002774870650000041
式中，bi,j为设备i到设备j的直连链路(i,j)之间的带宽；di,j为直连链路(i,j)之间的时延；ci,j为直连链路(i,j)作为管控链路的使用次数，初始ci,j为1，每当直连链路(i,j)被作为管控链路，则ci,j＝ci,j+1；costj为设备j的到所属控制器的管控开销。
(5)计算所有管控开销，选择管控开销最小的对端设备j，将交换设备i放入设备j所属的控制器管控域内，返回步骤(3)；
其中，若存在多个管控开销最小的对端设备，则选择对端设备所属控制器管控域内设备数量最小的加入；
图2所示为初始负载分担后的管控域划分结果。之后，在网络运行过程中，若网络拓扑发生变化，则相应地执行步骤(6)或(7)：
(6)当网络拓扑中增加一条链路时，控制器集群的Leader节点通过花费公式计算该链路源节点交换设备k通过新增链路目的节点，到该目的节点所属控制器的管控开销；若比原管控域的管控开销小，则将源节点交换设备k变更到目的节点所属控制器的管控域内，并执行步骤(8)，否则保持原有管控域；
(7)当网络拓扑中减少一条链路时，若链路源节点交换设备k通过该链路加入管控域，则采用步骤(5)的方式重新划定该源节点交换设备k的管控域，并执行步骤(8)，否则保持原有管控域。
(8)递归遍历所有通过交换设备k加入管控域的交换设备，移除其所属管控域，采用步骤(3)～(6)的方式重新划定这些交换设备的管控域。
总之，本发明综合考虑交换设备至控制器的链路跳数、时延、带宽、使用情况，对交换设备进行管控域的划分，实现控制器集群的负载分担，保证了控制器对设备管控的可靠性、及时性与有效性，并针对网络拓扑状态的动态变化，设计了链路增加、链路删除情况下的负载分担调整方法，实现了控制器负载分担的动态调整。

Claims (2)

1.一种基于链路属性的控制器集群负载分担方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将多个控制器通过交换设备构成集群，控制器与交换设备建立南向接口协议连接；
(2)将与控制器直连的交换设备放入相应控制器的管控域内，并设置这些交换设备的管控开销为0；
(3)判断是否还有未放入管控域内的交换设备，若有，则执行步骤(4)～(6)，若无，则完成初始负载分担；
(4)对于各个未放入管控域内的交换设备，分别执行步骤(5)～(6)，然后返回步骤(3)；
(5)对于交换设备i，遍历其所有直连链路，找到各直连链路的对端交换设备；若交换设备i存在至少一个对端交换设备在管控域内，则执行步骤(6)，否则在本次循环中跳过交换设备i；
(6)针对交换设备i的每一对端交换设备j，通过花费公式计算交换设备i通过对端交换设备j到其所属控制器的管控开销，选出管控开销最小的对端设备j，将交换设备i放入交换设备j所属的控制器管控域内；
完成初始负载分担后，若网络拓扑发生变化，则相应地执行步骤(7)或(8)：
(7)当网络拓扑中增加一条链路时，控制器集群的Leader节点通过花费公式计算该链路源节点交换设备k通过新增链路目的节点，到该目的节点所属控制器的管控开销；若比原管控域的管控开销小，则将源节点交换设备k变更到目的节点所属控制器的管控域内，并执行步骤(9)，否则保持原有管控域；
(8)当网络拓扑中减少一条链路时，若链路源节点交换设备k通过该链路加入管控域，则采用步骤(6)的方式重新划定该源节点交换设备k的管控域，并执行步骤(9)，否则保持原有管控域；
(9)递归遍历所有通过交换设备k加入管控域的交换设备，移除其所属管控域，采用步骤(3)～(6)的方式重新划定这些交换设备的管控域。
2.根据权利要求1所述的一种基于链路属性的控制器集群负载分担方法，其特征在于，所述花费公式为：
Figure FDA0002774870640000021
式中，bi,j为交换设备i到交换设备j的直连链路(i,j)的带宽；di,j为直连链路(i,j)的时延；ci,j为直连链路(i,j)作为管控链路的使用次数，初始值为1；costj为交换设备j到其所属控制器的管控开销。
CN202011261774.1A 2020-11-12 2020-11-12 一种基于链路属性的控制器集群负载分担方法 Active CN112305973B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011261774.1A CN112305973B (zh) 2020-11-12 2020-11-12 一种基于链路属性的控制器集群负载分担方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011261774.1A CN112305973B (zh) 2020-11-12 2020-11-12 一种基于链路属性的控制器集群负载分担方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112305973A CN112305973A (zh) 2021-02-02
CN112305973B true CN112305973B (zh) 2021-07-27

