一种预测流表项的最优超时时间的方法
【专利摘要】本发明公开了一种预测流表项的最优超时时间的方法，该方法运行于基于OpenFlow的软件定义网络体系结构中，该方法首先通过预测数据流的吞吐量和衡量OpenFlow交换机流表的资源使用数据，然后根据这些数据通过一种优化工作流算法来预测流表项的最优超时时间。该方法通过不断优化流表项的超时时间，提升不同服务的性能，并且在网络中出现突发流时，该方法能够有效地缓和突发流，使得交换机转发可用，从而降低突发流的丢失率，提高交换机对数据包的转发处理能力。本发明通过预测流表项的最优超时时间，有效地提高了SDN中数据转发的稳定性和可用性。
【专利说明】一种预测流表项的最优超时时间的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及软件定义网络【技术领域】，尤其涉及一种预测流表项的最优超时时间的方法。
【背景技术】
[0002]软件定义网络(SDN)分离传统网络中一体式的控制面和数据面，增强了网络管控的灵活性。控制面的SDN控制器通过控制信道管理数据面的交换机，交换机按照控制器所配置的流表中定义的转发规则来处理数据流。然而，SDN网络架构中一个不容忽视的问题是:交换机和控制器之间存在性能瓶颈，当软件定义网络应用于广域网时，将面临突发流的问题，大量的流将导致交换机流表表项数量超过上限，控制流拥塞，从而影响转发性能。针对这个问题，我们提出了一种优化工作流算法来预测流表项的最优超时时间，优化交换机的流表，很好地提高了交换机的可用性，控制交换机的流表表项数量避免其使用超过上限，大大降低了突发流导致的数据丢失。
[0003]在SDN的这种分离式网络架构下实现这种方法是比较复杂的，因为这一方法是基于交换机资源情况的，而且控制器与交换机的控制信道的带宽是有限的。本发明实时地通过标准的OpenFlow协议感知流的间歇性和吞吐量特性，优化配置来自网络业务的流表项的超时时间设置。根据当前流表的资源使用情况，以及控制信道带宽来避免资源过载从而改进业务流的可用性。
[0004]本发明涉及使用以下SDN中已有的概念、技术或工具:
[0005]SDN控制器是根据OpenFlow协议设计的控制软件，用于管理数据流、配置网络设备、制定流表(Flow Tab I e )、承担网络业务与网络设备间的通讯。
[0006]SDN中的交换机服从OpenFlow协议，称OpenFlow交换机(OFS)。OFS由SDN控制器管控，其流表由SDN控制器制定和修改。
[0007]OpenFlow协议版本为1.0及以上均可，其支持的安全通道实现OFS和SDN控制器之间的通信(详细内容参见https:// www.0pennetworking.0rg/)。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种预测流表项的最优超时时间的方法。
[0009]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种预测流表项的最优超时时间的方法，包括如下步骤:
[0010]I)构建初始网络；软件定义网络(SDN)由OpenFlow交换机(OFS)和一个SDN控制器构成，所有OFS组成一个域，由SDN控制器控制；
[0011]2)当OFS接收到一个进入流时，OFS查询流表失配后，向SDN控制器发送一条查询请求，SDN控制器接收该查询请求，由网络业务进行分析处理，产生FL0W_M0D消息，记作fb ；
[0012]3 )查询SDN控制器维护的OFS流表项更新记录，若查找到fb，说明该流表项被频繁使用，则将fb的超时时间设置为2s，执行步骤5);否则，说明该流表项首次使用，则SDN控制器增加该条记录，并设置fb的OFPFF_SEND_FLOW_REM标志，要求OFS删除该条流表项时，向SDN控制器返回一条删除消息，用于SDN控制器统计OFS的吞吐量；
[0013]4)若OFS的流表项使用率达到其可用率的上限，说明此时已无法向OFS中增加新的流表项，则将fb的超时时间设置为ls，以确保OFS的可用性，执行步骤5);否则，fb的最
优超时时间可根据OFS的使用率和数据流的吞吐量来计算，计算公式为:
【权利要求】
1.一种预测流表项的最优超时时间的方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)构建初始网络；软件定义网络由OpenFlow交换机和一个软件定义网络控制器构成，所有OpenFlow交换机组成一个域，由软件定义网络控制器控制； 2)当OpenFlow交换机接收到一个进入流时,OpenFlow交换机查询流表失配后，向软件定义网络控制器发送一条查询请求，软件定义网络控制器接收该查询请求，由网络业务进行分析处理，产生FL0W_M0D消息，记作fb ； 3)查询软件定义网络控制器维护的OpenFlow交换机流表项更新记录,若查找到fb,说明该流表项被频繁使用，则将fb的超时时间设置为2s，执行步骤5);否则，说明该流表项首次使用，则软件定义网络控制器增加该条记录，并设置fb的OFPFF_SEND_FLOW_REM标志，要求OpenFlow交换机删除该条流表项时，向软件定义网络控制器返回一条删除消息，用于软件定义网络控制器统计OpenFlow交换机的吞吐量； 4)若OpenFlow交换机的流表项使用率达到其可用率的上限，说明此时已无法向OpenFlow交换机中增加新的流表项，则将fb的超时时间设置为ls，以确保OpenFlow交换机的可用性，执行步骤5);否则，fb的最优超时时间λ /可根据OpenFlow交换机的使用率和数据流的吞吐量来计算，计算公式为: 其中，β i为OpenFlow交换机的使用_ ^ % OpenFlow交换机的数据流吞吐量； 5)将计算出的fb的最优超时时间通`过OpenFlow协议栈发送给OpenFlow交换机。
【文档编号】H04L12/26GK103888313SQ201410086549
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年3月11日
【发明者】吴春明, 赵珊珊, 周伯阳 申请人:浙江大学