CN109561026A - 基于软件定义网络带状态数据平面的突发流处理方法 - Google Patents

基于软件定义网络带状态数据平面的突发流处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109561026A
CN109561026A CN201811501128.0A CN201811501128A CN109561026A CN 109561026 A CN109561026 A CN 109561026A CN 201811501128 A CN201811501128 A CN 201811501128A CN 109561026 A CN109561026 A CN 109561026A
Authority
CN
China
Prior art keywords
state
stream
flow
path
default
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811501128.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109561026B (zh
Inventor
张栋
张瑞
朱丹红
周政演
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuzhou University
Original Assignee
Fuzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuzhou University filed Critical Fuzhou University
Priority to CN201811501128.0A priority Critical patent/CN109561026B/zh
Publication of CN109561026A publication Critical patent/CN109561026A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109561026B publication Critical patent/CN109561026B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/12—Avoiding congestion; Recovering from congestion
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L49/00—Packet switching elements
    • H04L49/25—Routing or path finding in a switch fabric

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于软件定义网络带状态数据平面的突发流处理方法，基于SDN中的南向协议OpenFlow的带状态扩展版本来处理可能引发网络拥塞的突发流问题。通过在交换机中加入状态表来区分流量的不同状态，以便采用不同路由策略来避免拥塞。

