CN104301256A - 一种sdn网络动态预留带宽的方法及控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SDN网络动态预留带宽的方法和控制器，该方法包括：SDN控制器根据接收的虚拟交换机发来的业务流量的首报文携带的源地址和目的地址计算至少一条可选路径，业务流量的优先级不小于优先级阈值；确定至少一条可选路径上各交换机的剩余带宽；从至少一条可选路径中选择一条路径上所有交换机的剩余带宽均不小于转发业务流量所需的带宽的可选路径确定为用于转发业务流量的转发路径；向转发路径上的各交换机下发预留通知报文，预留通知报文携带转发业务流量所需的带宽，以使转发路径上的各交换机为业务流量预留转发业务流量所需的带宽，该方法为每一个业务流量计算的转发路径都确保预留有足够的带宽，有效避免了流量拥塞的问题。

Description

一种SDN网络动态预留带宽的方法及控制器

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种SDN网络动态预留带宽的方法及控制器。

背景技术

目前在大型的数据中心内部布局都是采用大二层网络的布局，当大二层网络跟现有的传统三层网络进行通信时，需要在软件定义网络(Software DefinedNetwork，SDN)边缘架设一台支持二、三层转发的网关设备与外部进行通信。

图1为典型的大二层网络结构示意图，如图1所示，SDN网络中的业务转发包括三种类型：一是VM(Virtual Machine，虚拟机)通过VXLAN(Virtual Extensible Local Area Network，虚拟可扩展局域网)IP(InternetProtocol，互联网协议)GW(Gateway，网关)与非虚拟化网络的互通，如VM2与非虚拟化网络的互通；二是VM通过SDN网络与相同VXLAN的VM之间的互通，如VM2与VM4之间的互通；三是VM通过VXLAN IP GW与跨VXLAN的VM之间的互通，如VM4和VM6之间的互通。其中，VXLAN隧道端点(VXLAN Tunnel End Point，VTEP)与VXLAN IP GW之间形成VXLAN隧道，用于SDN网络中第一种和第三种业务的转发；P设备为VXLAN网络中的交换机，负责报文在VXLAN网络中转发。

目前在SDN网络中，对于上述三种类型的业务转发，采用在SDN网络边缘设备上配置QoS(Quality of Service，服务质量)策略来进行优先级高低的配置，保证优先级较高的业务能够在SDN网络中优先传输。但是该方案也存在着以下的缺点：

1、不利于全网络的布局。该方案都是通过在SDN网络的边缘设备入端口上手工静态配置QoS策略来进行业务优先级的区分。当网络拓扑发生变化，需要人为手工再去重新下发配置，下发配置完成以后，SDN控制器才能自动化地进行路径的计算。

2、现在的技术方案只是在SDN网络的入端口处进行了QoS策略的配置，当多个优先级较高的业务同时进入SDN网络，同样会出现流量拥塞的情况，所以并不能完全解决客户的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种SDN网络动态预留带宽的方法及控制器，有效解决了现有方案中人为手工下发QoS策略配置以及流量拥塞的缺陷。

本发明提出的技术方案是：

一种SDN网络动态预留带宽的方法，该方法包括：

SDN控制器根据接收的虚拟交换机发来的业务流量的首报文携带的源地址和目的地址计算至少一条可选路径，业务流量的优先级不小于优先级阈值；

SDN控制器确定至少一条可选路径上各交换机的剩余带宽；

SDN控制器从至少一条可选路径中选择一条路径上所有交换机的剩余带宽均不小于转发该业务流量所需的带宽的可选路径确定为用于转发业务流量的转发路径；

SDN控制器向转发路径上的各交换机下发预留通知报文，预留通知报文携带转发业务流量所需的带宽，以使转发路径上的各交换机为业务流量预留转发业务流量所需的带宽。

一种SDN控制器，该SDN控制器包括动态预列带宽装置，该动态预留带宽装置包括：

路径计算模块，用于根据接收的虚拟交换机发来的业务流量的首报文携带的源地址和目的地址计算至少一条可选路径，业务流量的优先级不小于优先级阈值；

带宽确认模块，用于确定至少一条可选路径上各交换机的剩余带宽；

路径确认模块，用于从至少一条可选路径中选择一条路径上所有交换机的剩余带宽均不小于转发该业务流量所需的带宽的可选路径确定为用于转发业务流量的转发路径；

带宽预留模块，用于向转发路径上的各交换机下发预留通知报文，预留通知报文携带转发业务流量所需的带宽，以使转发路径上的各交换机为业务流量预留转发业务流量所需的带宽。

综上，本发明提出了一种SDN网络动态预留带宽的方法及控制器，在该方法中，SDN控制器为优先级不小于优先级阈值的业务流量进行转发路径的确认时，确定每条计算得到的可选路径上各交换机的剩余带宽，将确定的剩余带宽与预先设置的转发该业务流量所需带宽进行比较，选择一条路径上所有交换机的剩余带宽均不小于转发该业务流量所需的带宽的可选路径确定为用于转发该业务流量的转发路径，下发携带转发该业务流量所需的带宽的预留通知报文，使得转发路径上的各交换机为该业务流量预留转发该业务流量所需的带宽。SDN控制器通过自动为优先级不小于优先级阈值的业务流量预留所需带宽来保证其在SDN网络中优先传输，不受网络拓扑变化的影响，无需人为手工下发QoS配置；并且当多个优先级不小于优先级阈值的业务流量同时进入SDN网络时，SDN控制器为每一个优先级不小于优先级阈值的业务流量计算的转发路径都确保预留有足够的带宽，有效避免了流量拥塞的问题。

附图说明

图1为典型的大二层网络结构示意图；

图2为本发明技术方案的流程图；

图3为本发明方法实施例的大二层网络结构图；

图4为本发明方法实施例一的流程图；

图5为本发明方法实施例二的流程图；

图6为本发明实施例的动态预留带宽装置结构图；

图7为本发明实施例的SDN控制器硬件结构连接图。

具体实施方式

现有技术需要在VXLAN IP GW的入端口上手工静态配置QoS策略来进行业务优先级高低的配置，保证优先级较高的业务能够在SDN网络中优先传输，如不做任何改进，该方法在网络拓扑发生变化时，需要人为手工再去重新配置QoS策略，不利于全网络的布局；并且当多个优先级较高的业务同时进入SDN网络时，根据QoS策略无法避免业务拥塞的问题。

基于此，本发明提出了一种SDN网络动态预留带宽的方法。本发明将优先级不小于优先级阈值的业务流量称为高优先级业务流量，通过SDN控制器为高优先级业务流量确认转发路径时，自动为该高优先级业务流量分配一条各交换机的剩余带宽均不小于转发该高优先级业务流量所需带宽的转发路径，并向该转发路径上的所有交换机下发预留通知报文，使得该转发路径上的各交换机为该高优先级业务流量预留转发该高优先级业务流量所需的带宽，从而保证该高优先级业务流量在SDN网络中优先传输。

为使本发明的目的、技术方案和优点表达的更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本发明实施例的技术方案是：

如图2所示，本发明一种SDN网络动态预留带宽的方法应用于SDN控制器，对于SDN网络中的SDN控制器，执行以下步骤：

步骤201：SDN控制器根据接收的虚拟交换机发来的业务流量的首报文携带的源地址和目的地址计算至少一条可选路径，业务流量的优先级不小于优先级阈值。

本步骤中，将优先级不小于优先级阈值的业务流量称为高优先级业务流量，虚拟交换机接收到虚拟机之间传输的高优先级业务流量的首报文时，查询不到匹配的流表项转发该首报文，则将该首报文上送至SDN控制器进行转发路径的确认。

SDN控制器接收到该高优先级业务流量的首报文后，根据其携带的源地址和目的地址，以及整个网络的拓扑结构，计算该高优先级业务流量在网络中的至少一条可选路径。

其中，如果高优先级业务流量是跨VXLAN的两个VM之间传输的业务流量，或者是VM访问非虚拟化网络的业务流量，则该高优先级业务流量的所有可选路径都要经过VXLAN IP GW；如果高优先级业务流是相同VXLAN的两个VM之间传输的业务流量，则SDN控制器计算得到的所有可选路径不经过VXLAN IP GW。

步骤202：SDN控制器确定至少一条可选路径上各交换机的剩余带宽。

高优先级业务流量在网络中的至少一条可选路径确定以后，SDN控制器进一步确定每条可选路径上各交换机的剩余带宽。其中，SDN控制器计算高优先级业务流量的至少一条可选路径上交换机的剩余带宽可以通过如下方法实现：

SDN控制器根据至少一条可选路径上各交换机的交换机标识查询总带宽表项，确定可选路径上各交换机的总带宽；如果在总带宽表项中查询不到交换机的总带宽，则向该交换机发送总带宽请求报文，接收该交换机返回的携带自身总带宽的总带宽应答报文，并将该交换机的总带宽记录在总带宽表项中；

SDN控制器根据各交换机的交换机标识查询业务带宽预留表项，确定各交换机的已预留带宽，各交换机的已预留带宽包括：该交换机上已为各优先级不小于优先级阈值的业务流量所预留的带宽之和；

SDN控制器将各交换机返回的总带宽与确定出的已预留带宽的差值确定为各交换机的剩余带宽。

步骤203：SDN控制器从至少一条可选路径中选择一条路径上所有交换机的剩余带宽均不小于转发该业务流量所需的带宽的可选路径确定为用于转发业务流量的转发路径。

SDN控制器确定高优先级业务流量所有可选路径上各交换机的剩余带宽后，将可选路径上每个交换机的剩余带宽与预先设置转发该高优先级业务流量所需的带宽进行比较，选择一条路径上所有交换机的剩余带宽均不小于转发该高优先级业务流量所需的带宽的可选路径确定为用于转发该高优先级业务流量的转发路径。

这里还会存在一种特殊情况：SDN控制器计算出的高优先级业务流量的所有可选路径上均存在至少一个剩余带宽小于转发该高优先级业务流量所需的带宽的交换机，即不存在一条满足转发该高优先级业务流量所需带宽的可选路径作为转发路径。如果出现这种情况，可以通过如下两种优选方案解决：

SDN控制器通知至少一条可选路径上的为优先级高于优先级阈值、且优先级低于所述业务流量的优先级的其他业务流量预留带宽的交换机释放为该其他业务流量所预留的带宽，使该高优先级业务流量的至少一条可选路径存在至少一条满足转发该高优先级业务流量所需的带宽的可选路径；

或者，SDN控制器向网管软件发送错误码，使网管软件改变网络拓扑，进而SDN控制器返回步骤201，重新计算该高优先级业务流量的至少一条可选路径，使得重新计算出的至少一条可选路径中存在至少一条满足转发该高优先级业务流量所需的带宽的可选路径，将其作为该高优先级业务流量的转发路径。

步骤204：SDN控制器向转发路径上的各交换机下发预留通知报文，预留通知报文携带转发该高优先级业务流量所需的带宽，以使转发路径上的各交换机为该高优先级业务流量预留转发该高优先级业务流量所需的带宽。

本步骤中，SDN控制器确定出满足转发高优先级业务流量所需带宽的转发路径后，向转发路径上的各交换机下发预留通知报文，该预留通知报文携带转发该高优先级业务流量所需的带宽，以使转发路径上的各交换机为该高优先级业务流量预留转发该高优先级业务流量所需的带宽，从而保证该高优先级业务流量在网络中优先传输。

更进一步地，步骤204之后，SDN控制器在业务带宽预留表项中记录确定出的转发路径上交换机的交换机标识、高优先级业务流量的名称以及转发该高优先级业务流量所需带宽的对应关系。

具体地，SDN控制器确定出高优先级业务流量的转发路径后，为该转发路径上的各交换机创建对应的流表项，此处SDN控制器创建流表项的过程为现有技术，不再详述流表项的创建方法。SDN控制器下发预留通知报文的同时，也将创建的流表项下发给转发路径上的各交换机，使得转发路径上的各交换机为各自接收到的流表项中包含的入端口和出端口预留转发高优先级业务流量所需的带宽。

更进一步地，业务流量优先级的高低一般与时间有关系，当高优先级业务流量过了优先级最高的时间段，即高优先级业务流量的优先级失效，为了便于后期为其他高优先级业务流量预留带宽，SDN控制器会将高优先级失效的业务流量预留的带宽释放，具体方法为：

SDN控制器分别向确定出的优先级失效的业务流量的转发路径上各交换机发送释放通知报文，使转发路径上的各交换机释放为该优先级失效的业务流量预留的带宽，并且SDN控制器删除业务带宽预留表项中包括优先级失效的业务流量标识的所有表项。

下面结合具体实施例对上述SDN网络中动态预留带宽的方法进行详细说明。

实施例一

本实施例采用图3所示的组网图，VM1、VM2、VM4为VXLAN1内的虚拟机，VM6为VXLAN2内的虚拟机；P1、P2、P3、P4、P5、P6是VXLAN网络的交换机，其中P1和P6与VXLAN IP GW1相连，P4与VXLAN IP GW2相连；VTEP1是与虚拟交换机1直连的VXLAN网络中的边缘设备，VTEP2是与虚拟交换机2直连的VXLAN网络中的边缘设备，VTEP3是与虚拟交换机3直连的VXLAN网络中的边缘设备。SDN控制器保存有业务带宽预留表项和总带宽表项。其中，业务带宽预留表项用于记录VXALN网络中交换机为高优先级业务流量预留的带宽资源，如表1所示，P2交换机已经预留了20M带宽给高优先级业务流量T1。总带宽表项用于记录SDN网络中的交换机可以提供的总带宽，如表2所示，P1的总带宽为90M，P2总带宽为100M，P3总带宽为110M，P4总带宽为100M。

表1

交换机标识	预留带宽	业务流量
			P2	20M	T1

表2

交换机标识	总带宽
		P1	90M
P2	100M
		P3	110M
P4	100M

本实施例以相同VXLAN内的VM1向VM4转发高优先级业务流量T2为例对本发明技术方案进行说明，假设转发高优先级业务流量T2所需的带宽为100M，图4为本实施例的流程图，如图4所示，包括以下步骤：

步骤401：在SDN控制器上预先手工配置转发高优先级业务流量T2所需的带宽。

步骤402：SDN控制器接收虚拟交换机1发来的业务流量T2的首报文，根据该首报文携带的目的IP地址和源IP地址计算业务流量T2的至少一条可选路径。

本步骤中，虚拟交换机1接收到VM1发送的业务流量T2的首报文后，未查询到匹配的流表项，则将该首报文发送给SDN控制器请求确认转发路径。该首报文携带的目的IP地址为VM4的IP地址，源IP地址为VM1的IP地址。SDN控制器接收到虚拟交换机1发来的业务流量T2的首报文后，根据该首报文携带的源IP地址和目的IP地址以及SDN网络拓扑计算出业务流量T2从VM1到VM4的至少一条可选路径，假设为三条：

路径1：虚拟交换机1->VTEP1->P1->VTEP2->虚拟交换机2；

路径2：虚拟交换机1->VTEP1->P2->P3->VTEP2->虚拟交换机2；

路径3：虚拟交换机1->VTEP1->P4->P5->VTEP2->虚拟交换机2。

步骤403：SDN控制器确定可选路径中的各交换机的总带宽。

本步骤中，SDN控制器首先查询表2所示的总带宽表项，确定可选路径中各个交换机的总带宽。由表2可知，P1总带宽为90M，P2总带宽为100M，P3总带宽为110M，P4总带宽为100M。并未查询到P5的总带宽，则SDN控制器向P5发送总带宽请求报文，之后SDN控制器接收到P5返回的携带自身总带宽的总带宽应答报文，SDN控制器将P5的总带宽记录在总带宽表项中，更新后的总带宽表项如表3所示，这里假设P5的总带宽为100M。

表3

交换机标识	总带宽
		P1	90M
P2	100M
		P3	110M
P4	100M
		P5	100M

由于VTEP1与VTEP2为与虚拟交换机直连的VXLAN网络边缘设备，必然有足够的带宽来保证VM1与VM4之间的业务转发，因此SDN控制器不需要确定与虚拟交换机直连的VTEP设备的总带宽。

步骤404：SDN控制器查询业务带宽预留表项，确定可选路径上各交换机的剩余带宽。

本步骤中，SDN控制器上的业务带宽预留表项如表2所示，P2交换机已经预留20M带宽给高优先级业务流量T1，虽然P2的总带宽为100M，但P2交换机剩余带宽为100M-20M＝80M；其他交换机没有为其他高优先级业务流量预留带宽，因此其他交换机的剩余带宽就是各自的总带宽，因此，SDN控制器确定可选路径上各交换机的剩余带宽为：

P1剩余带宽为90M；

P2剩余带宽为80M；

P3剩余带宽为110M；

P4剩余带宽为100M；

P5剩余带宽为100M。

这里可选路径上各个交换机的剩余带宽为每个交换机的总带宽减去该交换机已经为其他高优先级业务流量预留的带宽，不考虑该交换机当前被优先级小于优先级阈值的业务流量占用的带宽，为了保证优先级不小于优先级阈值的业务流量优先在SDN网络中转发，可以占用当前交换机上正在转发的优先级小于优先级阈值的业务流量所使用的带宽，因此在计算交换机的剩余带宽时，可以忽略该交换机上优先级小于优先级阈值的业务流量所使用的带宽。

步骤405：SDN控制器从计算出的可选路径中选择一条路径上所有交换机的剩余带宽均不小于转发业务流量T2所需带宽的可选路径确定为用于转发业务流量T2的转发路径。

本步骤中，SDN控制器将步骤404中得到的各交换机剩余带宽与转发业务流量T2所需的带宽进行比较，选择一条满足转发业务流量T2所需带宽的可选路径作为业务流量T2的转发路径。

路径1中的P1剩余带宽为90M，小于转发业务流量T2所需的带宽100M，因此路径1为无效路径；路径2中的P2剩余带宽为80M，小于转发业务流量T2所需的带宽100M，因此路径2为无效路径；路径3中的P4和P5剩余带宽均为100M，满足转发业务流量T2所需的带宽，因此SDN控制器将路径3确定为业务流量T2的转发路径。

步骤406：SDN控制器发送预留通知报文给转发路径上的交换机，同时更新业务带宽预留表项。

本步骤中，SDN控制器发送预留通知报文给路径3上的P4、P5交换机，该报文中携带转发业务流量T2所需的带宽为100M，使得P4和P5分别预留100M带宽给业务流量T2。

SDN控制器将P4和P5为业务流量T2预留100M带宽的对应关系记录在业务带宽预留表项，更新后的业务带宽预留表项如表4所示：

表4

交换机标识	预留带宽	业务流量
			P2	20M	T1
P4	100M	T2
			P5	100M	T2

经过上述步骤，SDN控制器为VM1向VM4传输的高优先级业务流量T2成功计算了转发路径，并自动在该转发路径上预留了转发业务流量T2需要的带宽，保证业务流量T2优先在SDN网络中传输。

当业务流量T2过了优先级最高的时间段，SDN控制器向确定出的转发路径上各交换机发送释放通知报文，使转发路径上的各交换机释放为业务流量T2预留的带宽，并删除表6中对应的表项，业务带宽预留表项恢复成表2。

实施例二

本实施例仍采用图3所示组网图，以图3中跨VXLAN的VM1向VM6发送优先级大于优先级阈值的业务流量T3为例对本发明技术方案进行说明，假设转发高优先级业务流量T3所需的带宽为110M，SDN控制器上保存的业务带宽预留表项为表5，总带宽表项为表6。

表5

交换机标识	预留带宽	业务流量
			P1	20M	T4
P3	40M	T5
			P4	30M	T6
P5	30M	T6
			P6	20M	T4

表6

交换机标识	总带宽
		P1	120M
P2	160M
		P3	140M
P4	180M
		P5	130M
P6	110M

图5为本实施例的流程图，如图5所示，包括以下步骤：

步骤501：在SDN控制器上预先手工配置转发高优先级业务流量T3所需的带宽。

步骤502：SDN控制器接收虚拟交换机1发来的业务流量T3的首报文，根据该首报文携带的目的IP地址和源IP地址计算业务流量T3的至少一条可选路径。

本步骤中，虚拟交换机1接收到VM1发送的业务流量T3的首报文后，未查询到匹配的流表项，则将该首报文发送给SDN控制器请求确认转发路径。该首报文携带的目的IP地址为VM6的IP地址，源IP地址为VM1的IP地址。SDN控制器接收到虚拟交换机1发来的业务流量T3的首报文后，根据该首报文携带的源IP地址和目的IP地址以及SDN网络拓扑计算出业务流量T3从VM1到VM6的至少一条可选路径，假设为三条：

路径1：虚拟交换机1—>VTEP1—>P1—>VXLAN IP网关1—>P6—>P3—>VTEP3—>虚拟交换机3；

路径2：虚拟交换机1—>VTEP1—>P1—>VXLAN IP网关1—>P6—>P5—>VTEP3—>虚拟交换机3；；

路径3：虚拟交换机1—>VTEP1—>P1—>VXLAN IP网关1—>P6—>P4—>VTEP3—>虚拟交换机3；。

步骤503：SDN控制器确定可选路径中的各交换机的总带宽。

本步骤中，SDN控制器首先查询表6所示的总带宽表项，确定可选路径中各个交换机的总带宽。由表6可知，P1总带宽为120M，P3总带宽为140M，P4总带宽为180M，P5总带宽为130M，P6总带宽为110M。

由于VTEP1与VTEP3为与虚拟交换机直连的VXLAN网络边缘设备，必然有足够的带宽来保证VM1与VM6之间的业务流量转发，因此SDN控制器不需要确定与虚拟交换机直连的VTEP设备的总带宽。

步骤504：SDN控制器查询业务带宽预留表项，确定可选路径上各交换机的剩余带宽。

本步骤中，SDN控制器上的业务带宽预留表项如表5所示，P1交换机已经预留20M带宽给高优先级业务流量T4，P1的总带宽为120M，则P1交换机剩余带宽为120M-20M＝100M；P3交换机已经预留40M带宽给高优先级业务流量T5，P3的总带宽为140M，则P3交换机剩余带宽为140M-40M＝100M；P4交换机已经预留30M带宽给高优先级业务流量T6，P4的总带宽为180M，则P4交换机剩余带宽为180M-30M＝150M；P5交换机已经预留30M带宽给高优先级业务流量T6，P5的总带宽为130M，则P5交换机剩余带宽为130M-30M＝100M；P6交换机已经预留20M带宽给高优先级业务流量T4，P1的总带宽为110M，则P6交换机剩余带宽为110M-20M＝90M。因此，SDN控制器确定可选路径上各交换机的剩余带宽为：

P1剩余带宽为100M；

P3剩余带宽为100M；

P4剩余带宽为150M；

P5剩余带宽为100M；

P6剩余带宽为90M。

这里可选路径上各个交换机的剩余带宽为每个交换机的总带宽减去该交换机已经为其他高优先级业务流量预留的带宽，不考虑该交换机当前被优先级小于优先级阈值的业务流量占用的带宽，为了保证优先级不小于优先级阈值的业务流量优先在SDN网络中转发，可以占用当前交换机上正在转发的优先级小于优先级阈值的业务流量所使用的带宽，因此在计算交换机的剩余带宽时，可以忽略该交换机上优先级小于优先级阈值的业务流量所使用的带宽。

步骤505：SDN控制器从计算出的可选路径中选择一条路径上所有交换机的剩余带宽均不小于转发业务流量T3所需带宽的可选路径确定为用于转发业务流量T3的转发路径。

本步骤中，SDN控制器将步骤504中得到的各交换机剩余带宽与转发业务流量T3所需的带宽进行比较，将满足转发业务流量T3所需带宽的可选路径作为业务流量T3的转发路径。

由于步骤502中的三条可选路径都要经过P1，而P1的剩余带宽仅为100M，小于转发业务流量T3所需的带宽110M，从而导致步骤502中的三条可选路径不存在满足转发业务流量T3所需带宽的转发路径。

此时，SDN控制器可以通过两种方法为T3确定转发路径：

(1)SDN控制器释放为优先级低于业务流量T3的优先级的其他高优先级业务流量所预留的带宽，使得可选路径上一些交换机的剩余带宽变大，进而使可选路径存在至少一条满足转发业务流量T3所需的带宽的可选路径；

(2)SDN控制器向网管软件发送错误码，使网管软件改变网络拓扑，进而SDN控制器返回步骤502，重新计算业务流量T3的至少一条可选路径，使得重新计算出的至少一条可选路径中存在至少一条满足转发业务流量T3所需的带宽的可选路径，将其作为业务流量T3的转发路径。

本实施例以第一种方法为例对本发明技术方案进行说明：

假设业务流量T4的优先级低于业务流量T3的优先级高于优先级阈值，则SDN控制器通知3条可选路径上的为业务流量T4预留带宽的交换机释放为业务流量T4预留的带宽，即通知P1、P6释放为业务流量T4预留的20M带宽。具体的，SDN控制器删除业务带宽预留表项中业务流量T4对应的表项，并向P1、P6发送用于指示释放为业务流量T4预留的带宽的释放通知报文，以使P1、P6释放为业务流量T4预留的带宽。

SDN控制器释放P1、P6上为业务流量T4预留的带宽后，表5所示的业务带宽预留表项更新为表7所示：

表7

交换机标识	预留带宽	业务流量
			P3	40M	T5
P4	30M	T6
			P5	30M	T6

则P1的剩余带宽更新为120M，P6的剩余带宽更新为110M。

这时，步骤502中的路径3上所有交换机的剩余带宽均不小于转发业务流量T3所需带宽，SDN控制器将路径3确定为用于转发业务流量T3的转发路径。

步骤506：SDN控制器发送预留通知报文给转发路径上的交换机，同时更新业务带宽预留表项。

本步骤中，SDN控制器发送预留通知报文给路径3上的P1、P4、P6交换机，该报文中携带转发业务流量T3所需的带宽为110M，使得P1、P4、P6分别预留110M带宽给业务流量T3。

SDN控制器将P1、P4、P6为业务流量T3预留110M带宽的对应关系记录在业务带宽预留表项中，更新后的业务带宽预留表项如表8所示：

表8

交换机标识	预留带宽	业务流量
			P3	40M	T5
P4	30M	T6
			P5	30M	T6
P1	110M	T3
			P4	110M	T3
P6	110M	T3

经过上述步骤，SDN控制器为VM1向VM6传输的高优先级业务流量T3成功计算了转发路径，并自动在该转发路径上预留了转发业务流量T3需要的带宽，保证业务流量T3优先在SDN网络中传输。

本发明上述实施例具有以下有益技术效果：

SDN控制器为高优先级业务流量确认转发路径时，从计算得到的至少一条可选路径中确定一条转发路径，该确定出的转发路径上各交换机的剩余带宽满足转发高优先级业务流量所需的带宽，SDN控制器向该转发路径上的所有交换机下发预留通知报文，使得该转发路径上的各交换机为高优先级业务流量预留转发该高优先级业务流量所需的带宽，从而保证高优先级业务流量在SDN网络中优先传输。

图6为本申请实施例提供的动态预留带宽装置的组成示意图，其包括：

路径计算模块610，用于根据接收的虚拟交换机发来的业务流量的首报文携带的源地址和目的地址计算至少一条可选路径，该业务流量的优先级不小于优先级阈值；

带宽确认模块620，用于确定计算出的至少一条可选路径上各交换机的剩余带宽；

路径确认模块630，用于从计算出的至少一条可选路径中选择一条路径上所有交换机的剩余带宽均不小于转发该业务流量所需的带宽的可选路径确定为用于转发该业务流量的转发路径；

