一种多域SDN控制器资源预留系统及方法

本技术涉及计算机网络领域，特别涉及一种多域sdn控制器资源预留方法及相关装置。

背景技术：

1、在现阶段的教育科研专用网络中，以软件定义网络(sdn)的技术为高优先级用户和重要业务提供专用链路，从而保障用户服务质量是普遍采用的方案。sdn能为用户提供差异化服务，因其控制平面和数据平面分离，更易个性化地管理、配置和优化网络资源。尽管软件定义网络(sdn)通过提供专用链路可保障高优先级用户和重要业务的服务质量，但已有的资源预留方法仅面向单一数据流预留资源，难以应对大量并发的资源预留请求情况。这一问题严重限制了sdn在确保服务质量和提高资源利用率方面的能力。此外，当前的资源预留方式没有完整有效的从申请、授权、使用到释放的流程控制，产生了资源分配存在误差、使用效率低等问题。特别是，网络控制器在处理资源预留请求时，无法知晓全局的资源使用状况，这导致资源分配的决策效率低下，且无法准确反映当前网络资源的实际使用状态，影响了资源预留效果的最大化。因此，如何改进sdn的资源预留方法使其能够应对并发大量资源预留请求，以及如何更有效的管理网络资源预留的全流程，是目前亟待研究解决的问题。

2、因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现思路

1、本技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种多域sdn控制器资源预留方法及相关装置。

2、为了解决上述技术问题，本技术实施例第一方面提供了一种多域sdn控制器资源预留方法及相关装置，其中，所述方法应用于多域sdn控制器资源预留系统，所述多域sdn控制器资源预留系统包括资源预留编排器、多个sdn区域控制器以及wan控制器；所述多域sdn控制器资源预留方法包括：

3、资源预留编排器接收资源预留请求，并将所述资源预留请求发送至所述资源预留请求对应的目标控制器集中的各目标控制器，其中，所述目标控制器集包括资源预留请求所述需要的sdn区域控制器和wan控制器；

4、目标控制器集中的各目标控制器根据自身网络资源状况为所述资源预留请求配置预留带宽并生成所述资源预留请求的申请应答信息，将所述申请应答信息反馈给资源预留编排器；

5、当各目标控制器的申请应答信息均携带有预留资源信息时，资源预留编排器为所述资源预留请求生成许可令牌，并将所述许可令牌与各目标控制器对应的预留资源信息关联；

6、目标控制器集中的sdn区域控制器接收数据流，并通过资源预留编排器对所述数据流携带的许可令牌进行验证；在验证成功时为所述数据流提供其对应的预留带宽。

7、根据上述技术手段，多域sdn控制器资源预留方法和相关装置解决了网络资源预留和管理的关键问题。所述系统包括资源预留编排器和多个sdn区域&wan控制器。所述系统的工作流程涵盖：编排器接收资源预留请求并发送到相关目标控制器；目标控制器根据自身网络资源为请求配置预留带宽并生成申请应答信息反馈到编排器；当所有应答携带预留资源信息，编排器生成许可令牌并关联资源信息；目标控制器接收数据流并通过编排器验证携带的许可令牌；在验证成功后，为数据流提供对应预留带宽。基于上述技术手段的方案实现了动态、优先级高的资源分配和管理，并提高了网络资源效率和服务质量。通过自身网络资源的实时监控和灵活配置，大大提升了带宽的利用率和系统的整体性能。

8、在一个实现方式中，所述的多域sdn控制器资源预留方法，其中，所述多域sdn控制器资源预留方法还包括：

9、当至少一个控制器的申请应答信息未携带有预留资源信息时，资源预留编排器通知申请应答信息携带有预留资源信息的控制器撤销为所述资源预留请求预留的预留带宽，并反馈预留失败的提示信息。

10、根据上述技术手段，多域sdn控制器资源预留方法进一步优化。当至少一个控制器的申请应答未携带预留资源信息时，资源预留编排器会通知已经预留带宽的控制器撤销预留，并反馈失败信息。这种策略增加了系统的健壮性，确保只有当所有控制器都能满足预留带宽请求时，服务才会被批准。这样避免了部分控制器不能满足预留要求而导致的资源浪费，并且增强了系统对失败情况的管理，进一步优化了资源利用率，提高了服务质量。

11、在一个实现方式中，所述的多域sdn控制器资源预留方法，其中，所述目标控制器集中的各目标控制器根据自身网络资源状况为所述资源预留请求配置预留带宽并生成所述资源预留请求的申请应答信息具体包括：

12、目标控制器集中的各目标控制器采用基于弹性时间槽的资源预留算法，确定自身网络资源状态是否满足资源预留请求；

13、当满足资源预留请求时，目标控制器为所述资源预留请求配置预留带宽并生成预留资源信息，以及生成携带有所述预留资源信息的申请应答信息；

14、当不满足资源预留请求时，目标控制器生成不携带有预留资源信息的申请应答信息。

15、根据上述技术手段，通过采用基于弹性时间槽的资源预留算法，让各目标控制器能够根据自身网络资源状况为资源预留请求配置预留带宽，并生成相应的申请应答信息。通过弹性时间槽的资源预留算法进一步优化了资源分配的灵活性和准确性。若网络资源满足预留请求，目标控制器会为请求配置预留带宽并生成申请应答信息，确保资源被有效利用；反之，若网络资源无法满足请求，控制器则生成不携带有预留资源信息的应答信息，避免对资源的浪费。借助于上述技术手段，提升了网络资源配置的适应性，保证了服务质量，达到提高资源利用率和自动、有效管理网络资源的效果。

16、在一个实现方式中，所述的多域sdn控制器资源预留方法，其中，所述目标控制器集中的sdn区域控制器接收数据流，并通过资源预留编排器对所述数据流携带的许可令牌进行验证；在验证成功时为所述数据流提供其对应的预留带宽之前，所述方法还包括：

17、目标控制器集中的各目标控制器监听资源预留请求对应的开始时间与当前时间的时间差值；

18、当所述时间差值满足预设条件时，目标控制器集未接受到携带有所述资源预留请求对应的许可令牌的数据流时，各目标控制器控制所述资源预留请求对应的预留资源信息。

19、根据上述技术手段，通过实施多域sdn控制器资源预留方法，在目标控制器集中的sdn区域控制器接收并验证数据流携带的许可令牌正确性后，为数据流提供预留带宽。此外，所述方法在预留带宽前，引入了各控制器对资源预留请求对应的开始时间与当前时间差值的监听环节。只有当时间差值满足预设条件时，各目标控制器在未接收到携带有许可令牌的数据流情况下，开始控制相关的预留资源信息，从而进一步保障了预留资源的合理分配和利用，也为动态调整预留带宽提供了更加灵活的操作空间。

20、在一个实现方式中，所述的多域sdn控制器资源预留方法，其中，所述方法还包括：

21、当当前时间达到所述资源预留请求对应的结束时间，或者携带携带有所述资源预留请求对应的许可令牌的数据流传输完毕时，目标控制器集中的各目标控制器释放所述资源预留请求对应的预留带宽。

22、根据上述技术手段，通过多域sdn控制器资源预留方法，在当前时间达到资源预留请求对应的结束时间或数据流传输完毕时，自动释放预留带宽，实现了资源的动态管理和有效利用。所述方法结合了网络的实时监控和高效资源协调，以满足不同业务的优先级需求，保障了服务质量，同时明显提高了资源使用率。此外，所述方法通过阶段性的资源申请、授权、使用和释放，为用户提供了更为精细和灵活的网络服务使用体验。

23、在一个实现方式中，所述的多域sdn控制器资源预留方法，其中，所述方法还包括：

24、当目标资源控制器为所述资源预留请求配置预留带宽时，目标资源控制器实时获取所述资源预留请求对应的数据流的实际占用带宽，并根据所述实际占用大小调整预留带宽以及共享带宽；

25、目标资源控制器将调整后的预留带宽更新至目标资源控制器所覆盖的各交换机，并将调整后的共享带宽通知给资源预留编排器。

26、根据上述技术手段，拓展了资源预留方法的功能，当目标资源控制器配置预留带宽时，能够实时捕获对应数据流的实际占用带宽。换句话说，所述系统可以根据实际使用需求动态调整预留带宽以及共享带宽，从而应对实时网络流量中的波动和保障服务质量有重要的作用。其次，通过更新预留带宽，所述方法确保了在不同互联网交换机中的一致性。同时，共享带宽的信息也会被及时通知至资源预留编排器。上述技术手段提供了一种更加灵活、动态和高效的资源管理解决方案，以适应复杂多变的网络环境和用户需求。