Description

基于软件定义网络带状态数据平面的突发流处理方法
技术领域
本发明涉及软件定义网络领域，具体涉及一种基于软件定义网络带状态数据平面的突发流处理方法。
背景技术
网络流量突发指的是网络业务流量突然出现的重大变化。网络需要处理不同来源的各种流量需求，所以网络中承载的流量并不会是连续且一成不变的。比如对于阿里巴巴，每年的双十一是流量突发的时候。除此之外，平时网络访问量也会随时间变化，比如后半夜流量总是比较少，周末流量总是比较多。流量时时刻刻都会出现变动，就会出现流量突发的问题。流量突发很有可能形成网络拥塞，从而产生丢包、延时和抖动等问题，导致网络服务质量下降。除此之外，突发流量还可能对网络造成更大的危害，比如DOS攻击等。研究表明，绝大多数的网络流量都具有突发性。在数据通信和计算机网络领域，时常需要对流量进行预测分析，因此对突发流进行分析处理成为网络中不可避免的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于软件定义网络带状态数据平面的突发流处理方法，能有效地对流量突发情况进行处理。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于软件定义网络带状态数据平面的突发流处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1:收集交换机的历史流量信息，得到正常流量和突发流量的划分界限，以及流量峰值；
步骤S2:针对交换机内部每个流的突发状态设计对应的转发路径；
步骤S3:设计两个状态，defaulti代表第i条流正常流量的默认状态，对应第i条流正常流量情况的转发路径；statei代表第i条流流量突发的状态，对应第i条流突发状态下的转发路径；
步骤S4: 根据每个流的当前状态defaulti或statei，构建得到状态表；
步骤S4:当流量监测器检测到第i条流流量突发时，交换机内部状态表中该流的当前状态从defaulti转换到statei，将带有statei状态的标签写入该流的后续数据包中，带有statei状态标签的数据包将按照statei对应的转发路径进行转发；当检测到突发流量变回正常值时，触发状态从statei转换到defaulti;通过状态转换切换转发路径。
进一步的，所述步骤S1具体为:收集交换机的历史流量信息，得到正常流量和突发流量的划分界限T为后续路径的流量达到链路最大负载的90%时的流量大小；设历史流量峰值是F，当前流量大小为，有两个分支路径的路径分流比是，链路承载量是，当时，。
进一步的，所述步骤S4中具体为：
步骤S41:交换机收到第i条流的数据包后，获得第i条流流的基本信息和其当前状态；
步骤S42:流量监测器对第i条流进行检测，当没有收到触发状态转换的信号，交换机则直接根据流的当前状态在流表中进行匹配并转发;当检测到时，defaulti状态转换为statei，然后根据转换后的状态信息，在流表中进行匹配，根据匹配到的流表项进行数据包转发；在statei态下，为了防止流量大小在T值附近波动引起状态切换频繁，检测到 时，statei 状态切换回defaulti。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明能够实时快速对流量突发情况作出反应,避免后续拥塞事件发生，并且，得益于SDN带状态数据平面的特征，在后序节点发现拥塞的情况下，还可以将携带拥塞信号的数据包退回，进而触发状态转换，解除拥塞。
附图说明
图1是本发明实施例中正常状态下的路由计划
图2（a）是本发明一实施例中流量突发时未使用本发明的情况；
图2（b）是本发明一实施例中流量突发时路由切换后的情况；
图3（a）是本发明一实施例中正常流量时出现拥塞的情况；
图3（b）是本发明一实施例中流量突发时路由切换后的情况。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参照图1，本发明提供一种基于软件定义网络带状态数据平面的突发流处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1:收集交换机的历史流量信息，得到正常流量和突发流量的划分界限T为后续路径的流量达到链路最大负载的90%时的流量大小；设历史流量峰值是F，当前流量大小为，有两个分支路径的路径分流比是，链路承载量是，当时，。
步骤S2:针对交换机内部每个流的突发状态设计对应的转发路径；
步骤S3:设计两个状态，defaulti代表第i条流正常流量的默认状态，对应第i条流正常流量情况的转发路径；statei代表第i条流流量突发的状态，对应第i条流突发状态下的转发路径；
步骤S4:根据到的defaulti和statei，构建得到如表2所示的状态表；
表2 状态表
步骤S4:当流量监测器检测到第i条流流量突发时，交换机内部状态表中该流的当前状态从defaulti转换到statei，将带有statei状态的标签写入该流的后续数据包中，带有statei状态标签的数据包将按照statei对应的转发路径进行转发；当检测到突发流量变回正常值时，触发状态从statei转换到defaulti;通过状态转换切换转发路径。
步骤S41:交换机收到第i条流的数据包后，获得第i条流流的基本信息和其当前状态；
步骤S42:流量监测器对第i条流进行检测，当没有收到触发状态转换的信号，交换机则直接根据流的当前状态在如表3所示的流表中进行匹配并转发;当检测到时，defaulti状态转换为statei，然后根据转换后的状态信息，在流表中进行匹配，根据匹配到的流表项进行数据包转发；在statei态下，为了防止流量大小在T值附近波动引起状态切换频繁，检测到 时，statei 状态切换回defaulti。
表3 流表
参考图2和图3，本实施例中两路径的路径分流比为1:0，链路最大负载是30，那么阈值大小就设置为27，设流量峰值为52；
（1）流量突发时对应的转发路径的设计：在不考虑其他流量对路径的占用情况下，突发时的转发路径可以基于历史流量峰值52，确定为两路径分流比为1:1，状态转换之后各路径流量大小皆小于26，不会引起拥塞，如图2（b）
（2）支路节点检测到拥塞时对应转发路径的设计：图3（a）所示，流量A->B并没有突发，但是在一侧分路上由于其他流的原因引起的拥塞。此时的转发路径可以描述为：将发现拥塞的路径一侧端口权重减半，把流量分担到另一侧端口，如图3（b）；
参考表1，状态转换条件：default状态和state1 之间的转换，根据流量的实时检测值的变化来触发。Default状态和state 2、state 3之间的转换，依靠端口收到的携带信号的数据包来触发。
表1状态转换表
原始路径出现拥塞后，绕行触发状态转换：请参考图3。在交换机检测到正常流量的情况下，交换机会首先使用初始分流比，但当路径被其他流量共享时，依旧可能会造成如图3（a）所示的路径拥塞。此时被标记state2的数据包按照原始路径返回，交换机在收到返回的数据包时，就得知路径出现拥塞问题，此时触发状态转换，转换后如图3（b）所示，成功解除拥塞问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种基于软件定义网络带状态数据平面的突发流处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1:收集交换机的历史流量信息，得到正常流量和突发流量的划分界限，以及流量峰值；
步骤S2:针对交换机内部每个流的突发状态设计对应的转发路径；
步骤S3:设计两个状态，defaulti代表第i条流正常流量的默认状态，对应第i条流正常流量情况的转发路径；statei代表第i条流流量突发的状态，对应第i条流突发状态下的转发路径；
步骤S4:根据每个流的当前状态defaulti或statei，构建得到状态表；
步骤S4:当流量监测器检测到第i条流流量突发时，交换机内部状态表中该流的当前状态从defaulti转换到statei，将带有statei状态的标签写入该流的后续数据包中，带有statei状态标签的数据包将按照statei对应的转发路径进行转发；当检测到突发流量变回正常值时，触发状态从statei转换到defaulti;通过状态转换切换转发路径。
2.根据权利要求1所述的基于软件定义网络带状态数据平面的突发流处理方法，其特征在于：所述步骤S1具体为:收集交换机的历史流量信息，得到正常流量和突发流量的划分界限T为后续路径的流量达到链路最大负载的90%时的流量大小；设历史流量峰值是F，当前流量大小为，有两个分支路径的路径分流比是，链路承载量是，当时，。
3.根据权利要求2所述的基于软件定义网络带状态数据平面的突发流处理方法，其特征在于：所述步骤S4中具体为：
步骤S41:交换机收到第i条流的数据包后，获得第i条流流的基本信息和其当前状态；
步骤S42:流量监测器对第i条流进行检测，当没有收到触发状态转换的信号，交换机则直接根据流的当前状态在流表中进行匹配并转发;当检测到时，defaulti状态转换为statei，然后根据转换后的状态信息，在流表中进行匹配，根据匹配到的流表项进行数据包转发；在statei态下，为了防止流量大小在T值附近波动引起状态切换频繁，检测到 时，statei 状态切换回defaulti。
CN201811501128.0A 2018-12-10 2018-12-10 基于软件定义网络带状态数据平面的突发流处理方法 Active CN109561026B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811501128.0A CN109561026B (zh) 2018-12-10 2018-12-10 基于软件定义网络带状态数据平面的突发流处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811501128.0A CN109561026B (zh) 2018-12-10 2018-12-10 基于软件定义网络带状态数据平面的突发流处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109561026A true CN109561026A (zh) 2019-04-02
CN109561026B CN109561026B (zh) 2021-09-28

