CN105007234A

CN105007234A - 一种用于全局ip调度的负载均衡方法

Info

Publication number: CN105007234A
Application number: CN201510425891.XA
Authority: CN
Inventors: 钟超群; 吴登勇; 陈乃阔
Original assignee: Shandong Chaoyue Numerical Control Electronics Co Ltd
Current assignee: Shandong Chaoyue Numerical Control Electronics Co Ltd
Priority date: 2015-07-20
Filing date: 2015-07-20
Publication date: 2015-10-28

Abstract

本发明公开了一种用于全局ip调度的负载均衡方法，所述方法通过蚁群算法时刻检测和计算网络中各个交换机的状态，并通过SDN控制器下发流表给各个交换机，从而控制数据转发路径，提高数据转发效率，以及实现全局网络的负载均衡调控。本发明能够有效利用冗余路径，提高了其他交换机的转发效率，是解决大数据转发过程的重要方法。

Description

一种用于全局ip调度的负载均衡方法

技术领域

本发明涉及SDN网络的负载均衡技术领域，具体涉及一种用于全局ip调度的负载均衡方法，通过蚁群算法时刻检测和计算网络中各个交换机的状态，并通过SDN控制器下发流表给各个交换机，从而控制数据转发路径，提高数据转发效率，以及实现全局网络的负载均衡调控。

背景技术

负载均衡建立在现有网络结构之上，它提供了一种廉价有效透明的方法扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。负载均衡，英文名称为Load Balance，其意思就是分摊到多个操作单元上进行执行，例如Web服务器、FTP服务器、企业关键应用服务器和其它关键任务服务器等，从而共同完成工作任务。

在传统网络中，负载均衡算法有以下几种：Static算法、Random算法、Round robin算法、Hash算法、CARP算法和Consistent hash算法。其中Hash算法最为普遍，它通过单射不可逆的HASH函数，按照某种规则将网络请求发往集群节点。采取基于数据包源地址的哈希映射可以在一定程度上解决这个问题：将具有相同源地址的数据包发给同一服务器节点，这使得基于高层会话的事务可以以适当的方式运行。相对称的是，基于目的地址的哈希调度算法可以用在Web Cache集群中，指向同一个目标站点的访问请求都被负载平衡器发送到同一个Cache服务节点上，以避免页面缺失而带来的更新Cache问题。

近年来，SDN网络技术逐渐成为网络领域的研究重点，它要求将数据传输和网络控制功能分离开来，这意味着SDN控制器虽然可以基于服务器活动进行简单的负载均衡决策，但并不能基于数据本身的内容进行决策。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：在SDN网络中，本发明的重点是如何实现各个交换机之间负载均衡地转发数据，从而实现整个网络的稳定运行。

在大型网络中，某一节点交换机到另一节点交换机的路径远远不止一条，这些路径交错复杂，形成了复杂的互联网络。众多冗余的网络路径对于预防单点失效具有积极的作用，事实上，在数据转发过程中，根据现有的路由转发算法，交换机通常会选择最短的路径进行数据转发，如果数据量较少，最短路径的转发能够起到有效的转发效率。然而当数据量较大时，仅仅依据一条路径进行数据转发，数据转发效率会大大下降，而且转发交换机的负载负担会大大增加。如何有效的利用那些冗余路径，提高其他交换机的转发效率，是解决大数据转发过程的重要方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种用于全局ip调度的负载均衡方法，所述方法通过蚁群算法时刻检测和计算网络中各个交换机的状态，并通过SDN控制器下发流表给各个交换机，从而控制数据转发路径，提高数据转发效率，以及实现全局网络的负载均衡调控，其中：

SDN控制器使用了LLDP(Link Layer Discovery Protocol，链路层发现协议)作为链路发现协议,该协议提供了一种标准的链路发现方式，可以将本端设备的主要能力、管理地址、设备标识、接口标识等信息组织成不同的TLV(Type/Length/Value,类型/长度/值)，并封装在LLDPDU(Link Layer Discovery Protocol Date Unit，链路层发现协议数据单元)中发布于自己直连的邻居，邻居收到这些信息后，将其以标准MIB(Management Information Base，管理信息库)的形式保存起来，以供网络管理系统查询机判断链路的通信状况；

当获得全局网络的拓扑结构后，在控制器采用蚁群算法，计算出源交换机到目的交换机的所有有效路径，并且依据概率统计出有效路径的排序；

接着，采用矩阵方式，计算各个有效路径的相同节点的个数，并且保证各个路径之间的相同节点不超过2个，因此，为了使得满足上述的有效路径条数越多，那么就要时刻计算出有效路径的个数；最后根据这些有效路径的概率比例，分配ip数据包的转发数量，以达到负载均衡的目的。

所述方法操作流程如下：

1）SDN控制器通过广播方式发送LLDP报文给各个交换机，获取整个网络的拓扑结构；

2）SDN控制器计算从源交换机到目标交换机的可用路径；

3）SDN控制器通过蚁群算法，计算出用于负载平衡的所有路径，均衡各个交换机转发数据流量的负担；

4）按照SDN计算的转发路径，下发流表到各个交换机中，那么交换机按照流表进行数据转发即可；如果网络拓扑发生变化，那么在控制器中重新计算新的链路，并形成流表，再下发给各个交换机。

所述依据概率统计出有效路径的排序方式为：约定概率越大的路径，排序越靠前，最小排序为1。

本发明的有益效果为：

本发明能够有效利用冗余路径，提高了其他交换机的转发效率，是解决大数据转发过程的重要方法。

附图说明

图1为本发明用于全局ip调度的负载均衡方法流程图；

图2为SDN网络的基本拓扑图。

具体实施方式

下面参照附图所示，通过具体实施方式对本发明进一步说明：

实施例1：

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例在openflow交换机的网络系统中，控制器全局调控所有的的openflow交换机，如图2所示的网络拓扑场景中，如图1所示，所述方法操作流程如下：

2）SDN控制器计算从源交换机到目标交换机的可用路径；

实施例3：

如图1所示，在实施例1或2的基础上，本实施例所述依据概率统计出有效路径的排序方式为：约定概率越大的路径，排序越靠前，最小排序为1。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种用于全局ip调度的负载均衡方法，其特征在于：所述方法通过蚁群算法时刻检测和计算网络中各个交换机的状态，并通过SDN控制器下发流表给各个交换机，从而控制数据转发路径，提高数据转发效率，以及实现全局网络的负载均衡调控，其中：

SDN控制器使用了LLDP，将本端设备的主要能力、管理地址、设备标识、接口标识等信息组织成不同的TLV，并封装在LLDPDU中发布于自己直连的邻居，邻居收到这些信息后，将其以标准MIB的形式保存起来，以供网络管理系统查询机判断链路的通信状况；

接着，采用矩阵方式，计算各个有效路径的相同节点的个数，并且保证各个路径之间的相同节点不超过2个，最后根据这些有效路径的概率比例，分配ip数据包的转发数量，以达到负载均衡的目的。

2.根据权利要求1所述的一种用于全局ip调度的负载均衡方法，其特征在于，所述方法操作流程如下：

2）SDN控制器计算从源交换机到目标交换机的可用路径；

3.根据权利要求1或2所述的一种用于全局ip调度的负载均衡方法，其特征在于，所述依据概率统计出有效路径的排序方式为：约定概率越大的路径，排序越靠前，最小排序为1。