CN105337866B - 一种流量切换方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种流量切换方法及装置，所述方法包括：建立网络性能参数与转发节点切换顺序之间的映射关系，所述网络性能参数包括切换前链路利用率和切换后链路利用率；在需要进行流量切换时，获取网络的当前性能参数，并根据所述映射关系确定所述当前性能参数对应的切换顺序；按照所述切换顺序向各转发节点下发切换指令，以控制各转发节点有序的进行流量切换。如此，就可有条理的实现流量切换，有效避免切换过程中出现链路拥塞现象，保证网络性能。

Description

一种流量切换方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种流量切换方法及装置。
背景技术
软件定义网络(Software Defined Network，SDN)是一种新型网络架构，通过将网络设备控制面与数据面分离的方式，实现网络流量的灵活控制。
在进行路由配置时，SDN网络中的集中控制点Controller可根据网络环境，对网络路由进行整体计算，并将计算得到的转发表下发至对应的转发节点，这样，转发节点就可利用其接收到的转发表，进行流量转发。
在实际应用过程中，SDN可以支持多套网络拓扑结构，故Controller可计算得到每套拓扑结构下各转发节点的转发表，并将其下发至对应的转发节点，如此，一个转发节点可能会保存多套转发表，并在Controller的控制下，实现不同转发表之间的切换，以便转发节点能利用正确的转发表进行流量转发。
目前，Controller控制转发节点切换转发表的方式主要有以下两种：
方式一，Controller向网络中所有转发节点下发全部切换指令。这种方式下，接收到切换指令的转发节点会立即按照指示从旧转发表切换到新转发表，但是，考虑到各转发节点不可能在同一时刻完全转发表切换，即，在切换过程中，会有部分转发节点已按照切换指令切换到新转发表，并利用新转发表进行流量转发；同时，还会有部分转发节点未切换到新转发表，并利用旧转发表进行流量转发，如此，就可能导致业务迁移过程中出现链路拥塞，致使网络性能下降。
方式二，Controller向单个转发节点逐个下发切换指令。这种方式下，接收到切换指令的转发节点立即切换到新转发表，未接收到切换指令的转发节点则继续使用旧转发表，如此，就导致切换过程耗时长，且同样存在引发链路拥塞的可能，无法保证网络性能。
综上可知，现有的切换方法均可能引发链路拥塞问题，目前急需一种新的切换方式。
发明内容
本发明实施例提供的流量切换方法及装置，用以实现转发节点的有序切换，避免引发链路拥塞问题。
为此，本发明实施例提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种流量切换方法，所述方法包括：
建立网络性能参数与转发节点切换顺序之间的映射关系，所述网络性能参数包括切换前链路利用率和切换后链路利用率；
在需要进行流量切换时，获取网络的当前性能参数，并根据所述映射关系确定所述当前性能参数对应的切换顺序；
按照所述切换顺序向各转发节点下发切换指令，以控制各转发节点有序的进行流量切换。
在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述建立网络性能参数与转发节点切换顺序之间的映射关系，包括：
将各转发节点划分到不同切换组，且每个转发节点仅归属于一个切换组；
根据切换过程中链路利用率的增加量，确定各切换组的切换顺序，所述增加量与所述切换前链路利用率之和不大于预设值；
根据切换组的切换顺序确定各转发节点的切换顺序。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，按照以下方式确定各切换组的切换顺序：
目标函数：min Z；
约束条件：
其中，Z表示切换组个数；N表示转发节点个数；M表示链路条数；xn,i表示转发节点n归属于第i个切换组；yi表示第i个切换组是否为空集；se表示链路e的切换前链路利用率；cn,e表示转发节点n对链路e的链路利用率的改变量；tn,e表示转发节点n对链路e的链路利用率的增加量。
结合第一方面或者第一方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述获取网络的当前性能参数，包括：
收集网络在预定时间段内的流量信息；
根据所述流量信息与切换前使用的旧转发表计算所述切换前链路利用率，并根据所述流量信息与切换后使用的新转发表计算所述切换后链路利用率。
结合第一方面或者第一方面的第一种至第三种任一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述按照所述切换顺序向各转发节点下发切换指令，包括：
按照所述切换顺序向当前转发节点下发所述切换指令；
接收所述当前转发节点发送的切换完成指令，若按照所述切换顺序还存在未切换的转发节点，则继续向该未切换的转发节点下发所述切换指令。
结合第一方面或者第一方面的第一种至第三种任一种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述按照所述切换顺序向各转发节点下发切换指令，包括：
按照所述切换顺序向当前转发节点下发所述切换指令，并开始计时；
若计时到达预设时间，且按照所述切换顺序还存在未切换的转发节点，则继续向该未切换的转发节点下发所述切换指令，并开始计时。
结合第一方面或者第一方面的第一种至第五种任一种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述方法还包括：
若根据所述映射关系未确定出所述当前性能参数对应的切换顺序，则禁止进行流量切换，直至能确定出所述当前性能参数对应的切换顺序为止。
第二方面，本发明实施例提供了一种流量切换装置，所述装置包括：
映射关系建立单元，用于建立网络性能参数与转发节点切换顺序之间的映射关系，所述网络性能参数包括切换前链路利用率和切换后链路利用率；
性能参数获取单元，用于在需要进行流量切换时，获取网络的当前性能参数；
切换顺序确定单元，用于根据所述映射关系确定所述当前性能参数对应的切换顺序；
发送单元，用于按照所述切换顺序向各转发节点下发切换指令，以控制各转发节点有序的进行流量切换。
在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述映射关系建立单元包括：
切换组划分单元，用于将各转发节点划分到不同切换组，且每个转发节点仅归属于一个切换组；
切换组顺序确定单元，用于根据切换过程中链路利用率的增加量，确定各切换组的切换顺序，所述增加量与所述切换前链路利用率之和不大于预设值；
转发节点顺序确定单元，用于根据切换组的切换顺序确定各转发节点的切换顺序。
结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述切换组顺序确定单元按照以下方式确定各切换组的切换顺序：
目标函数：min Z；
约束条件：
其中，Z表示切换组个数；N表示转发节点个数；M表示链路条数；xn,i表示转发节点n归属于第i个切换组；yi表示第i个切换组是否为空集；se表示链路e的切换前链路利用率；cn,e表示转发节点n对链路e的链路利用率的改变量；tn,e表示转发节点n对链路e的链路利用率的增加量。
结合第二方面或者第二方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述性能参数获取单元包括：
收集单元，用于收集网络在预定时间段内的流量信息；
计算单元，用于根据所述流量信息与切换前使用的旧转发表计算所述切换前链路利用率，并根据所述流量信息与切换后使用的新转发表计算所述切换后链路利用率。
结合第二方面或者第二方面的第一种至第三种任一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述发送单元包括：
发送子单元，用于按照所述切换顺序向当前转发节点下发所述切换指令；
接收单元，用于接收所述当前转发节点发送的切换完成指令，若按照所述切换顺序还存在未切换的转发节点，则通知所述发送子单元继续向该未切换的转发节点下发所述切换指令。
结合第二方面或者第二方面的第一种至第三种任一种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述发送单元包括：
发送子单元，用于按照所述切换顺序向当前转发节点下发所述切换指令；
计时单元，用于在所述发送子单元下发所述切换指令后开始计时，若计时到达预设时间，且按照所述切换顺序还存在未切换的转发节点，则通知所述发送子单元继续向该未切换的转发节点下发所述切换指令，并开始计时。
结合第二方面或者第二方面的第一种至第五种任一种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述装置还包括：
禁止切换单元，用于在所述切换顺序确定单元未确定出所述当前性能参数对应的切换顺序时，禁止进行流量切换，直至所述切换顺序确定单元能确定出所述切换顺序为止。
本发明实施例的流量切换方法及装置，在需要进行流量切换时，Controller先获取网络的当前性能参数，进而根据预建的映射关系，确定该当前性能参数对应的转发节点切换顺序，并按切换顺序依次控制各转发节点进行流量切换。如此，就可有条理的实现流量切换，有效避免切换过程中出现链路拥塞现象，保证网络性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是两种拓扑结构示意图；
图2-1是旧拓扑结构下的链路利用率示意图；
图2-2是新拓扑结构下的链路利用率示意图；
图2-3是现有技术全部切换过程中的链路利用率示意图；
图2-4是现有技术单点切换过程中的链路利用率示意图；
图3是本发明实施例流量切换方法实施例1的流程图；
图4是按照本发明实施例方案进行流量切换时的链路利用率示意图；
图5是本发明实施例流量切换方法实施例2的流程图；
图6是本发明实施例流量切换装置实施例1的构成示意图；
图7是本发明实施例流量切换装置实施例2的构成示意图；
图8是本发明实施例流量切换装置的硬件构成示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