27、在一个实现方式中，所述的多域sdn控制器资源预留方法，其中，所述预留带宽的调整规则为：

28、

29、其中，share_threshold表示调整后的预留和普通带宽的共享带宽，bk表示预留带宽，表示实际占用带宽，θ表示预留和普通带宽的共享带宽的边界带宽。

30、本技术实施例第二方面提供了一种多域sdn控制器资源预留系统，所述系统包括：资源预留编排器、多个sdn区域控制器以及wan控制器；所述多个sdn区域控制器和所述wan控制器均与所述资源预留编排相连接，所述sdn区域控制器用于管理局域网区域资源，所述wan控制器用于管理wan区域资源；

31、所述资源预留编排器用于接收资源预留请求，并将所述资源预留请求发送至所述资源预留请求对应的目标控制器集中的各目标控制器；以各目标控制器的申请应答信息均携带有预留资源信息时，资源预留编排器为所述资源预留请求生成许可令牌，并将所述许可令牌与各目标控制器对应的预留资源信息关联；其中，所述目标控制器集包括资源预留请求所述需要的sdn区域控制器和wan控制器；

32、各sdn区域控制器以及wan控制器均用于根据自身网络资源状况为所述资源预留请求配置预留带宽并生成所述资源预留请求的申请应答信息，将所述申请应答信息反馈给资源预留编排器；

33、各sdn区域控制器还用于接收数据流，并通过资源预留编排器对所述数据流携带的许可令牌进行验证；在验证成功时为所述数据流提供其对应的预留带宽。

34、在一个实现方式中，所述各sdn区域控制器以及wan控制器均还用于：实时获取所述资源预留请求对应的数据流的实际占用带宽，并根据所述实际占用大小调整预留带宽以及共享带宽；将调整后的预留带宽更新至各自所覆盖的各交换机，并将调整后的共享带宽通知给资源预留编排器。

35、在另一个实现方式中，所述系统还包括用户接口，所述用户接口与所述资源预留编排器相互通信。

36、有益效果：

37、1、本技术提供了一种多域sdn控制器资源预留方法，可以在多个sdn区域和wan之间进行有效的资源预留及配置，保证了广域网跨域的高效管理。

38、2、本技术所述的一种多域sdn控制器资源预留方法，通过资源预留编排器、各sdn区域控制器和wan控制器的联合工作，实现了从资源预留请求接收，至生成预留带宽，再到验证及提供预留带宽的全流程优化，提高了资源使用效率，降低了资源分配的误差。

39、3、本技术所述的一种多域sdn控制器资源预留方法，通过多目标控制器的集成与协同工作解决了单一数据流预留资源的限制，使得系统能够应对大量并发的资源预留请求，保障了在多并发请求场景下的服务质量。

40、4、本技术所述的一种多域sdn控制器资源预留方法，基于网络资源状况和申请应答信息动态生成预留带宽及其对应的许可令牌，实现了动态的资源分配策略，提高了资源的使用率，优化了服务质量。

41、5、本技术所述的一种多域sdn控制器资源预留方法，通过资源预留编排器，实现对各目标控制器预留资源信息的集中管理和关联，使得在处理资源预留请求时能获取到全局的资源使用状况，提高了资源分配决策的效率。

42、本技术通过先进的多域sdn控制器资源预留系统及方法，实现了对广域网跨越多个域的高效管理。利用各sdn区域控制器和wan控制器等工具，动态调整网络资源分配，提高资源利用率和服务质量。特别的，通过分阶段的资源预留过程，包括资源申请、资源授权、资源使用和资源释放阶段，能够有效的对不同重要性的业务优先级进行区分，保障了高优先级业务的带宽需求。同时，系统可以实时监控网络流量和资源使用情况，据此动态预留带宽流量，以进一步优化资源利用和服务质量。本技术提供了一种自动、灵活且高效的资源预留管理方案，为实时网络服务提供有效支持。