带宽预留模块640，用于向转发路径上的各交换机下发预留通知报文，预留通知报文携带转发该业务流量所需的带宽，以使转发路径上的各交换机为该业务流量预留转发该业务流量所需的带宽。

带宽确认模块620还包括：

总带宽确认模块621，用于根据至少一条可选路径上各交换机的交换机标识查询总带宽表项，确定各交换机的总带宽；

已预留带宽确认模块622，用于根据各交换机的交换机标识查询业务带宽预留表项，确定各交换机的已预留带宽，各交换机的已预留带宽包括：该交换机上已为各优先级不小于优先级阈值的各业务流量所预留的带宽之和；

剩余带宽确认模块623，用于将各交换机的总带宽与确定出的已预留带宽的差值确定为各交换机的剩余带宽。总带宽确认模块621在总带宽表项中查询不到至少一条可选路径上交换机的总带宽时，还用于向交换机发送总带宽请求报文，并接收交换机返回的携带自身总带宽的总带宽应答报文，并将交换机的总带宽记录在总带宽表项中。

带宽预留模块640还用于：

在业务带宽预留表项中记录转发路径上交换机的交换机标识、业务流量的名称以及转发该业务流量所需带宽的对应关系。

如果至少一条可选路径上均存在至少一个剩余带宽小于转发所述业务流量所需的带宽的交换机，该SDN控制器还包括带宽释放模块650，用于通知至少一条可选路径上的为优先级高于优先级阈值、且优先级低于所述业务流量的优先级的其他业务流量预留带宽的交换机释放为该其他业务流量所预留的带宽，使至少一条可选路径存在至少一条满足转发该业务流量所需的带宽的可选路径；

带宽预留模块640还用于，向网管软件发送错误码，使网管软件改变网络拓扑，进而使路径计算模块630重新计算业务流量的至少一条可选路径。

如果业务流量的优先级失效，带宽预留模块640进一步用于：

向路径确认模块630确定出的转发路径上各交换机发送释放通知报文，使转发路径上的各交换机释放为业务流量预留的带宽。

当上述动态预留带宽装置作为一个逻辑意义上的装置时，其是通过CPU运行非易失性存储器中对应的计算机程序指令形成的。当对应的计算机程序指令被执行时，形成的动态预留带宽装置用于按照上述实施例中的动态预留带宽的方法执行相应操作。

本申请实施例提供的SDN控制器是可以软硬件结合的可编程设备，从硬件层面而言，SDN控制器的硬件架构示意图具体可以参见图7。图7为本申请实施例提供的包含动态预留带宽装置的SDN控制器的硬件结构示意图。该SDN控制器中包括处理器702、网络接口704、内存703和非易失性存储器701，且上述各硬件通过总线705连接，其中：

非易失性存储器701，用于存储指令代码；所述指令代码被处理器702执行时完成的操作主要为内存703中的动态预留带宽装置完成的功能。

处理器702，用于与非易失性存储器701通信，读取和执行非易失性存储器701中存储的所述指令代码，完成上述动态预留带宽装置完成的功能。

内存703，当非易失性存储器701中的所述指令代码被执行时完成的操作主要为内存703中的动态预留带宽装置完成的功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种SDN网络动态预留带宽的方法，其特征在于，该方法包括：

SDN控制器根据接收的虚拟交换机发来的业务流量的首报文携带的源地址和目的地址计算至少一条可选路径，所述业务流量的优先级不小于优先级阈值；

所述SDN控制器确定所述至少一条可选路径上各交换机的剩余带宽；

所述SDN控制器从所述至少一条可选路径中选择一条路径上所有交换机的剩余带宽均不小于转发所述业务流量所需的带宽的可选路径确定为用于转发所述业务流量的转发路径；

所述SDN控制器向所述转发路径上的各交换机下发预留通知报文，所述预留通知报文携带所述转发所述业务流量所需的带宽，以使所述转发路径上的各交换机为所述业务流量预留转发所述业务流量所需的带宽。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SDN控制器确定所述至少一条可选路径上各交换机的剩余带宽包括以下步骤：

所述SDN控制器根据所述至少一条可选路径上各交换机的交换机标识查询总带宽表项，确定所述各交换机的总带宽；

所述SDN控制器根据所述各交换机的交换机标识查询业务带宽预留表项，确定所述各交换机的已预留带宽，所述各交换机的已预留带宽包括：该交换机上已为各优先级不小于优先级阈值的业务流量所预留的带宽之和；