在介绍本发明实施例技术方案之前，先对本发明实施例的具体应用场景进行解释说明。
在SDN网络中，Controller可针对每套网络拓扑结构，进行一次路由整体计算，并将各套网络拓扑结构对应的计算结果下发到转发节点；另外，Controller还可根据流量切换需求，控制各转发节点进行转发表切换，使转发节点利用满足需求的转发表进行流量转发。
下面结合示例对现有的流量切换过程进行解释说明。
如，针对节点A、B、C、D存在图1所示的两种拓扑结构，且旧拓扑结构对应下文表1所示的流量矩阵和旧转发表，新拓扑结构对应下文表2所示的流量矩阵和新转发表，如此，就可计算得到图2-1所示旧拓扑结构下的链路利用率示意图、图2-2所示的新拓扑结构下的链路利用率示意图。
表1
表2
结合上述示例，下面对现有技术中Controller进行流量切换的过程进行解释说明。
如果Controller采用全部切换的方式进行流量切换，且某一时刻，节点A、D已按照指示切换到新转发表，并按照新转发表进行流量转发，而节点B、C未进行切换，仍按照旧转发表进行流量转发，则此时计算得到的链路利用率示意图可参见图2-3所示。由图中可以看出，节点A、C之间的链路利用率已超出1，即这条链路已出现了拥塞现象。
或者，Controller还可采用单点切换的方式进行流量切换，若Controller控制节点D先进行流量切换，节点A、B、C滞后切换，则此时计算得到的链路利用率示意图可参见图2-4所示。由图中可以看出，节点A、C之间的链路利用率也已超出1，如此切换亦会在这条链路引发拥塞现象。
综上所示，Controller不论是采用全部切换方式，还是采用单点切换方式，均可能引发链路拥塞，影响网络性能。本发明实施例方案即是为此而提出，提供一种新的流量切换方式，使各转发节点之间进行时序无关的切换，避免切换过程中出现链路利用率超出预定值(一般情况下，预定值为1)的情况，进而避免出现链路拥塞现象。
下面结合具体示例对本发明实施例的流量切换方案进行解释说明。
参见图3，示出了本发明实施例流量切换方法实施例1的流程图，可包括以下步骤：
步骤101，建立网络性能参数与转发节点切换顺序之间的映射关系，所述网络性能参数包括切换前链路利用率和切换后链路利用率。
本发明实施例通过建立映射关系模型的方式，确定不同网络性能参数下的节点切换顺序，保证节点按序切换后，不会出现链路利用率超出预设值的情况，如此，就可避免链路拥塞现象，保证网络性能。
具体地，本发明实施例中建立映射关系的过程可体现如下：
首先，将各转发节点划分到不同切换组，且每个转发节点仅归属于一个切换组。
其次，根据切换过程中链路利用率的增加量，确定各切换组的切换顺序，所述增加量与所述切换前链路利用率之和不大于预设值。
最后，根据切换组的切换顺序确定各转发节点的切换顺序。
在确定转发节点切换顺序时，先判断切换过程中是否存在可同时切换的转发节点，并将这些转发节点作为一个切换组，保证组内节点同步进行流量切换；再根据切换过程中各切换组所带来的链路利用率增加量，确定每个切换组的切换顺序，依序对各组进行流量切换。
作为一种示例，本发明实施例中建立映射关系的过程可具体体现如下：
目标函数为：min Z，即Z取最小值，如此就可确保Controller在最少的切换次数下，控制所有转发节点完成流量切换。或者，在具体实现时，也可不对Z的取值做上述具体限定，即，只要能按照如下约束条件得到网络性能与切换顺序之间的映射关系即可，而不必限定Z的取值为最小值，也就是说，根据实际需要，Z可取值为任一正整数。
约束条件为：
其中，N表示转发节点个数；M表示链路条数；xn,i表示转发节点n归属于第i个切换组；yi表示第i个切换组是否为空集；se表示链路e的切换前链路利用率；cn,e表示转发节点n对链路e的链路利用率的改变量；tn,e表示转发节点n对链路e的链路利用率的增加量；Z为切换组的数目。
下面对各约束条件表示的含义进行解释说明：
约束(1)用来表示节点只能被划分到一个切换组内。
约束(2)用来表示发生迁移操作时，切换组不能为空集。另外，本发明实施例中约 束(2)还可体现为：其中，K为流量增长因子，可 体现为任一正整数，如K＝1；可以理解为，在流量迁移过程中，网络所能承受的最大的业务 流量增长因子，如K＝2表示业务迁移过程中，业务流量增长到初始业务流量的2倍的范围 内，也不会发生拥塞。
约束(3)用来表示属于同一切换组的节点需要满足时序无关的条件；可理解为，对于某条链路e来说，第i次切换的所有节点(即，第i切换组包含的所有转发节点)发生切换所带来的本条链路的链路利用率增加量，不得超过该条链路的允许变化量，此处允许变化量可体现为：
约束(4)用来表示迁移操作必须是连续，中间不能出现空操作，即每次迁移操作都会控制一个切换组包含的转发节点进行流量切换。
约束(5)用来表示切换组的个数等于非空的迁移操作数。
约束(6)用来表示xn,i的取值，且xn,i＝0表示节点n不归属于切换组i，xn,i＝1表示节点n归属于切换组i。
约束(7)用来表示yi的取值，且yi＝0表示空集，yi＝1表示非空集。
需要说明的是，链路利用率的变化量可体现为增加量和减少量，其中，减少量指的是链路利用率在原有基础上所有减少，这种情况下，势必不会造成链路拥塞，故，为了简化处理过程，本发明实施例仅从增加量对链路利用率的影响出发，确定节点的切换顺序。
步骤102，在需要进行流量切换时，获取网络的当前性能参数，并根据所述映射关系确定所述当前性能参数对应的切换顺序。
步骤101建立映射关系后，即可在需要进行流量切换时，根据网络的当前性能参数计算得到对应的切换顺序，本步骤中有如下两点需要进行解释说明。
一、触发流量切换的条件
本发明实施例中，触发Controller进行流量切换的条件可体现为：
预设流量切换周期，即每隔预设周期即进行一次流量切换；或者，
预设链路利用率阈值，即网络中存在链路利用率超出阈值的链路时即进行流量切换；或者，
在网络出现链路故障时，亦可触发Controller进行流量切换；或者，
Controller还可根据外部操作人员输入的控制指令，进行流量切换；等等。
上文仅是对触发Controller进行流量切换的条件进行的举例说明，在具体应用过程中，还可设置其它触发条件，本发明实施例对此并不做具体限定，只要使Controller明确何时或何种情况下开始进行流量切换即可。
二、获取当前性能参数的方式
如前文所做介绍可知，本发明实施例中获取网络的当前性能参数实质上就是获取切换前链路利用率、切换后链路利用率，如此，即可利用映射关系，根据切换前链路利用率、以及切换后相对切换前的链路利用增加量确定节点切换顺序。
具体地，获取当前性能参数的过程可体现为：
首先，收集网络在预定时间段内的流量信息；
其次，根据所述流量信息与切换前使用的旧转发表计算所述切换前链路利用率，并根据所述流量信息与切换后使用的新转发表计算所述切换后链路利用率。
上述过程可具体体现为以下三个处理动作，下面一一进行解释说明。
(1)收集流量信息
Controller接收网络中各转发节点上报的预设时间段内的流量信息，该流量信息表示的是预设时间段内经由本转发节点去往其它转发节点的流量，如此，Controller就可明确得出网络中转发节点对之间的流量，进而利用流量信息计算获得流量矩阵，以备后续计算链路利用率时使用。
作为一种优选方案，Controller可收集流量切换过程被触发之前的预设时间段内的流量信息，即，尽量收集当前的流量信息，以保证基于此计算得到的链路利用率更能反映网络的当前性能，进而保证后续得到的切换顺序的准确性。
此外，Controller收集预设时间段内各转发节点的流量信息，目的是为了保证流量信息的客观性，避免因某些时间点发生流量激变导致Controller收集的流量信息不准确，影响后续计算链路利用率的准确性，如此，亦是为了保证后续得到的切换顺序的准确性而设置。
(2)计算切换前链路利用率
链路利用率的计算公式可体现为：链路利用率＝流量大小/链路带宽。例如，链路AB的带宽为1Gbps，且节点A向节点B发送0.5Gbps的流量，那么该流量占用链路AB的链路利用率为50％。
基于上述公式，根据上文计算得到的流量矩阵以及切换前网络拓扑结构对应的转发表，Controller便可计算得到每个节点对之间的流量在链路上形成的链路利用率；再将所有转发节点之间的流量在该链路上形成的利用率求和，将求和值作为该条链路的链路利用率。
仍以上文所举示例为例，图1中的旧拓扑结构即为本发明实施例中的切换前网络拓扑结构，对应表1所示的流量矩阵和转发表可计算得到图2-1所示的切换前链路利用率，具体可参见上文，此处不再赘述。
(3)计算切换后链路利用率
与切换前链路利用率的计算过程相似，根据计算得到的流量矩阵以及切换后网络拓扑结构对应的转发表，Controller便可计算得到每个节点对之间的流量在链路上形成的链路利用率；再将所有转发节点之间的流量在该链路上形成的利用率求和，将求和值作为该条链路的链路利用率。
仍以上文所举示例为例，图1中的新拓扑结构即为本发明实施例中的切换后网络拓扑结构，对应表2所示的流量矩阵和转发表可计算得到图2-2所示的切换后链路利用率，具体可参见上文，此处不再赘述。
另外，在利用本发明实施例方案进行流量切换时，针对一个新的网络拓扑结构，可能转发节点还未安装该新的网络拓扑结构对应的新的转发表，故，在Controller计算切换后链路利用率之前，应先计算出新的转发表，并将其下发至各转发节点。
需要说明的是，Controller根据新的转发表与流量矩阵计算切换后链路利用率的动作、向各转发节点下发新的转发表的动作，二者之间可先后执行，也可同时执行，本发明实施例对此可不做具体限定。
另外，作为一种优选方案，Controller根据映射关系得到当前性能参数对应的切换顺序后，先判断各转发节点是否已完成新的转发表的安装，并在确保均完成安装之后，再按照切换顺序控制各转发节点进行流量切换。或者，作为一种实现方式，Controller还可先判断各转发节点是否已完成新的转发表的安装，并在确保均完成安装之后，再计算当前性能参数对应的切换顺序，对此，本发明实施例可不做具体限定。需要说明的是，作为Controller判断是否均完成安装的一种示例，可预设一个等待时长，并在Controller向转发节点下发新的转发表后开始计时，到达等待时长即可判定各转发节点已完成新的转发表的安装；或者，Controller还可接收转发节点反馈的表示安装完成的消息，并以此判定转发节点是否完成新的转发表的安装。当然，在应用过程中，还可根据实际工况采用其它方式使Controller明确下发切换指令的时机，本发明实施例对此亦不做具体限定。
