一种基于KPLS算法的OpenFlow交换机性能参数测量方法与流程

技术特征：

1.一种基于KPLS算法的OpenFlow交换机性能参数测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，依次改变压力流量、报文分组长度、报文分组数量以及TCP/UDP报文格式中的一个参数，而保持其余参数固定不变，从而获取KPLS算法所需的建模样本集，包括吞吐量集合、时延集合以及丢包率集合；

步骤2，根据获得的建模集建立OpenFlow交换机关键性能参数的KPLS模型；

步骤3，获取OpenFlow交换机当前的测试数据；

步骤4，带入测试数据至KPLS模型，计算当前OpenFlow交换机的关键性能参数，包括吞吐量、时延以及丢包率。

2.根据权利要求1所述的基于KPLS算法的OpenFlow交换机性能参数测量方法，其特征在于，步骤1中，获取KPLS算法所需的建模样本集的具体步骤为：

步骤1.1，固定其余参数不变，改变发送压力x₁共N₁次，获得不同压力流量下的性能主要参数，由流量发生器向OpenFlow交换机发送报文分组长度为x₃Byte、传输中的分组数量为x₄的TCP/UDP报文x₂，持续时间为S秒，OpenFlow交换机在接收到TCP/UDP报文x₂后根据预先插入的流量表规则向信号接收器转发TCP/UDP报文x₂，同时测当前的性能主要参数吞吐量Throughput1、时延Timedelay1以及丢包率Lossrate1，得到的样本集为X₁＝{x₁，x₂，x₃，x₄}，Y₁＝{Throughput1，Timedelay1，Lossrate1}，其中：

$x_1={\left(x_{11},x_{12},...,x_{1N_1}\right)}^T$

$x_2={\left(x_{21},x_{22},...,x_{2N_1}\right)}^T$

$x_3={(x_{31},x_{32},...,x_{3N_1})}^T$

$x_4={(x_{41},x_{42},...,x_{4N_1})}^T$

$Throughput1={(Throughput{1}_1,Throughput{1}_2,...,Throughput{1}_{N_1})}^T$

$Timedelay1={(Timedelay{1}_1,Timedelay{1}_2,...,Timedelay{1}_{N_1})}^T$

$Lossrate1={(Lossrate{1}_1,Lossrate{1}_2,...,Lossrate{1}_{N_1})}^T;$

步骤1.2，固定其余参数不变，改变发送报文分组长度x₃共N₂次，获得不同分组长度下的性能主要参数，由流量发生器向OpenFlow交换机发送压力x₁Mbit/s、传输中的分组数量为x₄的TCP/UDP报文x₂，持续时间为S秒，OpenFlow交换机在接收到TCP/UDP报文x₂后根据预先插入的流量表规则向信号接收器转发TCP/UDP报文x₂，同时测当前的性能主要参数吞吐量Throughput2、时延Timedelay2以及丢包率Lossrate2，得到样本集为X₂＝{x₁，x₂，x₃}，Y₂＝{Throughput2，Timedelay2，Lossrate2}，其中：

$x_1={\left(x_{11},x_{12},...,x_{1N_2}\right)}^T$

$x_2={(x_{21},x_{22},...,x_{2N_2})}^T$

$x_3={(x_{31},x_{32},...,x_{3N_2})}^T$

$x_4={(x_{41},x_{42},...,x_{4N_2})}^T$

$Throughput2={(Throughput{2}_1,Throughput{2}_2,...,Throughput{2}_{N_2})}^T$

$Timedelay2={(Timedelay{2}_1,Timedelay{2}_2,...,Timedelay{2}_{N_2})}^T$

$Lossrate2={(Lossrate{2}_1,Lossrate{2}_2,...,Lossrate{2}_{N_2})}^T;$

步骤1.3，固定其余参数不变，改变传输中的报文分组数量x₄共N₃次，获得不同传输中的报文分组数量下的性能主要参数，由流量发生器向OpenFlow交换机发送压力x₁Mbit/s、发送报文分组长度为x₃Byte的TCP/UDP报文x₂，持续时间为S秒，OpenFlow交换机在接收到TCP/UDP报文x₂后根据预先插入的流量表规则向信号接收器转发TCP/UDP报文x₂，同时检测当前的性能主要参数吞吐量Throughput3、时延Timedelay3以及丢包率Lossrate3，得到样本集为X₃＝{x₁，x₂，x₃}，Y₃＝{Throughput3，Timedelay3，Lossrate3}，其中：

$x_1={(x_{11},x_{12},...,x_{1N_3})}^T$

$x_2={\left(x_{21},x_{22},...,x_{2N_3}\right)}^T$

$x_3={\left(x_{31},x_{32},...,x_{3N_3}\right)}^T$

$x_4={(x_{41},x_{42},...,x_{4N_3})}^T$

$Throughput3={(Throughput{2}_1,Throughput{2}_2,...,Throughput{2}_{N_3})}^T$

$Timedelay3={(Timedelay{2}_1,Timedelay{2}_2,...,Timedelay{2}_{N_3})}^T$

$Lossrate3={\left(Lossrate{2}_1,Lossrate{2}_2,...,Lossrate{2}_{N_3}\right)}^T;$

步骤1.4，固定其余参数不变，改变TCP/UDP报文x₂共N₄次，获得发送压力x₁Mbit/s递增情况下TCP/UDP格式不同的性能主要参数，由流量发生器向OpenFlow交换机发送分组长度为x₃Byte、传输中的分组数量为x₄的TCP/UDP报文x₂，持续时间为S秒，OpenFlow交换机在接收到TCP/UDP报文x₂后根据预先插入的流量表规则向信号接收器转发TCP/UDP报文x₂，同时通过检测设备检测当前的性能主要参数吞吐量Throughput4、时延Timedelay4以及丢包率Lossrate4，得到样本集为X₄＝{x₁，x₂，x₃，x₄}，Y₄＝{Throughput4，Timedelay4，Lossrate4}，其中：

$x_1={(x_{11},x_{12},...,x_{1N_4})}^T$

$x_2={(x_{21},x_{22},...,x_{2N_4})}^T$

$x_3={(x_{31},x_{32},...,x_{3N_4})}^T$

$x_4={\left(x_{41},x_{42},...,x_{4N_4}\right)}^T$

$Throughput4={\left(Throughput{4}_1,Throughput{4}_2,...,Throughput{4}_{N_4}\right)}^T$

$Timedelay4={\left(Timedelay{4}_1,Timedelay{4}_2,...,Timedelay{4}_{N_4}\right)}^T$

$Lossrate4={(Lossrate{4}_1,Lossrate{4}_2,...,Lossrate{4}_{N_4})}^T;$

步骤1.5，进一步获得建模样本集{X，Y}＝{(X₁，X₂，X₃，X₄)^T，(Y₁，Y₂，Y₃，Y₄)^T}。

3.根据权利要求2所述的基于KPLS算法的OpenFlow交换机性能参数测量方法，其特征在于，步骤2中，建立OpenFlow交换机关键性能参数的KPLS模型的具体步骤为：

步骤2.1，根据建模样本集{X，Y}建立回归方程为：

$\left\{\begin{array}{c}X={\mathrm{HP}}^T+E\\ Y=HQ+R\end{array}\right.$

式中，自变量X＝{x₁，x₂，…，x_p}_n×p，n为样本数，p为自变量个数，H为得分矩阵，P为H的载荷矩阵，Q为因变量Y关于H的回归系数向量，E和R为残差；

步骤2.2，建立Y与X的偏最小二乘回归模型为：

Y＝XB+R

式中，B为偏最小二乘回归系数向量；

步骤2.3，记K＝XX^T，K∈R^n×n，则K的中心化矩阵为：

$\tilde{K}=\left(I-\frac{1}{n}{1}_n{1}_n^T\right)K\left(I-\frac{1}{n}{1}_n{1}_n^T\right)$

式中，I为n维单位阵，1_n为n×1的全1阵；

步骤2.4，建立KPLS模型为：

${\hat{Y}}_t={\tilde{K}}_{t}U{\left(H^T\tilde{K}U\right)}^{-1}{H}^{T}Y$

式中，K_t＝X_tX^T，U和H为得分矩阵，由KPLS迭代回归获得，X_t为当前的测试数据。

4.根据权利要求3所述的基于KPLS算法的OpenFlow交换机性能参数测量方法，其特征在于，步骤3中，获取OpenFlow交换机当前的测试数据的具体步骤为：

步骤3.1，获取当前未来网络的压力x₁Mbit/s以及报文形式x₂；

步骤3.2，获取当前网络的报文分组长度x₃；

步骤3.3，获取当前网络的传输中的报文数量x₄；

步骤3.4，利用步骤3.1-3.3获得的数据组成X_t。

5.根据权利要求4所述的基于KPLS算法的OpenFlow交换机性能参数测量方法，其特征在于，x₂＝0表示为TCP报文格式，x₂＝1表示为UDP报文格式。