Family

ID=74324967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011261774.1A Active CN112305973B (zh) 2020-11-12 2020-11-12 一种基于链路属性的控制器集群负载分担方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112305973B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116112503A (zh) * 2023-02-09 2023-05-12 安谋科技（中国）有限公司 计算***的通信方法、介质和电子设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105357024A (zh) * 2015-09-23 2016-02-24 清华大学 用于sdn网络的区域控制设备、域控制设备和控制***
CN106911516A (zh) * 2017-03-20 2017-06-30 重庆邮电大学 一种软件定义网络控制器部署方法
WO2017113273A1 (zh) * 2015-12-31 2017-07-06 华为技术有限公司 一种软件定义数据中心及其中的服务集群的调度和流量监控方法
CN108540876A (zh) * 2018-03-12 2018-09-14 上海欣诺通信技术股份有限公司 业务路径选取方法、sdn控制器、存储介质及电子设备

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9819546B2 (en) * 2011-07-07 2017-11-14 Ciena Corporation Data connectivity systems and methods through packet-optical switches

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105357024A (zh) * 2015-09-23 2016-02-24 清华大学 用于sdn网络的区域控制设备、域控制设备和控制***
WO2017113273A1 (zh) * 2015-12-31 2017-07-06 华为技术有限公司 一种软件定义数据中心及其中的服务集群的调度和流量监控方法
CN106911516A (zh) * 2017-03-20 2017-06-30 重庆邮电大学 一种软件定义网络控制器部署方法
CN108540876A (zh) * 2018-03-12 2018-09-14 上海欣诺通信技术股份有限公司 业务路径选取方法、sdn控制器、存储介质及电子设备

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SDN网络中控制器放置问题综述;高先明 等;《通信学报》;20170731;第38卷(第07期);第155-164页 *
基于网络划分的SDN分布式控制器部署;王坤 等;《重庆大学学报》;20200930;第43卷(第09期);第81-92页 *
软件定义空间信息网络多控制器动态部署策略;杨力 等;《计算机工程》;20181031;第44卷(第10期);第58-63页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112305973A (zh) 2021-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Abdollahi et al. A decentralized markovian jump ${\cal H} _ {\infty} $ control routing strategy for mobile multi-agent networked systems
EP3044907B1 (en) Service placement for inline services chaining with multiple instances
US10972357B2 (en) SDN network system, controller, and controlling method
CN108234169B (zh) 一种分布式仿真网络结构实时动态优化方法
CN111654438A (zh) 一种网络中建立转发路径的方法、控制器及***
US11502910B2 (en) Controlling parallel data processing for service function chains
US20170331706A1 (en) Method and Device for Implementing Capacity Planning
CN112305973B (zh) 一种基于链路属性的控制器集群负载分担方法
WO2018001230A1 (zh) 一种动态链路聚合实现方法和装置和计算机存储介质
EP3086588A1 (en) Configuration processing and configuration method and device for binding link
CN105471747A (zh) 一种智能路由器选路方法和装置
Yum et al. The join-biased-queue rule and its application to routing in computer communication networks
CN111935022A (zh) 一种软件定义网络中流表一致性更新方法
Salih et al. OpenFlow 1.3 extension for OMNeT++
CN111917645A (zh) 基于sdn的机动网络的路径优化方法及***
CN105515809A (zh) 一种软件定义网络实现方法和主控制器
CN107995121A (zh) 基于通配符的软件定义网络中流量统计方法
CN112615750A (zh) 一种基于sdn的骨干网流量粒度调整***和方法
CN117614881A (zh) 基于链路动态广度优先算法的光通信网络拓扑规划方法
CN106209633B (zh) 一种报文转发方法及装置
Leqing How to realize the smooth transition from traditional network architecture to SDN
Li et al. Path selection for link failure protection in hybrid SDNs
Wei et al. Dynamic flow rules in software defined networks
de la Cruz et al. Optimization of power consumption in SDN networks
CN104052665B (zh) 一种流量转发路径的确定方法和设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant