CN105703976B - 一种交换机端口状态的监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种交换机端口状态的监控方法，属于通信技术领域，本发明要解决的技术问题为如何能够确保在SDN架构下，实时调整交换机端口的配置，采用的技术方案为：该方法包括如下步骤：(1)、交换机M在时隙t内将更新的端口P信息传输给SDN控制器；(2)、SDN控制器计算端口P的地址数占用率n和流量速率占用率r；(3)、SDN控制器综合端口P的状态，设绑定地址数的影响因子为α，流量速率的影响因子为β，计算端口P综合影响系数C＝αn+βr；(4)、根据网络特征预设绑定地址数的影响因子的阀值为和流量速率的影响因子的阀值为(5)、判断综合影响系数C的值是否大于绑定地址数的影响因子的阀值。

Description

一种交换机端口状态的监控方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体地说是一种交换机端口状态的监控方法。
背景技术
随着以OpenFlow为基础的软件定义网络(Software Defined Networking，SDN)的发展，网络虚拟化技术采用集中式的控制方式，将网络设备的控制面与数据面分离，易于资源的灵活调度。其中，SDN控制器以软件的形式进行拓扑管理、流量控制等功能，实现网络的自动化管理；OpenFlow交换机按照SDN控制器的指令转发数据包到目的地即可。
为了提高SDN网络的可靠性，可通过SDN控制器实时监控交换机的端口状态，根据交换机的各项端口状态，实现网络故障预警分析，动态调整端口分配方案。交换机内每个端口的流量速率都有限制，一般采用端口流量控制来预防端口阻塞的发生；同时交换机可以动态学习MAC地址，在MAC地址老化时间内每个端口可绑定的地址数是有限的。因此需要综合考虑交换机的各项端口状态，得到最切合实际的监控方案才能实现实时调整交换机端口的配置。
专利号为CN 104065531A专利文献公开了一种交换机端口监控系统，包括交换机和终端设备，所述终端设备通过交换机端口连接内网，还包括采用C/S架构的客户端和服务器，所述服务器内建立包括终端设备MAC信息和终端设备运行维护台账的数据库，所述客户端通过服务器与交换机通讯，所述客户端读取交换机端口实时绑定的终端设备MAC信息，将终端设备MAC信息与服务器的数据库中的终端设备运行维护台账进行对比，若未能查找到与某终端设备MAC信息对应的终端设备运行维护台账，则将绑定该终端设备MAC信息的交换机端口从内网断开；若未能查找到与数据库中的某终端设备运行维护台账对应的终端设备MAC信息，则将该终端设备MAC信息与交换机空闲端口绑定。但是该专利不能解决在SDN架构下，实时调整交换机端口配置的问题，同时该专利还存在成本高、操作复杂、准确性低等缺点。
由此可见，如何能够确保在SDN架构下，实时调整交换机端口的配置是目前现有技术中存在的技术问题。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种交换机端口状态的监控方法，来解决如何能够确保在SDN架构下，实时调整交换机端口的配置的问题。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种交换机端口状态的监控方法，该方法包括如下步骤：
(1)、交换机M在时隙t内将更新的端口P信息传输给SDN控制器；
(2)、SDN控制器计算端口P的地址数占用率n和流量速率占用率r；
(3)、SDN控制器综合端口P状态，设绑定地址数的影响因子为α，流量速率的影响因子为β，计算端口P综合影响系数C＝αn+βr；
(4)、根据网络特征预设绑定地址数的影响因子的阀值为和流量速率的影响因子的阀值为
(5)、判断综合影响系数C的值是否大于绑定地址数的影响因子的阀值
①、若是，则执行步骤(6)；
②、若不是，则执行步骤(7)；
(6)、SDN控制器关闭端口P的动态地址学习功能；
(7)、判断综合影响系数C的值是否大于流量速率的影响因子的阀值
①、若是，则执行步骤(8)；
②、若不是，则执行步骤(9)；
(8)、SDN控制器开启端口P的流量控制功能；
(9)、更新交换机M端口P的配置信息。
其中，SDN控制器是软件定义网络(SDN)中的应用程序，负责流量控制以确保智能网络。SDN控制器是基于如OpenFlow等协议的，允许服务器告诉交换机向哪里发送数据包。
时隙是电路交换汇总信息传送的最小单位。Timeslot(时隙)专用于某一个单个通道的时隙信息的串行自复用的一个部分。在T1和E1服务中，一个时隙通常是指一个64kbps的通道。
作为优选，所述步骤(2)中SDN控制器计算端口P的地址数占用率n和流量速率占用率r的步骤如下：
(ⅰ)、在规定的MAC地址老化时间Ta内，端口P可绑定的地址数上限为Nth，当前时隙t内已绑定的地址数为nP；
(ⅱ)、端口P的流量控制默认为关闭状态，且其流量速率上限为Rth，当前时隙t内的流量速率为rP；
(ⅲ)、端口P在时隙t内，地址数占用率为n＝nP/Nth，流量速率占用率为r＝rP/Rth。
其中，MAC地址(Media Access Control或者Medium Access Control地址)，意译为媒体访问控制，或称为物理地址、硬件地址，用来定义网络设备的位置。在OSI模型中，第三层网络层负责IP地址，第二层数据链路层则负责MAC地址。因此一个主机会有一个MAC地址，而每个网络位置会有一个专属于它的IP地址。
作为优选，所述步骤(3)中的绑定地址数的影响因子α的取值范围为0-1。
作为优选，所述步骤(3)中的流量速率的影响因子β的取值范围为0-1。
作为优选，所述步骤(6)中SDN控制器关闭端口P的动态地址学习功能的同时，将学习到的新地址绑定到综合影响系数C较小的端口上，以此均衡网络资源。
作为优选，所述步骤(8)中SDN控制器开启端口P的流量控制功能时，若检测到在连续的nt个时隙t内综合影响系数C的值未有明显降低趋势，则清空此端口绑定的MAC地址，防止拥塞的持续。
本发明的一种交换机端口状态的监控方法具有以下优点：
1、本发明的SDN控制器通过交换机M的反馈信息，实时监控每端口P的流量速率状态以及已绑定的动态MAC地址数，根据这两项状态的占用率得到综合影响系数C，将综合影响系数C和设定的阈值和阀值作比较，最后通过SDN控制器动态调整端口配置方案，达到合理使用网络资源的目的；
2、本发明为了提高SDN网络的可靠性，合理使用网络中交换机M的各项资源，其中为了避免发生端口流量拥塞，合理管理交换机M的端口状态；由于交换机M每个端口都有流量速率限制，同时在MAC地址老化时间内每个端口可绑定的动态地址数是有限的，因此综合这两项状态，通过SDN控制器动态调整交换机M端口配置策略，例如，是否开启端口流量控制功能，是否需要限制端口的动态MAC地址学习功能，达到实时监控交换机端口状态的目的；
3、本发明综合考虑与交换机M端口绑定的地址数和流量速率状态，通过SDN控制器动态调整交换机M端口的使用策略，达到合理使用网络资源的目的；通过监控交换机M每端口绑定的MAC地址数和流量速率，达到动态调整交换机端口配置的目的；
4、本发明交换机M的总端口数为N，除去绑定静态MAC地址的端口外，其余端口均可用于绑定动态MAC地址；SDN控制器通过交换机M的反馈消息得到每个端口的实时流量速率以及已绑定的地址数目，综合这两项状态信息，为了防止拥塞的发生，SDN控制器决定是否开启该端口的流量控制功能；若该端口达到最大绑定地址数，则需要限制其动态地址学习功能，同时把学习到的新地址分配到别的端口上。
由此可见，本发明具有设计合理、结构简单、使用方便、一物多用等特点，因而，具有很好的推广使用价值。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图1为一种交换机端口状态的监控方法的流程框图。
具体实施方式
参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种交换机端口状态的监控方法作以下详细地说明。
实施例1：
如附图1所示，本发明的一种交换机端口状态的监控方法，该方法包括如下步骤：
(1)、交换机M在时隙t内将更新的端口P信息传输给SDN控制器；
(2)、SDN控制器计算端口P的地址数占用率n和流量速率占用率r；
(ⅰ)、在规定的MAC地址老化时间Ta内，端口P可绑定的地址数上限为Nth，当前时隙t内已绑定的地址数为nP；
(ⅱ)、端口P的流量控制默认为关闭状态，且其流量速率上限为Rth，当前时隙t内的流量速率为rP；
(ⅲ)、端口P在时隙t内，地址数占用率为n＝nP/Nth，流量速率占用率为r＝rP/Rth。
(3)、若端口P发生拥塞，则需要开启其流量控制功能；若端口P绑定的地址数达到上限，则需要关闭其动态地址学习功能；SDN控制器综合端口P的这两项状态，设绑定地址数的影响因子为α，流量速率的影响因子为β，计算端口P综合影响系数C＝αn+βr；
(4)、根据网络特征预设绑定地址数的影响因子的阀值为和流量速率的影响因子的阀值为
(5)、判断综合影响系数C的值是否大于绑定地址数的影响因子的阀值
①、若是，表明端口P已接近可绑定地址数的上限，则执行步骤(6)；
②、若不是，则执行步骤(7)；
(6)、SDN控制器关闭端口P的动态地址学习功能，同时将学习到的新地址绑定到综合影响系数C较小的端口上。；
(7)、判断综合影响系数C的值是否大于流量速率的影响因子的阀值
①、若是，表明端口P发生拥塞，则执行步骤(8)；
②、若不是，则执行步骤(9)；
(8)、SDN控制器开启端口P的流量控制功能，若检测到在连续的nt个时隙t内综合影响系数C的值没有明显降低的趋势，则清空此端口绑定的MAC地址，防止拥塞的持续发生；
(9)、更新交换机M端口P的配置信息。
实施例2：
本发明的一种交换机端口状态的监控方法,包括如下步骤：
(1)、交换机M在时隙t内将更新的端口信息反馈给SDN控制器，其中：
①、在规定的MAC地址老化时间Ta内，端口P可绑定的地址数上限为Nth，当前时隙t内已绑定的地址数为nP；
②、端口P的流量控制默认为关闭状态，且其流量速率上限为Rth，当前时隙t内的流量速率为rP；
③、综上所述，端口P在时隙t内，地址数占用率为n＝nP/Nth，流量速率占用率为r＝rP/Rth；
(2)、SDN控制器综合端口P的上述两项状态，设绑定地址数的影响因子为α(0＜α＜1),流量速率的影响因子为β(0＜β＜1)，则其综合影响系数为C＝αn+βr，其中：
①、可以根据网络特征来设定α和β的值，例如，若交换机M所在系统用户需求的流量速率大，则可增加β值来提高流量速率所占的权重，提前预防拥塞的发生；
②、若综合影响系数C大于阈值表明端口P已接近可绑定地址数的上限，SDN控制器关闭端口P的动态地址学习功能，同时将学习到的新地址绑定到综合影响系数C较小的端口上，以此均衡网络资源；
③、若综合影响系数C大于阈值表明端口P发生拥塞，SDN控制器开启端口P的流量控制功能，若检测到在连续的10个时隙t内系数C没有明显降低的趋势，则清空此端口绑定的MAC地址，防止拥塞的持续发生。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的两种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (3)

1.一种交换机端口状态的监控方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)、交换机M在时隙t内将更新的端口P信息传输给SDN控制器；
(2)、SDN控制器计算端口P的地址数占用率n和流量速率占用率r；其中，SDN控制器计算端口P的地址数占用率n和流量速率占用率r的步骤如下：
(ⅰ)、在规定的MAC地址老化时间Ta内，端口P可绑定的地址数上限为Nth，当前时隙t内已绑定的地址数为nP；
(ⅱ)、端口P的流量控制默认为关闭状态，且其流量速率上限为Rth，当前时隙t内的流量速率为rP；
(ⅲ)、端口P在时隙t内，地址数占用率为n＝nP/Nth，0≦n≤1；流量速率占用率为r＝rP/Rth，0≦r≤1；
(3)、SDN控制器综合端口P的状态，设绑定地址数的影响因子为α，流量速率的影响因子为β，计算端口P综合影响系数C＝αn+βr；其中，0＜α＜1，0＜β＜1；
(4)、根据网络特征预设绑定地址数的影响因子的阀值为和流量速率的影响因子的阀值为其中，
(5)、判断综合影响系数C的值是否大于绑定地址数的影响因子的阀值
①、若是，则执行步骤(6)；
②、若不是，则执行步骤(7)；
(6)、SDN控制器关闭端口P的动态地址学习功能；
(7)、判断综合影响系数C的值是否大于流量速率的影响因子的阀值
①、若是，则执行步骤(8)；
②、若不是，则执行步骤(9)；
(8)、SDN控制器开启端口P的流量控制功能；
(9)、更新交换机M端口P的配置信息。
2.根据权利要求1所述的一种交换机端口状态的监控方法，其特征在于：所述步骤(6)中SDN控制器关闭端口P的动态地址学习功能的同时，将学习到的新地址绑定到综合影响系数C较小的端口上。
3.根据权利要求1所述的一种交换机端口状态的监控方法，其特征在于：所述步骤(8)中SDN控制器开启端口P的流量控制功能时，若检测到在连续的nt个时隙t内综合影响系数C的值未有明显降低趋势，则清空此端口绑定的MAC地址。
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