步骤103，按照所述切换顺序向各转发节点下发切换指令，以控制各转发节点有序的进行流量切换。
经步骤102计算得到当前性能参数对应的切换顺序后，Controller即可按照该切换顺序控制各转发节点有序的进行流量切换，避免切换过程中出现链路拥塞，保证网络性能。
如上文所举示例中，若从图1所示旧拓扑结构切换到新拓扑结构，按照本发明实施例方案计算得到的迁移顺序可体现为下表3所示。
表3
x<sub>n,i</sub> 1 2 3 4
A 1 0 - -
B 1 0 - -
C 1 0 - -
D 0 1 - -
根据表3中xn,i的取值可知，对于切换组S1(即i＝1)来说，其包含A、B、C三个转发节点，即，可控制这三个节点同时进行流量切换；切换组S2包含一个转发节点D，即，切换组S1完成切换后可继续控制节点D进行流量切换。具体地，表3所示结果可表示为S1＝{ABC}、S2＝{D}，对应地，在Controller按照表3所示顺序进行流量切换的过程中，若S1完成了切换，且S2未进行切换，则计算得到的链路利用率示意图可参见图4所示。由图中可以看出，每条链路的链路利用率均未超出预设值1，也就是说，网络中不存在出现拥塞现象的链路。
由上述示例可知，本发明实施例中Controller会按照计算得出的切换顺序依次控制各转发节点切换到新拓扑结构下的转发表，具体可表现为：归属于同一切换组的转发节点，同步进行流量切换；不同切换组之间，按照顺序依次进行流量切换。在这个过程中，为了进一步确保按序切换时能达到本发明实施例的预设效果(即不出现链路拥塞)，可在确定当前组完成切换后，再控制下一组开始进行流量切换。对应于此，本发明实施例提供了如下两种向转发节点下发切换指令的方式，下面一一进行解释说明。
方式一，根据指令判断切换完成与否。具体过程为：首先，按照所述切换顺序向当前转发节点下发所述切换指令；其次，接收所述当前转发节点发送的切换完成指令，若按照所述切换顺序还存在未切换的转发节点，则继续向该未切换的转发节点下发所述切换指令。
如步骤102计算获得切换组的切换顺序为：S1、S2、…、Sj、Sj+1、…、Sn，则在Controller向切换组S1包含的转发节点下发切换指令后，开始等待接收这些转发节点反馈的切换完成指令，如果接收到S1包含的所有切换节点反馈的切换完成指令，则可判定S1已完成流量切换，继续判断后续是否还有未切换的组，经判断还存在S2，Controller则继续向S2包含的转发节点下发切换指令，并等待接收该组内转发节点反馈的切换完成指令，如此循环往复，直至接收到Sn包含的所有切换节点反馈的切换完成指令，判定不再有未切换的组，完成了网络中所有转发节点的流量切换。
作为一种示例，可按照如下TLV(Type,Length,Value)格式定义切换指令和切换完成指令的消息格式：
(1)切换指令
其中，Type＝Switch表示的是消息类型，指示本消息为控制转发节点进行流量切换的信号；Length表示该TLV的长度；Node ID表示转发节点身份信息。
如此，在上述切换指令的作用下，指令中指示的转发节点在接收到本切换指令后，即可切换以其为源节点的所有流量。
(2)切换完成指令
其中，Type＝Switch_Finish表示的是消息类型，指示本消息为转发节点完成切换的信号；Length表示该TLV的长度；Node ID表示转发节点身份标识。
如此，在上述切换完成指令的作用下，Controller就能明确哪个转发节点已完成流量切换。
方式二，根据时间判断切换完成与否。具体过程为：首先，按照所述切换顺序向当前转发节点下发所述切换指令，并开始计时；其次，若计时到达预设时间，且按照所述切换顺序还存在未切换的转发节点，则继续向该转发节点下发所述切换指令，并开始计时。
如步骤102计算获得切换组的切换顺序为：S1、S2、…、Sj、Sj+1、…、Sn，则在Controller向切换组S1包含的转发节点下发切换指令后，开始计时(作为一种实现方式，可启动一个定时器，或者启动计数器等，本发明实施例对此可不做具体限定)，如果到达预设时间，则判定S1已完成流量切换，可继续判断后续是否还有未切换的组，经判断还存在S2，Controller则继续向S2包含的转发节点下发切换指令，并开始计时判断是否到达预设时间，如此循环往复，直至向Sn包含的所有转发节点下发切换指令且判断网络中不再有未切换的组，可判定完成了网络中所有转发节点的流量切换。
综上，对本发明实施例方案进行了解释说明，在需要进行流量切换时，Controller可根据网络的当前性能参数以及预建的映射关系，确定出网络中转发节点的切换顺序，并依序对转发节点进行流量切换。如此，就可有条理的进行流量切换，有效避免切换过程中出现链路拥塞。
在上文实施例1的基础上，本发明实施例还提供了流量切换方法实施例2，具体可参见图5所示流程图，可包括以下步骤：