Family

ID=65869501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811501128.0A Active CN109561026B (zh) 2018-12-10 2018-12-10 基于软件定义网络带状态数据平面的突发流处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109561026B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111490934A (zh) * 2020-04-24 2020-08-04 电子科技大学 基于流突发性的多路径路由系统
CN111490940A (zh) * 2020-03-17 2020-08-04 中移（杭州）信息技术有限公司 确定数据转发路径的方法、电子设备以及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020097726A1 (en) * 2000-10-10 2002-07-25 The Regents Of The University Of California Method for maintaining reservation state in a network router and resulting scalable integrated architectures for computer networks
CN102932272A (zh) * 2012-11-23 2013-02-13 迈普通信技术股份有限公司 基于流量大小的报文转发方法及转发设备
CN102984064A (zh) * 2012-12-28 2013-03-20 盛科网络（苏州）有限公司 区分转发大象流的方法及系统
CN104836749A (zh) * 2015-03-27 2015-08-12 清华大学 一种sdn数据平面带状态转发处理器
CN105915467A (zh) * 2016-05-17 2016-08-31 清华大学 一种面向软件定义的数据中心网络流量均衡方法及装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020097726A1 (en) * 2000-10-10 2002-07-25 The Regents Of The University Of California Method for maintaining reservation state in a network router and resulting scalable integrated architectures for computer networks
CN102932272A (zh) * 2012-11-23 2013-02-13 迈普通信技术股份有限公司 基于流量大小的报文转发方法及转发设备
CN102984064A (zh) * 2012-12-28 2013-03-20 盛科网络（苏州）有限公司 区分转发大象流的方法及系统
CN104836749A (zh) * 2015-03-27 2015-08-12 清华大学 一种sdn数据平面带状态转发处理器
CN105915467A (zh) * 2016-05-17 2016-08-31 清华大学 一种面向软件定义的数据中心网络流量均衡方法及装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111490940A (zh) * 2020-03-17 2020-08-04 中移（杭州）信息技术有限公司 确定数据转发路径的方法、电子设备以及存储介质
CN111490934A (zh) * 2020-04-24 2020-08-04 电子科技大学 基于流突发性的多路径路由系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN109561026B (zh) 2021-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7796507B2 (en) Method and apparatus for communication network congestion control
US10938722B2 (en) In-band telemetry congestion control system
US20070291752A1 (en) Communicating packets between forwarding contexts using virtual interfaces
CN104579962B (zh) 一种区分不同报文的QoS策略的方法及装置
Shah et al. Maintaining statistics counters in router line cards
US20040264472A1 (en) Method and system for open-loop congestion control in a system fabric
US20060056308A1 (en) Method of switching fabric for counteracting a saturation tree occurring in a network with nodes
CN115152193A (zh) 针对ip路由数据中心网络使用自适应路由和基于拥塞提示的节流改进端到端拥塞反应
US8149708B2 (en) Dynamically switching streams of packets among dedicated and shared queues
US20100097934A1 (en) Network switch fabric dispersion
US20240137300A1 (en) A system and method for continuous in-line monitoring of data-center traffic
CN109561026A (zh) 基于软件定义网络带状态数据平面的突发流处理方法
US7218606B2 (en) Transmission system and transmitting device
Su et al. CheetahFlow: Towards low latency software-defined network
CN111343025B (zh) 功能虚拟化网络中可扩展的服务器部署方法
US9444680B2 (en) Performing value and context aware communications networking
CN114157609B (zh) Pfc死锁检测方法及装置
CN109756422B (zh) 一种转发路由节点选取方法
Vanamoorthy et al. Congestion-free transient plane (CFTP) using bandwidth sharing during link failures in SDN
US20120311169A1 (en) Network relay apparatus
US20100054127A1 (en) Aggregate congestion detection and management
CN101217476A (zh) 一种多平面包交换方法、系统及设备
JP3729101B2 (ja) 二重リング型データ伝送方法及び伝送システム
CN101114983A (zh) 一种提高网络容量的方法
CN111817906B (zh) 数据处理方法、装置、网络设备和存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant