一种具有良好可扩展性的资源感知适配方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有良好可扩展性的资源感知适配方法，该方法包括：每一区域控制器根据其下属服务资源实体的注册或更新的注册信息，获得对应服务资源实体所能提供的服务资源；每一区域控制器下的网络资源实体根据预定的资源感知机制更新其状态信息、拓扑信息、以及性能信息，实现控制器资源动态感知；每一区域控制器将其收到的服务资源信息与网络资源信息汇总并生成相应的摘要信息，再按照层级关系将该摘要信息向外发送，直至到达根控制器；当某一区域控制器收到用户发送的兴趣包时，判断本区域是否具有相应的资源；若是，则根据收集的服务资源和网络资源信息在本区域内进行资源适配；否则，将该兴趣包发送至上级区域控制器进行区域间资源适配。通过采用本发明公开的方法，提高了扩展性，及服务质量和用户体验。
【专利说明】一种具有良好可扩展性的资源感知适配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及互联网【技术领域】，尤其涉及一种具有良好可扩展性的资源感知适配方法。
【背景技术】
[0002]随着互联网技术的不断创新以及用户使用规模的不断扩大，传统互联网由于原始设计上的不足，诸如可扩展性差、可管可控性差、安全性差等诸多弊端暴露无遗，现有互联网早已无法继续满足当今人们多元化的需求，下一代互联网的设计成为当今学术界和工业界研究的热点问题之一。ICN(Information-Centric Network,信息中心网络)和SDN(SoftDefined Network，软件定义网络)作为其中的代表方案备受关注。ICN摒弃了传统互联网以主机为中心的通信模式，将内容作为第一核心要素，用户不再需要知道内容的位置，直接检索内容即可，以构建高效的内容分发系统。而SDN则采用“控制与转发分离”的核心思想，逻辑上集中式的控制器在管理交换机数据转发的同时，向上层应用提供可编程的接口，由上层应用根据实际需求使用网络资源。SDN作为控制转发的平台，易于促进新型网络的部署和应用。因此，如何在SDN上实现ICN，形成SD-1CN引起了越来越多的关注。SD-1CN利用了 SDN丰富灵活的可编程接口和较强的可管可控能力，将ICN部署在SDN之上，兼顾ICN解耦身份位置、资源位置绑定的优势，实现新一代可扩展性强、可管可控的高效内容分发网络。
[0003]SD-1CN的发展尚处于起步阶段，现有研究仅是将SDN和ICN进行简单结合，很多问题还没有细化和深入分析，反而使得各自原有的缺陷更加显著:SDN由于采用集中控管的方式管理交换机，本身就存在较大的可扩展性问题，加之ICN本身的运行机制以及引入网络级的缓存功能，SD-1CN可扩展性的问题将更加突出。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种具有良好可扩展性的资源感知适配方法，并通过该方法提升了服务质量和用户体验。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]一种具有良好可扩展性的资源感知适配方法，该方法包括:
[0007]每一区域控制器根据其下属服务资源实体的注册或更新的注册信息，获得对应服务资源实体所能提供的服务资源；每一区域控制器下的网络资源实体根据预定的资源感知机制更新其状态信息、拓扑信息、以及性能信息，实现控制器资源动态感知；
[0008]每一区域控制器将其收到的服务资源信息与网络资源信息汇总并生成相应的摘要信息，再按照层级关系将该摘要信息向外发送，直至到达根控制器；
[0009]当某一区域控制器收到用户发送的兴趣包时，判断本区域是否具有相应的资源；若是，则根据收集的服务资源和网络资源信息在本区域内进行资源适配；否则，将该兴趣包发送至上级区域控制器进行区域间资源适配。[0010]由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明兼顾了 SDN和ICN的双重优势，一方面，网络控制器可以实现对服务资源、网络资源的动态感知，方便其为用户实现最佳的资源适配，以提高服务的QoS (服务质量)和用户体验；另一方面，通过对控制器分层分域的划分，本发明可有效减少转发平面到控制平面的信令交互，较好的缓解“集中管控”所带来的可扩展性问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]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，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。
[0012]图1为本发明实施例一提供的一种具有良好可扩展性的资源感知适配方法的流程图；
[0013]图2为本发明实施例二提供的一种控制器层级结构的示意图
[0014]图3为本发明实施例二提供的一种服务资源列表与网络资源列表绑定的示意图；
[0015]图4为本发明实施例三提供的一种区域内资源适配过程的示意图；
[0016]图5为本发明实施例三提供的一种区域间资源适配过程的示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面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，都属于本发明的保护范围。
[0018]SDN、ICN是下一代互联网的两种不同类型的架构，SDN解耦了传统互联网的控制转发平面，使得网络更加灵活多变，上层应用可以根据权限调度网络中的资源，是一种良好的、面向需求和服务的应用实现平台；而ICN则根据现有互联网的特点(用户只关心获得的数据，而不关心从哪获得)以及基于主机为中心的传统互联网原始设计上的不足重新设计新一代网络架构，旨在打造高效的内容分发网络。利用SDN作为ICN的底层实现平台，ICN作为SDN的上层应用，汲取两类网络架构的优点，形成性能更为出色的网络系统已逐渐被研究者所重视。然而，SDN最主要的问题在于可扩展性，控制器管控的交换机越多，其处理负担越大，这将导致网络性能的下降，而ICN处理方式也有自己的逻辑，该逻辑叠加至控制器后，将加重控制器的处理压力，使得可扩展性的问题更加突出。
[0019]为了克服上述技术的缺点，本发明提出一种面向SDN与ICN融合的资源感知适配方法，旨在实现对服务资源与网络资源动态感知、适配，并减轻“控制转发分离”所带来的可扩展性问题。本方法兼顾SDN和ICN的双重优势，一方面，网络控制器可以实现对服务资源、网络资源的动态感知，方便其为用户实现最佳的资源适配，以提高服务的QoS和用户体验；另一方面，通过对控制器分层分域的划分，本发明可有效减少转发平面到控制平面的信令交互，较好的缓解“集中管控”所带来的可扩展性问题。
[0020]实施例一[0021]图1为本发明实施例一提供的一种具有良好可扩展性的资源感知适配方法的流程图。如图1所示，主要包括如下步骤:
[0022]步骤11、每一区域控制器根据其下属服务资源实体的注册或更新的注册信息，获得对应服务资源实体所能提供的服务资源；每一区域控制器下的网络资源实体根据预定的资源感知机制更新其状态信息、拓扑信息、以及性能信息，实现控制器资源动态感知。
[0023]在本步骤之前包括:服务资源实体与网络资源实体向本地区域控制器进行注册；所述服务资源实体包括:服务器；所述网络资源实体包括:终端、服务器和交换机。
[0024]其中，所述服务资源实体向本地区域控制器进行注册包括:发送自身的服务标识(SID)与服务行为描述(SBD)至本地区域控制器进行注册或更新注册信息；所述SBD包括:服务类型、服务内容、服务范围、服务质量、服务提供商等。
[0025]所述网络资源实体向本地区域控制器进行注册包括:发送自身的节点标识NID与节点行为描述NBD至本地区域控制器进行注册或更新注册信息；所述NBD包括:状态信息、拓扑信息、以及性能信息等；所述状态信息包括:处理器利用率、缓存利用率、接口以及流量状态等；所述拓扑信息包括:节点邻居信息等；所述性能信息包括:处理器能力、缓存能力等。
[0026]本发明实施例中的预定的资源感知机制所涉及的资源信息更新方式主要包括:1)主动周期性汇报:网络资源实体周期性的向区域控制器汇报信息；2)预警汇报:网络资源实体具有本地组件状态信息的预警功能，当某一组件状态信息使用情况超过预先设定的门限值时，网络资源实体向区域控制器更新自身的状态信息；3)区域控制器查询，所述区域控制器发送查询消息，以从网络资源实体中获得需要的信息；4)触发更新:将网络资源实体的使用情况划分为不同等级或范围，当网络资源实体使用情况的等级或范围发生变化时，向控制器发送更新信息。在实际操作中，上述四种更新方式可以根据需要结合使用。
[0027]步骤12、每一区域控制器将其收到的服务资源信息与网络资源信息汇总并生成相应的摘要信息，再按照层级关系将该摘要信息向外发送，直至到达根控制器。
[0028]本发明实施例中，上级控制器只需知道服务资源的模糊位置即服务资源注册时所属的区域控制器所管辖的区域，而不必知道其在该区域内的具体位置；所述区域控制器将服务资源的摘要信息向上级区域控制器发送，所述上级区域控制器根据所述服务资源的摘要信息获得该区域控制器所能提供的服务资源信息。
[0029]本发明实施例中，上级控制器只维护区域控制器间的邻接关系，并不实际管控区域内拓扑信息；所述区域控制器将网络资源的摘要信息向上级区域控制器发送，所述网络资源的摘要信息包括:该区域内边界交换机的节点身份标识NID ;邻接区域的相关信息及区域边界链路传输代价；该区域内任意一对边界交换机通路的路径代价信息。
[0030]步骤13、当某一区域控制器收到用户发送的兴趣包时，判断本区域是否具有相应的资源；若是，则转入步骤14 ;否则，转入步骤15。
[0031]步骤14、根据收集的服务资源和网络资源信息在本区域内进行资源适配。
[0032]示例性的，当某一区域控制器中的交换机A收到用户发送的兴趣包时，该区域根据收集的服务资源和网络资源信息进行资源适配，查找包含该兴趣包所请求资源的服务资源实体和/或与该服务资源实体相连的交换器B ;生成一条或多条所述交换器B与所述交换器A的传输路径，路径生成原则包括:最短传输路径、避免拥塞传输路径、最大带宽传输路径。
[0033]步骤15、将该兴趣包发送至上级区域控制器进行区域间资源适配。
[0034]本步骤可通过如下方式实现:
[0035]所述某一区域控制器将该兴趣包发送至上级区域控制器；
[0036]所述上级区域控制器查找包含该兴趣包所请求服务资源的下属区域，并根据所述下属区域与所述某一区域控制器所管辖区域之间的路径代价信息适配出资源包回传时的路径信息;
[0037]所述上级区域控制器根据所述回传时的路径信息下发相关的配置信息至对应的区域控制器，由所述区域控制器生成区域内的最优路径，实现上级区域控制器的资源适配。
[0038]本发明实施例兼顾了 SDN和ICN的双重优势，一方面，网络控制器可以实现对服务资源、网络资源的动态感知，方便其为用户实现最佳的资源适配，以提高服务的QoS(服务质量)和用户体验；另一方面，通过对控制器分层分域的划分，本发明可有效减少转发平面到控制平面的信令交互，较好的缓解“集中管控”所带来的可扩展性问题。
[0039]实施例二
[0040]为了便于理解本发明，下面结合附图2对本发明做进一步介绍。
[0041]本发明实施例结构如图2所示，为叙述简便起见，图中控制器只被分为两层，即底层的区域控制器和顶层的根控制器。底层的区域控制器只维护本区域内的相关信息，而顶层控制器则维护整个网络的全局相关信息。在本发明实施例中，控制器的部署、层级划分由网络运营商所决定，区域控制器负责管理其区域内的网络设备，收集网络资源信息和服务资源信息，总结摘要后并向其上级根控制器进行报告。同层级的控制器之间不需要任何的信令交互，由其上一级控制器统一管理。当用户发送服务请求至区域控制器时，区域控制器查询该服务是否可在本区域内满足，如果不能满足，则将服务请求发送至上级控制器处理；否则，本地区域控制器进行本地资源适配，为用户选择最佳的QoS服务。这种机制使得部分网络流量限定在本区域内，以减轻上级控制器的负担，提高控制器的可扩展性。
[0042]本发明实施例提供的一种具有良好可扩展性的资源感知适配方法主要包括以下四个方面的内容:
[0043]1、资源描述和分类
[0044]为实现控制器可以对网络资源及状态进行感知、对用户的服务请求进行合理优质的资源适配，区域控制器需按一定规则收集其区域内网络资源和服务资源的相关信息，而网络资源以及服务资源实体则需向本地区域控制器进行必要信息的注册和上报，为控制器资源适配提供参考依据。
[0045]在网络初始时，服务资源实体如服务器首先向本地区域控制器进行注册，注册信息如表I所示。
[0046]
【权利要求】
1.一种具有良好可扩展性的资源感知适配方法，其特征在于，该方法包括: 每一区域控制器根据其下属服务资源实体的注册或更新的注册信息，获得对应服务资源实体所能提供的服务资源；每一区域控制器下的网络资源实体根据预定的资源感知机制更新其状态信息、拓扑信息、以及性能信息，实现控制器资源动态感知； 每一区域控制器将其收到的服务资源信息与网络资源信息汇总并生成相应的摘要信息，再按照层级关系将该摘要信息向外发送，直至到达根控制器； 当某一区域控制器收到用户发送的兴趣包时，判断本区域是否具有相应的资源；若是，则根据收集的服务资源和网络资源信息在本区域内进行资源适配；否则，将该兴趣包发送至上级区域控制器进行区域间资源适配。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括: 服务资源实体与网络资源实体向本地区域控制器进行注册；所述服务资源实体包括:服务器；所述网络资源实体包括:终端、服务器和交换机； 其中，所述服务资源实体向本地区域控制器进行注册包括:发送自身的服务标识SID与服务行为描述SBD至本地区域控制器进行注册或更新注册信息；所述SBD包括:服务类型、服务范围、服务质量、服务提供商； 所述网络资源实体向本地区域控制器进行注册包括:发送自身的节点标识NID与节点行为描述NBD至本地区域控制器进行注册或更新注册信息；所述NBD包括:状态信息、拓扑信息、以及性能信息；所述状态信息包括:处理器利用率、缓存利用率、接口以及流量状态；所述拓扑信息包括:节点邻 居信息；所述性能信息包括:处理器能力、缓存能力。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定的资源感知机制所涉及的资源信息更新方式包括: 主动周期性汇报:网络资源实体周期性的向区域控制器汇报信息； 预警汇报:网络资源实体具有本地组件状态信息的预警功能，当某一组件状态信息使用情况超过预先设定的门限值时，网络资源实体向区域控制器更新自身的状态信息； 区域控制器查询，所述区域控制器发送查询消息，从网络资源实体中获得需要的信息； 触发更新:将网络资源实体的使用情况划分为不同等级或范围，当网络资源实体使用情况的等级或范围发生变化时，向控制器发送更新信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每一区域控制器将其收到的服务资源信息与网络资源信息汇总并生成相应的摘要信息，再按照层级关系将该摘要信息向外发送包括: 所述区域控制器将服务资源的摘要信息向上级区域控制器发送，所述上级区域控制器根据所述服务资源的摘要信息获得该区域控制器所能提供的服务信息； 所述区域控制器将网络资源的摘要信息向上级区域控制器发送，所述网络资源的摘要信息包括:该区域内边界交换机的节点身份标识NID ;邻接区域的相关信息及区域边界链路传输代价；该区域内任意一对边界交换机通路的路径代价信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据收集的服务资源和网络资源信息在本区域内进行资源适配包括: 当某一区域控制器中的交换机A收到用户发送的兴趣包时，该区域根据收集的服务资源和网络资源信息进行资源适配，查找包含该兴趣包所请求资源的服务资源实体和/或与该服务资源实体相连的交换器B ； 生成一条或多条所述交换器B与所述交换器A的传输路径，路径生成原则包括:最短传输路径、避免拥塞传输路径、最大带宽传输路径。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将该兴趣包发送至上级区域控制器进行区域间资源适配包括: 所述某一区域控制器将该兴趣包发送至上级区域控制器； 所述上级区域控制器查找包含该兴趣包所请求服务资源的下属区域，并根据所述下属区域与所述某一区域控制器所管辖区域之间的路径代价信息适配出资源包回传时的路径信息； 所述上级区域控制器根据所述回传时的路径信息下发相关的配置信息至对应的区域控制器，由所述区域控制器生成区域内的最优路径，实现上级区域控制器的资源适配。
【文档编号】H04L29/08GK103716415SQ201410025227
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2014年1月20日
【发明者】郜帅, 冯博昊, 王洪超, 张宏科, 曾宇晶, 周华春 申请人:北京交通大学