针对所述各交换机中的每一个交换机，所述SDN控制器将该交换机的总带宽与确定出的该交换机的已预留带宽的差值确定为该交换机的剩余带宽。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如果所述SDN控制器在所述总带宽表项中查询不到所述至少一条可选路径上交换机的总带宽，则所述SDN控制器向查询不到总带宽的交换机发送总带宽请求报文，并接收查询不到总带宽的交换机返回的携带自身总带宽的总带宽应答报文，并将查询不到总带宽的交换机的总带宽记录在所述总带宽表项中。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述SDN控制器从所述至少一条可选路径中选择一条路径上所有交换机的剩余带宽均不小于转发所述业务流量所需的带宽的可选路径确定为用于转发所述业务流量的转发路径之后，该方法进一步包括：

SDN控制器在所述业务带宽预留表项中记录所述转发路径上交换机的交换机标识、所述业务流量的名称以及转发所述业务流量所需带宽的对应关系。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述SDN控制器确定所述至少一条可选路径上各交换机的剩余带宽之后，该方法进一步包括：

如果所述至少一条可选路径上均存在至少一个剩余带宽小于转发所述业务流量所需的带宽的交换机，则所述SDN控制器通知所述至少一条可选路径上的为优先级高于优先级阈值、且优先级低于所述业务流量的优先级的其他业务流量预留带宽的交换机释放为所述其他业务流量所预留的带宽，使所述至少一条可选路径存在至少一条满足转发所述业务流量所需的带宽的可选路径；

或者，所述SDN控制器向网管软件发送错误码，使所述网管软件改变网络拓扑，进而SDN控制器返回根据接收的虚拟交换机发来的业务流量的首报文携带的源地址和目的地址计算至少一条可选路径的步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述SDN控制器向所述转发路径上的各交换机下发预留通知报文之后，该方法进一步包括：

如果所述业务流量的优先级失效，所述SDN控制器向所述确定出的转发路径上各交换机发送释放通知报文，使所述转发路径上的各交换机释放为所述业务流量预留的带宽。

7.一种SDN控制器，其特征在于，所述SDN控制器包括动态预留带宽装置，该动态预留带宽装置包括：

路径计算模块，用于根据接收的虚拟交换机发来的业务流量的首报文携带的源地址和目的地址计算至少一条可选路径，所述业务流量的优先级不小于优先级阈值；

带宽确认模块，用于确定所述至少一条可选路径上各交换机的剩余带宽；

路径确认模块，用于从所述至少一条可选路径中选择一条路径上所有交换机的剩余带宽均不小于转发所述业务流量所需的带宽的可选路径确定为用于转发所述业务流量的转发路径；

带宽预留模块，用于向所述转发路径上的各交换机下发预留通知报文，所述预留通知报文携带所述转发所述业务流量所需的带宽，以使所述转发路径上的各交换机为所述业务流量预留转发所述业务流量所需的带宽。

8.根据权利要求6所述的控制器，其特征在于，所述带宽确认模块还包括：

总带宽确认模块，用于根据所述至少一条可选路径上各交换机的交换机标识查询总带宽表项，确定所述各交换机的总带宽；

已预留带宽确认模块，用于根据所述各交换机的交换机标识查询业务带宽预留表项，确定所述各交换机的已预留带宽，所述各交换机的已预留带宽包括：该交换机上已为各优先级不小于优先级阈值的各业务流量所预留的带宽之和；

剩余带宽确认模块，用于针对所述各交换机中的每一个交换机，将该交换机的总带宽与确定出的该交换机的已预留带宽的差值确定为该交换机的剩余带宽。

9.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于，所述总带宽确认模块在所述总带宽表项中查询不到所述至少一条可选路径上交换机的总带宽时，还用于向查询不到总带宽的交换机发送总带宽请求报文，并接收查询不到总带宽的交换机返回的携带自身总带宽的总带宽应答报文，并将查询不到总带宽的交换机的总带宽记录在所述总带宽表项中。

10.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于，所述带宽预留模块还用于：

在所述业务带宽预留表项中记录所述转发路径上交换机的交换机标识、所述业务流量的名称以及转发所述业务流量所需带宽的对应关系。

11.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，如果所述至少一条可选路径上均存在至少一个剩余带宽小于转发所述业务流量所需的带宽的交换机，所述控制器还包括带宽释放模块，用于通知所述至少一条可选路径上的为优先级高于优先级阈值、且优先级低于所述业务流量的优先级的其他业务流量预留带宽的交换机释放为所述其他业务流量所预留的带宽，使所述至少一条可选路径存在至少一条满足转发所述业务流量所需的带宽的可选路径；

所述带宽预留模块还用于，向网管软件发送错误码，使所述网管软件改变网络拓扑，进而使所述路径计算模块重新计算所述业务流量的至少一条可选路径。

12.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，如果所述业务流量的优先级失效，所述带宽预留模块进一步用于：

向所述路径确认模块确定出的转发路径上各交换机发送释放通知报文，使所述转发路径上的各交换机释放为所述业务流量预留的带宽。