CN108880918A - 一种sdn多控制器负载均衡方法及系统 - Google Patents

一种sdn多控制器负载均衡方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种SDN多控制器负载均衡方法及系统。该方法包括：利用商品的拍卖机制，参与拍卖的未过载的从控制器对过载的从控制器待迁移的交换机进行报价；过载的从控制器选择使其自身收益最大的未过载的从控制器作为目标控制器；主控制器控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。可见，由于本发明实施例中，在所述过载的从控制器选择目标从控制器之前，各个未过载的从控制器已经分析了所述待迁移的交换机迁移到所述未过载的从控制器之后，其各个未过载的从控制器是否过载的问题，进而避免在将过载控制器的需要迁移的交换机迁移到目标控制器后，导致目标控制器过载的问题。

Description

一种SDN多控制器负载均衡方法及系统
技术领域
本发明涉及计算机网络管理技术领域，特别是涉及一种SDN多控制器负载均衡方法及系统。
背景技术
SDN(Software Defined Network，软件定义网络)是一种基于软件可编程的网络架构，核心理念是将传统网络的控制平面和数据转发平面进行分离。SDN作为一种新型的网络架构，已经成为世界范围内的研究热点。
在现有的SDN网络结构中，控制平面处于支配和管理数据平面的地位，也被称为“网络操作系统”，其在SDN的发展中扮演着越来越重要的角色。然而，伴随网络规模的增大和数据信息传输量的增多，SDN也面临着新的问题，比如当网络较大，底层数据平面交换机较多时，发往控制器的控制流数目也会显著增多；当网络中控制平面控制器面临超出其能力的较大信息流时，控制器会成为网络中一个或数个低效的节点，降低整个网络的传输效率等等。
为了解决该问题，出现了多控制器负载均衡技术，采用交换机迁移的方式来调节各控制器的负载情况，提高网络的性能。目前常用的多控制器负载均衡技术的主要思想是，控制器检测到自身过载时，从自身控制的交换机中确定需要迁移的交换机，并选择负载最小的控制器作为迁移目标控制器，将需要迁移的交换机迁移到迁移目标控制器。
显然，现有的多控制器负载均衡技术的缺点在于，没有考虑到过载控制器负载迁移后迁移目标控制器的负载情况，也没有考虑多个控制器同时发生过载的情况，不仅造成了将需迁移的交换机迁移到目标控制器后有可能导致目标控制器因此过载的情况，而且有可能出现多个过载控制器将需迁移交换机迁移至同一个目标控制器进而导致目标控制器过载的情况，降低了多控制器负载均衡效率。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种SDN多控制器负载均衡方法及系统，以避免在将过载控制器的需要迁移的交换机迁移到目标控制器后，导致目标控制器过载的问题。
具体技术方案如下：
第一方面，提供了一种SDN多控制器负载均衡方法，应用于负载均衡系统，所述负载均衡系统包括：一个主控制器、多个从控制器和每个从控制器所连接的交换机，该方法包括：
从控制器检测到自身过载时，选择待迁移的交换机的标识信息上报给主控制器；
主控制器记录待迁移的交换机的标识信息，并向所述过载的从控制器发送未过载的从控制器的标识信息；
所述过载的从控制器向各个未过载的从控制器发送拍卖请求，所述拍卖请求中包含：待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率；
所述各个未过载的从控制器，根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，判断是否参与拍卖；
参与拍卖的未过载的从控制器，根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定针对所述待迁移的交换机的报价并将报价发送所述过载的从控制器，所述报价是按照预设算法计算出来的有益程度；
所述过载的从控制器，选择报价最高的未过载的从控制器作为目标从控制器，并将目标从控制器的标识信息上报给主控制器；
所述主控制器控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。
进一步的，所述主控制器维护两个信息表，包含：全局负载信息表和切换列表；所述全局负载信息表内包含各个从控制器的负载状态；所述切换列表内包含过载的从控制器、待迁移的交换机、目标从控制器之间的映射关系；
所述主控制器在接收到所述过载的从控制器上报的待迁移的交换机的标识信息后，在所述负载信息表中记录所述过载的从控制器的过载状态，查询所述负载信息表获得未过载的从控制器的标识信息，并将查询到的未过载的从控制器的标识信息下发给所述过载的从控制器；
所述主控制器在接收到所述过载的从控制器发送的待迁移的交换机后，将所述过载的从控制器发送的待迁移的交换机的标识信息存储在切换列表中；
所述主控制器在接收到过载的从控制器上报的目标从控制器标识信息后，将切换列表中目标从控制器的信息更新为所述过载的从控制器发送的目标从控制器的标识信息，主控制器按照切换列表中的记录，控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。
进一步的，所述从控制器检测自身过载的步骤，包括：
从控制器获取自身的资源利用率；所述资源利用率为从控制器单位时间内处理的所连接交换机的请求量与从控制器单位时间内能够处理的所连接交换机的最大请求量的比值；
从控制器根据获取的自身的资源利用率，判断所述资源利用率是否满足预设过载阈值；
若是，则所述从控制器为过载的从控制器；
所述过载的从控制器选择待迁移的交换机上报给主控制器的步骤，包括：
所述过载的从控制器根据各个交换机的平均请求速率和所述交换机向连接的过载的从控制器发送平均请求速率的往返时间，计算各个交换机的价值；所述交换机的价值用于表示交换机的负载综合度；
所述过载的从控制器根据所连接的各个交换机的价值，将所述各个交换机进行降序排序并生成所述排序后的交换机的集合G；其中，所述集合G中的元素为G1到Gn；
根据预设的待迁移交换机选择策略，确定待迁移的交换机的标识信息；
所述过载的从控制器将待迁移的交换机的标识信息上报给主控制器；
所述根据预设的待迁移交换机选择策略，确定待迁移的交换机的标识信息的步骤，包括：
采用如下公式确定待迁移的交换机：
其中，为所述集合G中交换机Gi的平均请求速度，M为所述过载的从控制器超出预设负载量阈值的负载量，Gi为所述集合G中过载的从控制器连接的待迁移的交换机按所述价值排序后的编号，Gi＝Sj，i和j的取值可以为1，...，n，G1为所述过载的从控制器连接的待迁移的交换机中价值最大的交换机；Gn为所述过载的从控制器连接的待迁移的交换机中价值最小的交换机。
进一步的，所述过载的从控制器根据各个交换机的平均请求速率和所述交换机向连接的过载的从控制器发送平均请求速率的往返时间，计算各个交换机的价值的步骤，包括：
采用如下公式计算各个交换机的价值：
其中，j是所述从控制器所连接的交换机的编号，Hj是编号为j的交换机Sj的价值，Ij是交换机Sj的平均请求速率，i是控制器的编号，Rij是过载的从控制器Ci记录的编号为j的交换机Sj发送平均请求速率到本控制器的往返时间，α和β为常数。
进一步的，所述根据获取的从控制器的资源利用率，判断所述资源利用率是否满足预设过载阈值的步骤，包括：
将所述资源利用率大于预设过载阈值的从控制器，确定为过载的从控制器。
进一步的，所述各个未过载的从控制器，根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，判断是否参与拍卖的步骤，包括：
获取所述未过载的从控制器的资源总量和已用资源量；所述资源总量是指从控制器单位时间内能够处理的所连接交换机的最大请求量，所述已用资源量为从控制器当前时刻单位时间内处理的所连接交换机的请求量；
根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定所述未过载的从控制器的剩余可用资源量；
判断所述未过载的从控制器的剩余可用资源量是否大于所述待迁移的交换机的平均请求速率；
若是，则所述未过载的从控制器参与拍卖。
进一步的，所述根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定所述未过载的从控制器的剩余可用资源量的步骤，包括：
采用如下公式计算所述剩余可用资源量：
K＝B×CT-N
其中，K为所述未过载的从控制器的剩余可用资源量，B为所述未过载的从控制器的资源总量，CT为所述从控制器的预设负载量阈值，N为所述未过载的从控制器的已用资源量。
进一步的，所述各个未过载的从控制器，根据述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定针对所述待迁移的交换机的报价的步骤，包括：
根据参与拍卖的未过载的从控制器的资源利用率，确定所述未过载的从控制器的剩余资源利用率；
生成所述未过载的从控制器对各个待迁移的交换机的报价。
进一步的，所述根据参与拍卖的未过载的从控制器的资源利用率，确定所述未过载的从控制器的剩余资源利用率的步骤，包括：
采用如下公式计算所述剩余资源利用率：
其中，是指未过载的从控制器的剩余资源利用率，Ui为未过载的从控制器的已用资源利用率；
所述生成所述未过载的从控制器对各个需要迁移的交换机的报价的步骤，包括：
采用如下公式计算所述报价：
其中，Vij为未过载的从控制器Ci对所述需要迁移的交换机Sj的报价，Ij为所述交换机Sj的平均请求速率，Rij为所述未过载的从控制器Ci记录的编号为j的交换机Sj发送平均请求速率到本控制器的往返时间。
第二方面，提供了一种负载均衡系统，所述负载均衡系统包括：一个主控制器、多个从控制器和每个从控制器所连接的交换机，其中，
所述从控制器用于检测到自身过载时，选择需要迁移的交换机的标识信息上报给主控制器；
所述主控制器用于记录需要迁移的交换机的标识信息，并向所述过载的从控制器发送未过载的从控制器的标识信息；
所述过载的从控制器用于向各个未过载的从控制器发送拍卖请求，所述拍卖请求中包含：待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率；
所述各个未过载的从控制器，用于根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，判断是否参与拍卖；
参与拍卖的未过载的从控制器，用于根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定针对所述待迁移的交换机的报价并将报价发送所述过载的从控制器，所述报价是按照预设算法计算出来的有益程度；
所述过载的从控制器，还用于选择报价最高的未过载的从控制器作为目标从控制器，并将目标从控制器的标识信息上报给主控制器；
所述主控制器还用于控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。由上述的技术方案可见，本发明实施例提供了一种SDN多控制器负载均衡方法及系统。利用商品拍卖机制，每个未过载的从控制器根据自身的负载情况和所述待迁移的交换机的平均请求速率确定其是否参与拍卖；所述参与拍卖的未过载的从控制器对过载的从控制器的待迁移的交换机进行报价；过载的从控制器选择使其自身收益最大的未过载的从控制器作为目标控制器；主控制器控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。
由于本发明实施例中，每个未过载的从控制器，根据自身的负载情况和所述待迁移的交换机的平均请求速率确定其是否参与拍卖；所述参与拍卖的未过载的从控制器对过载的从控制器的待迁移的交换机进行报价；也就是说，在所述过载的从控制器选择目标从控制器之前，各个未过载的从控制器已经分析了所述待迁移的交换机迁移到所述未过载的从控制器之后，自身是否会过载的问题，进而避免在将过载控制器的需要迁移的交换机迁移到目标控制器后，导致目标控制器过载的问题。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种SDN多控制器负载均衡方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种负载均衡系统实例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例以避免在将过载控制器的需要迁移的交换机迁移到目标控制器后，导致目标控制器过载的问题为目的，提供了一种SDN多控制器负载均衡方法及系统，以下分别进行详细说明。
下面首先对本发明实施例提供的一种SDN多控制器负载均衡方法进行介绍。
本发明实施例中的负载均衡方法是基于的商品拍卖机制进行的，简单地说，就是过载控制器将要迁移的交换机进行拍卖，未过载的控制器根据自身的资源使用状况，确定是否参加拍卖并给出报价。过载服务器根据报价来选择目标可控制器。参见图1所示，本发明实施例提供了一种SDN多控制器负载均衡方法，该方法包括以下步骤：
S101：从控制器检测到自身过载时，选择待迁移的交换机的标识信息上报给主控制器；需要说明的是，一个网络结构中存在控制平面和数据转发平面，终端用户之间的数据传输需要数据转发平面中的交换机完成，而控制平面中的控制器通过接收和处理交换机向其发送的控制信息流，从而实现支配和管理数据平面中的数据转发。每个控制器所连接交换机的个数可以相同，也可以不同，如图2所示。