步骤201，建立网络性能参数与转发节点切换顺序之间的映射关系，所述网络性能参数包括切换前链路利用率和切换后链路利用率。
步骤202，在需要进行流量切换时，获取网络的当前性能参数，并根据所述映射关系确定所述当前性能参数对应的切换顺序。
步骤203，判断是否根据所述映射关系确定出了所述当前性能参数对应的切换顺序，如果是，则执行步骤204；如果否，则执行步骤205。
步骤204，按照所述切换顺序向各转发节点下发切换指令，以控制各转发节点有序的进行流量切换。
步骤205，禁止进行流量切换，并返回执行步骤202，继续尝试确定当前性能参数对应的切换顺序。
本实施例2针对的是网络流量整体水平较高的场景，在这种场景下，利用本发明实施例方案可能无法得到当前性能参数对应的切换顺序，即模型无解，此时，Controller判定当前不适合进行流量切换，可返回尝试重新确定切换顺序，也可等待一段时间或待网络流量下降后，再尝试按照本发明实施例方案确定切换顺序。也就是说，本发明实施例还可根据计算结果对网络拥塞提前预警，并在无论按何种顺序切换流量均会造成链路拥塞的情况下，避免任何切换操作，节省控制资源。
相对于此，现有技术中的全部切换、单点切换均无法提前预警，只有在切换过程中发现链路拥塞严重时，才能知晓当前不适合进行流量切换；此时，为了在一定程度上保证网络性能，Controller会控制已完成流量切换的转发节点回退至切换前使用的转发表。也就是说，现有技术的切换方案不仅可能会加重网络拥塞，还会造成Controller控制资源的浪费。
与图3所示方法相对应地，本发明实施例还提供了一种流量切换装置，可理解为上文中的Controller。参见图6所示示意图，流量切换装置可包括：
映射关系建立单元301，用于建立网络性能参数与转发节点切换顺序之间的映射关系，所述网络性能参数包括切换前链路利用率和切换后链路利用率；
性能参数获取单元302，用于在需要进行流量切换时，获取网络的当前性能参数；
切换顺序确定单元303，用于根据所述映射关系确定所述当前性能参数对应的切换顺序；
发送单元304，用于按照所述切换顺序向各转发节点下发切换指令，以控制各转发节点有序的进行流量切换。
为了避免流量切换过程中出现链路拥塞现象，本发明实施例先预建网络性能参数与节点切换顺序之间的映射关系，然后在确定需要进行流量切换时，利用实时获取的网络当前性能参数、预建映射关系，得到各切换节点之间的切换顺序。如此，各节点在本发明实施例流量切换装置的控制下，按序完成流量切换，就可保证切换过程中链路利用率不会超出预设值，也即不会出现链路拥塞现象。
优选的，本发明实施例中的映射关系建立单元可包括：
切换组划分单元，用于将各转发节点划分到不同切换组，且每个转发节点仅归属于一个切换组；
切换组顺序确定单元，用于根据切换过程中链路利用率的增加量，确定各切换组的切换顺序，所述增加量与所述切换前链路利用率之和不大于预设值；
转发节点顺序确定单元，用于根据切换组的切换顺序确定各转发节点的切换顺序。
具体地，所述切换组顺序确定单元按照以下方式确定各切换组的切换顺序：
目标函数：min Z；
约束条件：
其中，Z表示切换组个数；N表示转发节点个数；M表示链路条数；xn,i表示转发节点n归属于第i个切换组；yi表示第i个切换组是否为空集；se表示链路e的切换前链路利用率；cn,e表示转发节点n对链路e的链路利用率的改变量；tn,e表示转发节点n对链路e的链路利用率的增加量。
优选的，本发明实施例中的性能参数获取单元可包括：
收集单元，用于收集网络在预定时间段内的流量信息；
计算单元，用于根据所述流量信息与切换前使用的旧转发表计算所述切换前链路利用率，并根据所述流量信息与切换后使用的新转发表计算所述切换后链路利用率。
其中，收集流量信息的过程、计算切换前后链路利用率的过程可参见上文方法实施例所做介绍，此处不再赘述。
进一步地，为了确保按序切换时能达到本发明实施例的预设效果(即不出现链路拥塞)，可在确定当前组完成切换后，再控制下一组开始进行流量切换。对应于此，本发明实施例提供了发送单元的两种优选构成方案，下面一一进行解释说明。
方案一，本发明实施例中的发送单元可包括：
发送子单元，用于按照所述切换顺序向当前转发节点下发所述切换指令；
接收单元，用于接收所述当前转发节点发送的切换完成指令，若按照所述切换顺序还存在未切换的转发节点，则通知所述发送子单元继续向该未切换的转发节点下发所述切换指令。
方案二，本发明实施例中的发送单元可包括：
发送子单元，用于按照所述切换顺序向当前转发节点下发所述切换指令；
计时单元，用于在所述发送子单元下发所述切换指令后开始计时，若计时到达预设时间，且按照所述切换顺序还存在未切换的转发节点，则通知所述发送子单元继续向该未切换的转发节点下发所述切换指令，并开始计时。
与上文图6所示方法相对应地，本发明实施例还提供了流量切换装置实施例2，具体可参见图7所示结构示意图，可包括：
映射关系建立单元401，用于建立网络性能参数与转发节点切换顺序之间的映射关系，所述网络性能参数包括切换前链路利用率和切换后链路利用率；
性能参数获取单元402，用于在需要进行流量切换时，获取网络的当前性能参数；
切换顺序确定单元403，用于根据所述映射关系确定所述当前性能参数对应的切换顺序；
发送单元404，用于在所述切换顺序确定单元确定出所述当前性能参数对应的切换顺序时，按照所述切换顺序向各转发节点下发切换指令，以控制各转发节点有序的进行流量切换。
禁止切换单元405，用于在所述切换顺序确定单元未确定出所述当前性能参数对应的切换顺序时，禁止进行流量切换，直至所述切换顺序确定单元能确定出所述当前性能参数对应的切换顺序为止。
本实施例中，若切换顺序确定单元未确定出当前性能参数对应的切换顺序，则可判定网络流量整体水平较高，不适合进行流量切换，此时，可通知禁止切换单元不做任何切换操作，直至能够确定出切换顺序时为止。如此，就可根据切换顺序确定单元输出的结果提前对网络拥塞做出预警，避免不必要的切换操作，节省控制资源。
具体地，判断切换顺序确定单元是否确定出当前性能参数对应的切换顺序的动作，可由切换顺序单元自身实现，并根据判断结果控制发送单元或禁止切换单元进行后续处理。或者，还可在切换顺序确定单元的输出设置一个判断单元，由判断单元识别切换顺序确定单元输入的结果具体是什么，进而根据识别结果控制发送单元或禁止切换单元进行后续处理。对此，本发明实施例可不做具体限定，可根据实际应用情况而定。
进一步地，本发明实施例还提供了流量切换装置的硬件构成。参见图8所示示意图，可包括至少一个处理器(例如CPU)，至少一个网络接口或者其它通信接口，存储器，和至少一个通信总线，用于实现这些装置之间的连接通信。处理器用于执行存储器中存储的可执行模块，例如计算机程序。存储器可能包含高速随机存取存储器(RAM：Random AccessMemory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个网络接口(可以是有线或者无线)实现该系统网关与至少一个其它网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
在一些实施方式中，存储器存储了程序指令，处理器用于根据这些程序指令执行以下步骤：
建立网络性能参数与转发节点切换顺序之间的映射关系，所述网络性能参数包括切换前链路利用率和切换后链路利用率；
在需要进行流量切换时，获取网络的当前性能参数，并根据所述映射关系确定所述当前性能参数对应的切换顺序；
按照所述切换顺序向各转发节点下发切换指令，以控制各转发节点有序的进行流量切换。
优选的，处理器可按照以下步骤建立所述映射关系：
将各转发节点划分到不同切换组，且每个转发节点仅归属于一个切换组；
根据切换过程中链路利用率的增加量，确定各切换组的切换顺序，所述增加量与所述切换前链路利用率之和不大于预设值；
根据切换组的切换顺序确定各转发节点的切换顺序。
优选的，处理器可按照以下方式确定各切换组的切换顺序：
目标函数：min Z；
约束条件：
其中，Z表示切换组个数；N表示转发节点个数；M表示链路条数；xn,i表示转发节点n归属于第i个切换组；yi表示第i个切换组是否为空集；se表示链路e的切换前链路利用率；cn,e表示转发节点n对链路e的链路利用率的改变量；tn,e表示转发节点n对链路e的链路利用率的增加量。
优选的，处理器可按照以下步骤获取所述当前性能参数：
收集网络在预定时间段内的流量信息；
根据所述流量信息与切换前使用的旧转发表计算所述切换前链路利用率，并根据所述流量信息与切换后使用的新转发表计算所述切换后链路利用率。
优选的，处理器可按照以下步骤向各转发节点下发切换指令：
按照所述切换顺序向当前转发节点下发所述切换指令；
接收所述当前转发节点发送的切换完成指令，若按照所述切换顺序还存在未切换的转发节点，则继续向该未切换的转发节点下发所述切换指令。
优选的，处理器可按照以下步骤向各转发节点下发切换指令：
按照所述切换顺序向当前转发节点下发所述切换指令，并开始计时；
若计时到达预设时间，且按照所述切换顺序还存在未切换的转发节点，则继续向该未切换的转发节点下发所述切换指令，并开始计时。
优选的，处理器还可执行以下步骤：
若根据所述映射关系未确定出所述当前性能参数对应的切换顺序，则禁止进行流量切换，直至能确定出所述当前性能参数对应的切换顺序为止。
本发明方案可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序单元。一般地，程序单元包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明方案，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序单元可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种流量切换方法，其特征在于，所述方法包括：
建立网络性能参数与转发节点切换顺序之间的映射关系，所述网络性能参数包括切换前链路利用率和切换后链路利用率；
在需要进行流量切换时，获取网络的当前性能参数，并根据所述映射关系确定所述当前性能参数对应的切换顺序；
按照所述切换顺序向各转发节点下发切换指令，以控制各转发节点有序的进行流量切换；
所述建立网络性能参数与转发节点切换顺序之间的映射关系，包括：
将各转发节点划分到不同切换组，且每个转发节点仅归属于一个切换组；
根据切换过程中链路利用率的增加量，确定各切换组的切换顺序，所述增加量与所述切换前链路利用率之和不大于预设值；
根据切换组的切换顺序确定各转发节点的切换顺序。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照以下方式确定各切换组的切换顺序：
目标函数：min Z；
约束条件：
其中，Z表示切换组个数；N表示转发节点个数；M表示链路条数；xn,i表示转发节点n归属于第i个切换组；yi表示第i个切换组是否为空集；se表示链路e的切换前链路利用率；cn,e表示转发节点n对链路e的链路利用率的改变量；tn,e表示转发节点n对链路e的链路利用率的增加量。
3.根据权利要求1～2任一项所述的方法，其特征在于，所述获取网络的当前性能参数，包括：
收集网络在预定时间段内的流量信息；
根据所述流量信息与切换前使用的旧转发表计算所述切换前链路利用率，并根据所述流量信息与切换后使用的新转发表计算所述切换后链路利用率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照所述切换顺序向各转发节点下发切换指令，包括：
按照所述切换顺序向当前转发节点下发所述切换指令；
接收所述当前转发节点发送的切换完成指令，若按照所述切换顺序还存在未切换的转发节点，则继续向该未切换的转发节点下发所述切换指令。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照所述切换顺序向各转发节点下发切换指令，包括：
按照所述切换顺序向当前转发节点下发所述切换指令，并开始计时；
若计时到达预设时间，且按照所述切换顺序还存在未切换的转发节点，则继续向该未切换的转发节点下发所述切换指令，并开始计时。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若根据所述映射关系未确定出所述当前性能参数对应的切换顺序，则禁止进行流量切换，直至能确定出所述当前性能参数对应的切换顺序为止。
7.一种流量切换装置，其特征在于，所述装置包括：
映射关系建立单元，用于建立网络性能参数与转发节点切换顺序之间的映射关系，所述网络性能参数包括切换前链路利用率和切换后链路利用率；性能参数获取单元，用于在需要进行流量切换时，获取网络的当前性能参数；
切换顺序确定单元，用于根据所述映射关系确定所述当前性能参数对应的切换顺序；
发送单元，用于按照所述切换顺序向各转发节点下发切换指令，以控制各转发节点有序的进行流量切换；所述映射关系建立单元包括：
切换组划分单元，用于将各转发节点划分到不同切换组，且每个转发节点仅归属于一个切换组；
切换组顺序确定单元，用于根据切换过程中链路利用率的增加量，确定各切换组的切换顺序，所述增加量与所述切换前链路利用率之和不大于预设值；
转发节点顺序确定单元，用于根据切换组的切换顺序确定各转发节点的切换顺序。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述切换组顺序确定单元按照以下方式确定各切换组的切换顺序：
目标函数：min Z；
约束条件：
其中，Z表示切换组个数；N表示转发节点个数；M表示链路条数；xn,i表示转发节点n归属于第i个切换组；yi表示第i个切换组是否为空集；se表示链路e的切换前链路利用率；cn,e表示转发节点n对链路e的链路利用率的改变量；tn,e表示转发节点n对链路e的链路利用率的增加量。
9.根据权利要求7～8任一项所述的装置，其特征在于，所述性能参数获取单元包括：
收集单元，用于收集网络在预定时间段内的流量信息；
计算单元，用于根据所述流量信息与切换前使用的旧转发表计算所述切换前链路利用率，并根据所述流量信息与切换后使用的新转发表计算所述切换后链路利用率。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述发送单元包括：
发送子单元，用于按照所述切换顺序向当前转发节点下发所述切换指令；
接收单元，用于接收所述当前转发节点发送的切换完成指令，若按照所述切换顺序还存在未切换的转发节点，则通知所述发送子单元继续向该未切换的转发节点下发所述切换指令。
11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述发送单元包括：
发送子单元，用于按照所述切换顺序向当前转发节点下发所述切换指令；
计时单元，用于在所述发送子单元下发所述切换指令后开始计时，若计时到达预设时间，且按照所述切换顺序还存在未切换的转发节点，则通知所述发送子单元继续向该未切换的转发节点下发所述切换指令，并开始计时。
12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
禁止切换单元，用于在所述切换顺序确定单元未确定出所述当前性能参数对应的切换顺序时，禁止进行流量切换，直至所述切换顺序确定单元能确定出所述切换顺序为止。
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