由图2可知，本发明实施例中的负载均衡系统采用三层架构，C0是主控制器，C1到Cn是从控制器，S1到Sx为从控制器所连接的交换机。其中，主控制器C0连接其余所有控制器。当然，图2所示的控制器与交换机的连接方式只是众多连接方式中的一种。
通常，将控制器所连接的交换机向其发送的平均请求速率，称为本控制器的负载。换言之，用控制器所连接的交换机向其发送的平均请求速率来衡量控制器的负载程度。
本步骤中，每个从控制器按照预设的扫描周期T，周期性的检测自身的负载情况，判断其自身是否过载；如果该从控制器过载了，则说明该从控制器需要迁移部分交换机至其他未过载的从控制器上，从而实现控制器负载均衡的目的。
具体的，每个从控制器可以先获取自身的资源利用率；所述资源利用率为从控制器单位时间内处理的所连接交换机的请求量与从控制器单位时间内能够处理的所连接交换机的最大请求量的比值；
然后，从控制器根据获取的自身的资源利用率，判断所述资源利用率是否满足预设过载阈值；若所述从控制器的资源利用率大于预设过载阈值，则判定此从控制器为过载的从控制器；若所述从控制器的资源利用率小于预设过载阈值，则判定自身为未过载的从控制器，并将上述每个从控制器的负载状态上报给主控制器。
进一步的，在上述从控制器判定自身的负载状态为过载之后，所述过载的从控制器选择待迁移的交换机的标识信息上报给主控制器。
在本发明实施例中，所述交换机的标识信息可以是一切可以用于区别所述交换机的信息，如交换机的编号或名称等，这里不做具体限定。
具体的，上述过载的从控制器可以先根据各个交换机的平均请求速率和所述交换机向连接的过载的从控制器发送平均请求速率的往返时间，计算各个交换机的价值；所述交换机的价值用于表示交换机的负载综合度。
本发明实施例中，可以采用如下公式计算各个交换机的价值：
其中，j是所述从控制器所连接的交换机的编号，Hj是编号为j的交换机Sj的价值，Ij是交换机Sj的平均请求速率，i是控制器的编号，Rjj是过载的从控制器Ci记录的编号为j的交换机Sj发送平均请求速率到本控制器的往返时间，α和β为常数，α＝0.8，β＝0.2。
然后，上述过载的从控制器根据所连接的各个交换机的价值，将所述各个交换机进行降序排序并生成所述排序后的交换机的集合G；其中，所述集合G中的元素为G1到Gn。
之后，上述过载的从控制器根据预设的待迁移交换机选择策略，确定待迁移的交换机的标识信息，并将所述过载的从控制器将待迁移的交换机的标识信息上报给主控制器。
具体的，按照上述交换机的排序，从所述排序中的第一个交换机开始，依次将所述交换机的平均请求速率累加，直到所述平均请求速率求和值大于所述过载的从控制器的预设负载量阈值的负载量M为止；
上述计算过程可用如下公式表示：
其中，为所述集合G中交换机Gi的平均请求速度，M为所述过载的从控制器超出预设负载量阈值的负载量，Gi为所述集合G中过载的从控制器连接的待迁移的交换机按所述价值排序后的编号，Gi＝Sj，i和j的取值可以为1，...，n，G1为所述过载的从控制器连接的待迁移的交换机中价值最大的交换机；Gn为所述过载的从控制器连接的待迁移的交换机中价值最小的交换机。
进一步的，将上述所有参与求和运算的交换机，确定为待迁移的交换机，并将所述确定出的待迁移的交换机的标识信息，例如：交换机编号，上报给主控制器。
S102：主控制器记录待迁移的交换机的标识信息，并向所述过载的从控制器发送未过载的从控制器的标识信息；
在从控制器检测自身负载状态之前，主控制器可以首先新建两个信息表，包含：全局负载信息表和切换列表；所述全局负载信息表内包含各个从控制器的负载状态；所述切换列表内包含过载的从控制器、待迁移的交换机、目标从控制器之间的映射关系。
具体的，首先，主控制器在接收到所述过载的从控制器上报的待迁移的交换机的标识信息后，在所述负载信息表中记录所述过载的从控制器的负载状态，如表1所示。
表1
控制器(Ci) 负载状态
C1 0
C2 1
C3 0
... ...
由表1可知，每个从控制器的负载状态可能有两种：“0”和“1”，其中“0”代表从控制器的负载状态为未过载，“1”代表控制器的负载状态为过载。
然后，通过查询上述负载信息表(如表1)获得未过载的从控制器的标识信息(如表1中C3)，并将查询到的未过载的从控制器的标识信息下发给所述过载的从控制器。
之后，主控制器在接收到所述过载的从控制器发送的待迁移的交换机的标识信息之后，将所述过载的从控制器发送的待迁移的交换机的标识信息存储在切换列表中。格式为(过载的从控制器，待迁移的交换机，null)，如表2所示。
表2
过载的从控制器(Ci) 待迁移的交换机(Sj) 目标控制器
C1 S1 null
C2 S3 null
C2 S4 null
... ... ...
最后，一旦主控制器接收到过载的从控制器上报的目标从控制器标识信息，则主控制器将切换列表表2中对应记录中的目标控制器由null改为此未过载的从控制器的标识信息，例如(C2，S3，C3)。
S103：所述过载的从控制器向各个未过载的从控制器发送拍卖请求，所述拍卖请求中包含：待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率；
需要说明的是，上述主控制器维护的全局负载信息表中可以出现记录的多个从控制器的负载状态均为1，即存在多个过载的从控制器。此时，主控制器按照预设的过载从控制器选择策略，依次对每个过载的从控制器执行步骤S104到S107，直到上述全局负载信息表中记录的从控制器的负载状态均为0。
S104：所述各个未过载的从控制器，根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，判断是否参与拍卖；
本步骤中，可以先获取上述未过载的从控制器的资源总量和已用资源量；所述资源总量是指从控制器单位时间内能够处理的所连接交换机的最大请求量，所述已用资源量为从控制器当前时刻单位时间内处理的所连接交换机的请求量。
然后，根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定所述未过载的从控制器的剩余可用资源量。
具体的，可以采用如下公式计算所述剩余可用资源量：
K＝B×CT-N
其中，K为所述未过载的从控制器的剩余可用资源量，B为所述未过载的从控制器的资源总量，CT为所述从控制器的预设负载量阈值，N为所述未过载的从控制器的已用资源量。
之后，判断所述未过载的从控制器的剩余可用资源量是否大于所述待迁移的交换机的平均请求速率；若是，则所述未过载的从控制器参与拍卖。
S105：参与拍卖的未过载的从控制器，根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定针对所述待迁移的交换机的报价并将报价发送所述过载的从控制器，所述报价是按照预设算法计算出来的有益程度；
本步骤中，可以先根据参与拍卖的未过载的从控制器的资源利用率，确定所述未过载的从控制器的剩余资源利用率。
具体的，所述未过载的从控制器的剩余资源利用率，可以采用如下公式计算：
其中，是指未过载的从控制器的剩余资源利用率，Ui为未过载的从控制器的已用资源利用率；
然后，生成所述未过载的从控制器对各个待迁移的交换机的报价。
具体的，所述生成所述未过载的从控制器对各个需要迁移的交换机的报价，可以采用如下公式计算：
其中，Vij为未过载的从控制器Ci对所述需要迁移的交换机Sj的报价，Ij为所述交换机Sj的平均请求速率，Rij为所述未过载的从控制器Ci记录的编号为j的交换机Sj发送平均请求速率到本控制器的往返时间。
S106：所述过载的从控制器，选择报价最高的未过载的从控制器作为目标从控制器，并将目标从控制器的标识信息上报给主控制器；
S107：所述主控制器控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。
具体的，主控制器按照上述切换列表中记录的过载的从控制器、待迁移的交换机、目标从控制器之间的映射关系，将上述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。
由上述的技术方案可见，本发明实施例提供了一种SDN多控制器负载均衡方法。利用商品的拍卖机制，每个未过载的从控制器根据自身的负载情况和所述待迁移的交换机的平均请求速率确定其是否参与拍卖；所述参与拍卖的未过载的从控制器对过载的从控制器的待迁移的交换机进行报价；过载的从控制器选择使其自身收益最大的未过载的从控制器作为目标控制器；主控制器控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。
由于本发明实施例中，每个未过载的从控制器，根据自身的负载情况和所述待迁移的交换机的平均请求速率确定其是否参与拍卖；所述参与拍卖的未过载的从控制器对过载的从控制器的待迁移的交换机进行报价；也就是说，在所述过载的从控制器选择目标从控制器之前，各个未过载的从控制器已经分析了所述待迁移的交换机迁移到所述未过载的从控制器之后，其各个未过载的从控制器是否过载的问题，进而避免在将过载控制器的需要迁移的交换机迁移到目标控制器后，导致目标控制器过载的问题。
然后，对本发明实施例提供的一种SDN多控制器负载均衡系统进行介绍。如图2所示，本发明实施例提供的一种负载均衡系统包括：一个主控制器、多个从控制器和每个从控制器所连接的交换机。
其中，所述从控制器用于检测到自身过载时，选择需要迁移的交换机的标识信息上报给主控制器；
所述主控制器用于记录需要迁移的交换机的标识信息，并向所述过载的从控制器发送未过载的从控制器的标识信息；
所述过载的从控制器用于向各个未过载的从控制器发送拍卖请求，所述拍卖请求中包含：待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率；
所述各个未过载的从控制器，用于根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，判断是否参与拍卖；
参与拍卖的未过载的从控制器，用于根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定针对所述待迁移的交换机的报价并将报价发送所述过载的从控制器，所述报价是按照预设算法计算出来的有益程度；
所述过载的从控制器，还用于选择报价最高的未过载的从控制器作为目标从控制器，并将目标从控制器的标识信息上报给主控制器；
所述主控制器还用于控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。
由上述的技术方案可见，本发明实施例提供了一种SDN多控制器负载均衡系统。利用商品的拍卖机制，每个未过载的从控制器根据自身的负载情况和所述待迁移的交换机的平均请求速率确定其是否参与拍卖；所述参与拍卖的未过载的从控制器对过载的从控制器的待迁移的交换机进行报价；过载的从控制器选择使其自身收益最大的未过载的从控制器作为目标控制器；主控制器控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。
由于本发明实施例中，每个未过载的从控制器，根据自身的负载情况和所述待迁移的交换机的平均请求速率确定其是否参与拍卖；所述参与拍卖的未过载的从控制器对过载的从控制器的待迁移的交换机进行报价；也就是说，在所述过载的从控制器选择目标从控制器之前，各个未过载的从控制器已经分析了所述待迁移的交换机迁移到所述未过载的从控制器之后，其各个未过载的从控制器是否过载的问题，进而避免在将过载控制器的需要迁移的交换机迁移到目标控制器后，导致目标控制器过载的问题。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一SDN多控制器负载均衡方法的步骤。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一SDN多控制器负载均衡方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，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他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种SDN多控制器负载均衡方法，其特征在于，应用于负载均衡系统，所述负载均衡系统包括：一个主控制器、多个从控制器和每个从控制器所连接的交换机，所述方法包括：
从控制器检测到自身过载时，选择待迁移的交换机的标识信息上报给主控制器；
主控制器记录待迁移的交换机的标识信息，并向所述过载的从控制器发送未过载的从控制器的标识信息；
所述过载的从控制器向各个未过载的从控制器发送拍卖请求，所述拍卖请求中包含：待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率；
所述各个未过载的从控制器，根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，判断是否参与拍卖；
参与拍卖的未过载的从控制器，根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定针对所述待迁移的交换机的报价并将报价发送所述过载的从控制器，所述报价是按照预设算法计算出来的有益程度；
所述过载的从控制器，选择报价最高的未过载的从控制器作为目标从控制器，并将目标从控制器的标识信息上报给主控制器；
所述主控制器控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主控制器维护两个信息表，包含：全局负载信息表和切换列表；所述全局负载信息表内包含各个从控制器的负载状态；所述切换列表内包含过载的从控制器、待迁移的交换机、目标从控制器之间的映射关系；
所述主控制器在接收到所述过载的从控制器上报的待迁移的交换机的标识信息后，在所述负载信息表中记录所述过载的从控制器的过载状态，查询所述负载信息表获得未过载的从控制器的标识信息，并将查询到的未过载的从控制器的标识信息下发给所述过载的从控制器；
所述主控制器在接收到所述过载的从控制器发送的待迁移的交换机后，将所述过载的从控制器发送的待迁移的交换机的标识信息存储在切换列表中；
所述主控制器在接收到过载的从控制器上报的目标从控制器标识信息后，将切换列表中目标从控制器的信息更新为所述过载的从控制器发送的目标从控制器的标识信息，主控制器按照切换列表中的记录，控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从控制器检测自身过载的步骤，包括：
从控制器获取自身的资源利用率；所述资源利用率为从控制器单位时间内处理的所连接交换机的请求量与从控制器单位时间内能够处理的所连接交换机的最大请求量的比值；
从控制器根据获取的自身的资源利用率，判断所述资源利用率是否满足预设过载阈值；
若是，则所述从控制器为过载的从控制器；
所述过载的从控制器选择待迁移的交换机上报给主控制器的步骤，包括：
所述过载的从控制器根据各个交换机的平均请求速率和所述交换机向连接的过载的从控制器发送平均请求速率的往返时间，计算各个交换机的价值；所述交换机的价值用于表示交换机的负载综合度；
所述过载的从控制器根据所连接的各个交换机的价值，将所述各个交换机进行降序排序并生成所述排序后的交换机的集合G；其中，所述集合G中的元素为G1到Gn；
根据预设的待迁移交换机选择策略，确定待迁移的交换机的标识信息；
所述过载的从控制器将待迁移的交换机的标识信息上报给主控制器；
所述根据预设的待迁移交换机选择策略，确定待迁移的交换机的标识信息的步骤，包括：
采用如下公式确定待迁移的交换机：
其中，为所述集合G中交换机Gi的平均请求速度，M为所述过载的从控制器超出预设负载量阈值的负载量，Gi为所述集合G中过载的从控制器连接的待迁移的交换机按所述价值排序后的编号，Gi＝Sj，i和j的取值可以为1，...，n，G1为所述过载的从控制器连接的待迁移的交换机中价值最大的交换机；Gn为所述过载的从控制器连接的待迁移的交换机中价值最小的交换机。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述过载的从控制器根据各个交换机的平均请求速率和所述交换机向连接的过载的从控制器发送平均请求速率的往返时间，计算各个交换机的价值的步骤，包括：
采用如下公式计算各个交换机的价值：
其中，j是所述从控制器所连接的交换机的编号，Hj是编号为j的交换机Sj的价值，Ij是交换机Sj的平均请求速率，i是控制器的编号，Rij是过载的从控制器Ci记录的编号为j的交换机Sj发送平均请求速率到本控制器的往返时间，α和β为常数。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述从控制器根据获取的自身的资源利用率，判断所述资源利用率是否满足预设过载阈值的步骤，包括：
将所述资源利用率大于预设过载阈值的从控制器，确定为过载的从控制器。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各个未过载的从控制器，根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，判断是否参与拍卖的步骤，包括：
获取所述未过载的从控制器的资源总量和已用资源量；所述资源总量是指从控制器单位时间内能够处理的所连接交换机的最大请求量，所述已用资源量为从控制器当前时刻单位时间内处理的所连接交换机的请求量；
根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定所述未过载的从控制器的剩余可用资源量；
判断所述未过载的从控制器的剩余可用资源量是否大于所述待迁移的交换机的平均请求速率；
若是，则所述未过载的从控制器参与拍卖。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定所述未过载的从控制器的剩余可用资源量的步骤，包括：
采用如下公式计算所述剩余可用资源量：
K＝B×CT-N
其中，K为所述未过载的从控制器的剩余可用资源量，B为所述未过载的从控制器的资源总量，CT为所述从控制器的预设负载量阈值，N为所述未过载的从控制器的已用资源量。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各个未过载的从控制器，根据述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定针对所述待迁移的交换机的报价的步骤，包括：
根据参与拍卖的未过载的从控制器的资源利用率，确定所述未过载的从控制器的剩余资源利用率；
生成所述未过载的从控制器对各个待迁移的交换机的报价。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据参与拍卖的未过载的从控制器的资源利用率，确定所述未过载的从控制器的剩余资源利用率的步骤，包括：
采用如下公式计算所述剩余资源利用率：
其中，是指未过载的从控制器的剩余资源利用率，Ui为未过载的从控制器的已用资源利用率；
所述生成所述未过载的从控制器对各个需要迁移的交换机的报价的步骤，包括：
采用如下公式计算所述报价：
其中，Vij为未过载的从控制器Ci对所述需要迁移的交换机Sj的报价，Ij为所述交换机Sj的平均请求速率，Rij为所述未过载的从控制器Ci记录的编号为j的交换机Sj发送平均请求速率到本控制器的往返时间。
10.一种负载均衡系统，其特征在于，所述负载均衡系统包括：一个主控制器、多个从控制器和每个从控制器所连接的交换机，其中，
所述从控制器用于检测到自身过载时，选择需要迁移的交换机的标识信息上报给主控制器；
所述主控制器用于记录需要迁移的交换机的标识信息，并向所述过载的从控制器发送未过载的从控制器的标识信息；
所述过载的从控制器用于向各个未过载的从控制器发送拍卖请求，所述拍卖请求中包含：待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率；
所述各个未过载的从控制器，用于根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，判断是否参与拍卖；
参与拍卖的未过载的从控制器，用于根据所述拍卖请求中待迁移的交换机的标识信息和平均请求速率和自身负载情况，确定针对所述待迁移的交换机的报价并将报价发送所述过载的从控制器，所述报价是按照预设算法计算出来的有益程度；
所述过载的从控制器，还用于选择报价最高的未过载的从控制器作为目标从控制器，并将目标从控制器的标识信息上报给主控制器；
所述主控制器还用于控制过载的从控制器及目标从控制器，将所述待迁移的交换机从过载的从控制器迁移至目标从控制器。
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