CN112532518A - 一种段路由策略的路径选择方法及装置 - Google Patents

一种段路由策略的路径选择方法及装置 Download PDF

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Abstract

本说明书提供一种段路由策略的路径选择方法及装置，涉及通信技术领域。其中，一种段路由策略的路径选择方法包括：获取段路由策略SR‑Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的链路开销；调用寻路算法确定多条备选路径；根据各链路的链路开销和链路可用度，计算多条备选路径的路径选择代价，其中，路径选择代价为一条备选路径中所包含的备选链路的链路代价的叠加；在预设的代价范围内，从多条备选路径中选择预设数量的备选路径作为SR‑Policy的目标路径。通过该方法能够避免因路径故障而出现的网络拥塞和丢包，提升组网的可靠性。

Description

一种段路由策略的路径选择方法及装置
技术领域
本说明书涉及通信技术领域，尤其涉及一种段路由策略的路径选择方法及装置。
背景技术
近年来，SDN(软件定义网络，Software Defined Network)技术被广泛应用于各个领域和各种用户实际网络中。用户对SDN广域网调度的需求越来越多，其中SR-Policy(Segment Routing-Policy，段路由策略)可支持的功能和场景更多，技术相对也比较先进。
在SDN控制器进行SR-Policy的创建时，需要选择多条路径进行负载分担，每一个路径在SR-Policy中被设置为一个segment-list，每一个segment-list中根据路径的带宽分配了负载分担的权重。在创建完成后，SDN控制器会将SR-Policy下发至作为首节点的PE设备(Provider Edge，网络侧边缘设备)，从而使经过首节点的流量负载分担到P设备(Provider，供应商设备)上向作为尾节点的PE设备转发。
由于路径是基于链路的链路开销(cost值)进行选择，并未考虑到链路故障对网络拥塞所造成的影响。当一条权重较高的路径出现故障时，需要将该路径上所承载的流量负载分担到SR-Policy中的其他路径中，此时，其他路径将超出自身的承载能力，从而导致网络拥塞和丢包，降低了组网的可靠性。因此，如何为SR-Policy选择路径以降低发生网络拥塞和丢包的风险，提升组网的可靠性成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本说明书提供了一种SR-Policy的路径选择方法及装置。
根据本说明书实施方式的第一方面，提供了一种SR-Policy的路径选择方法，应用于SDN控制器，该方法包括：
获取段路由策略SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的链路开销；
调用寻路算法确定多条备选路径；
根据各链路的链路开销和链路可用度，计算多条备选路径的路径选择代价，其中，路径选择代价为一条备选路径中所包含的备选链路的链路代价的叠加；
在预设的代价范围内，从多条备选路径中选择预设数量的备选路径作为SR-Policy的目标路径。
可选的，该方法，还包括：
获取SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的故障时间；
根据各链路的链路开销，计算多条备选路径的路径选择代价，包括：
确定多条备选路径所包含的备选链路；
根据故障时间，周期性地计算各备选链路的链路可用度；
根据各链路的链路开销和链路可用度，计算备选链路的链路代价；
针对一条备选路径，对该备选路径中所包含的备选链路的链路代价进行叠加，确定该备选路径的路径选择代价。
进一步的，获取SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的故障时间，包括：
对SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路进行检测；
针对一段链路，当该链路的实际故障时间不大于预设的故障最小时间时，则故障时间为故障最小时间，当该链路的实际故障时间大于故障最小时间时，则故障时间为实际故障时间。
可选的，在预设的代价范围内，从多条备选路径中选择预设数量的路径作为SR-Policy的目标路径，包括：
获取多条备选路径的路径剩余带宽；
根据路径剩余带宽，对多条备选路径进行排序；
根据排序结果，在预设的代价范围内，选择预设数量的备选路径作为SR-Policy的目标路径。
可选的，该方法，还包括：
获取SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的链路带宽、链路当前带宽，并获取该SR-Policy的流量需求带宽；
在预设的代价范围内，从多条备选路径中选择预设数量的备选路径作为SR-Policy的目标路径，包括：
当根据本级的链路约束条件未选出预设数量的备选路径时，则根据下一级的链路约束条件重新调用寻路算法确定多条备选路径；
寻路算法中包含如下设置的三级链路约束条件；
第一级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽)＜(链路带宽×调整阈值)；
第二级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽)＜链路带宽；
第三级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽×带宽最小粒度)＜链路带宽。
进一步的，在从多条备选路径中选择预设数量的备选路径作为SR-Policy的目标路径之后，还包括：
确定目标路径中所包含的各链路被断开时的拥塞风险比例，其中，拥塞风险比例为被丢弃流量/流量需求带宽；
根据各链路的拥塞风险比例和链路可用度，计算各链路的链路风险值；
对该SR-Policy中所包含的链路的链路风险值进行叠加，确定该SR-Policy的对象风险值；
当对象风险值超出预设风险值时，则重新确定该SR-Policy的目标路径。
根据本说明书实施方式的第二方面，提供了一种段路由策略的路径选择装置，应用于SDN控制器，包括：
获取单元，用于获取段路由策略SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的链路开销；
寻路单元，用于调用寻路算法确定多条备选路径；
计算单元，用于根据各链路的链路开销，计算多条备选路径的路径选择代价，其中，路径选择代价为一条备选路径中所包含的备选链路的链路代价的叠加；
筛选单元，用于在预设的代价范围内，从多条备选路径中选择预设数量的备选路径作为SR-Policy的目标路径。
可选的，该装置，还包括：
计时单元，还于获取SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的故障时间；
确定单元，用于确定多条备选路径所包含的备选链路；
计算单元，具体用于根据故障时间，周期性地计算各备选链路的链路可用度；根据各链路的链路开销和链路可用度，计算备选链路的链路代价；针对一条备选路径，对该备选路径中所包含的备选链路的链路代价进行叠加，确定该备选路径的路径选择代价。
进一步的，计时单元，包括：
检测模块，用于对SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路进行检测；
时间确定模块，用于针对一段链路，当该链路的实际故障时间不大于预设的故障最小时间时，则故障时间为故障最小时间，当该链路的实际故障时间大于故障最小时间时，则故障时间为实际故障时间。
可选的，获取单元，还用于获取多条备选路径的路径剩余带宽；
筛选单元，包括：
排序模块，用于根据路径剩余带宽，对多条备选路径进行排序；
选择模块，用于根据排序结果，在预设的代价范围内，选择预设数量的备选路径作为SR-Policy的目标路径。
可选的，获取单元，还用于获取SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的链路带宽、链路当前带宽，并获取该SR-Policy的流量需求带宽；
选择模块，还用于当根据本级的链路约束条件未选出预设数量的备选路径时，则切换至下一级的链路约束条件，并重新通过寻路单元调用寻路算法确定多条备选路径；
寻路算法中包含如下设置的三级链路约束条件；
第一级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽)＜(链路带宽×调整阈值)；
第二级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽)＜链路带宽；
第三级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽×带宽最小粒度)＜链路带宽。
可选的，计算单元，还用于确定目标路径中所包含的各链路被断开时的拥塞风险比例，其中，拥塞风险比例为被丢弃流量/流量需求带宽；根据各链路的拥塞风险比例和链路可用度，计算各链路的链路风险值；对该SR-Policy中所包含的链路的链路风险值进行叠加，确定该SR-Policy的对象风险值；
该装置，还包括：
调整单元，用于当对象风险值超出预设风险值时，则重新通过寻路单元、计算单元和筛选单元重新确定该SR-Policy的目标路径本说明书的实施方式提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本说明书实施方式中，在为SR-Policy选择路径时，通过寻路算法确定多条备选路径，通过链路的链路开销和反映链路可靠程度的链路可用度确定每一条备选路径的路径选择代价，并在预设的代价范围内从备选路径中确定SR-Policy的目标路径，从而降低了SR-Policy中路径的故障几率，避免因路径故障而出现的网络拥塞和丢包，提升组网的可靠性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本说明书的实施方式，并与说明书一起用于解释本说明书的原理。
图1是本申请所涉及的一种SR-Policy的路径选择方法的网络结构图；
图2是本申请所涉及的一种SR-Policy的路径选择方法的流程图；
图3是本申请所涉及的一种SR-Policy的路径选择装置的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施方式进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施方式中所描述的实施方式并不代表与本说明书相一致的所有实施方式。
在MPLS(Multi-Protocol Label Switching，多协议标签交换)组网中，部署有CE设备(Customer Edge，客户侧边缘设备)、PE设备(Provider Edge，网络侧边缘设备)和P设备(Provider，供应商设备)。举例来说，如图1所示，在PE1和PE2之间部署有P1、P2、P3、P4、P5，PE1和PE2分别连接到P1～P5这五个P设备。
SDN控制器可以向PE1和PE2部署SR-Policy指导CE1和CE2之间的流量转发，SR-Policy可以理解为是一种虚拟隧道，该虚拟隧道建立于PE1和PE2之间，CE1和CE2通过PE1和PE2之间形成的路径进行通信。举例来说，在如图1所示的组网中，PE1和PE2之间可以形成有5条路径，即，路径1：PE1-P1-PE2、路径2：PE1-P2-PE2、路径3：PE1-P3-PE2、路径4：PE1-P4-PE2和路径5：PE1-P5-PE2。SDN控制器在部署SR-Policy的过程中，需要从这5条路径中选择最优的数条路径(数量可由工作人员设置)作为SR-Policy的目标路径(即Segment-list)。这样一来，当流量被引流到该SR-Policy时，可以通过SR-Policy中的数条路径进行负载分担。负载分担根据这些路径的带宽分配权重，以确定负载分担过程中每一条路径所需要被分配的流量比例。SDN控制器可以将部署的SR-Policy下发到PE设备完成部署。
对于一条路径，可以包含有多段链路，比如，针对PE1-P1-PE2这一条路径，可以包含有PE1-P1和P1-PE2这两段链路。当然在实际组网中，PE设备之间的P设备可能不止一台。
为了解决组网可靠性低的问题，本申请提供了一种段路由策略的路径选择方法，如图2所示，应用于SDN控制器，包括：
S100、获取SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的链路开销。
SDN控制器可以基于所应用的路由协议或管理协议采集组网拓扑中所有链路的链路参数。其中，路由协议可以为BGP-LS(Border Gateway Protocol-Link State，边界网关链路状态)协议等，管理协议可以为Netconf协议等。
链路参数，可以包括链路开销、链路带宽、链路当前带宽、链路剩余带宽、延时、抖动以及丢包率等。
链路开销指从PE设备到对端的PE设备所需要经过的设备数量；
链路带宽指一段链路所能承担的最大带宽；
链路当前带宽指一段链路当前已经承载的流量所占用的带宽，根据链路带宽和链路当前带宽还可以计算出二者差值，即为链路剩余带宽；
延时、抖动和丢包率为链路工作过程中对流量转发时所产生的，用以判断链路的工作状况。
S101、调用寻路算法确定多条备选路径。
在SDN控制器获取到的链路参数以及网络拓扑之后，可以根据寻路算法确定出PE1和PE2之间的多条路径作为SR-Policy的备选路径。该寻路算法可以CSPF(ConstrainedShortest Path First，约束最短路径优先)、OSPF(Open Shortest Path First，开放最短路径优先)等。
确定出的备选路径需要满足工作人员所设置的SLA(Service Level Agreement，服务等级协定)，包括路径整体的延时、抖动和丢包率。路径的延时、抖动和丢包率可以理解为是路径所包含的链路的延时、抖动和丢包率的叠加。针对SLA的判断，在SR-Policy已有的路径选择方式中已经存在，对此不再展开描述。
S102、根据各链路的链路开销，计算多条备选路径的路径选择代价。
路径选择代价可以理解为该条路径所承担的代价，该路径选择代价需要考虑转发流量时的消耗以及所需要承担的网络拥塞、丢包的风险。消耗可以从链路开销上来体现，链路开销越大则需要经过更多的设备参与转发，风险可以由链路可用度体现，链路可用度越高则表明该条链路出现故障的几率更低。链路可用度可以由工作人员基于以往的运行情况进行人为设置，也可以根据链路的运行时间以及在运行时间中出现故障的故障时间确定。链路代价可以通过下述公式来体现：
链路代价＝链路开销+(可用度范围值-链路可用度)
其中，链路可用度可以设定或通过计算设定在一定的数值范围内，这个数值范围即为可用度范围值，可以根据实际的需求进行设置，对此不做限制。当然，链路可用度仅是一种表征链路在运行过程中正常工作所占的时长，也可以从其反面来进行理解，即链路不可用度，链路不可用度可以理解是表征链路在运行过程中出现故障所占的时长。链路可用度和链路不可用度仅是表征链路正常工作和故障的情况，可以根据实际需求选用。当选用链路不可用度时，上述链路代价的公式可以表现为：
链路代价＝N×链路开销+M×链路不可用度
即，可以不应用链路可用度范围，其中，N和M可以是链路开销和链路不可用度折算到链路代价所设置的系数，N和M可以根据实际的需要进行选取，比如，更希望主动较短的传输路径，则可以设置N大于M，如希望链路更加稳定，则可以设置M大于N。也就是说，N和M可以理解为是链路开销和链路不可用度的权重。
路径选择代价为一条备选路径中所包含的备选链路的链路代价的叠加，这样一来，便可以通过路径选择代价来表征包含多段链路的路径出现网络拥塞、丢包的风险。
链路代价和路径代价由于在参数的选择上考虑了链路开销和链路可用度(链路不可用度)，因此，可以由链路代价和路径代价反映转发效率和转发的可靠性，从而更加准确地确定选择该路径所带来的影响，提升SR-Policy中的路径的可靠性。
S103、在预设的代价范围内，从多条备选路径中选择预设数量的备选路径作为SR-Policy的目标路径。
在SDN控制器中，可以预先设置一个可承受的代价范围，该代价范围需要与路径选择代价相适应，比如，路径选择代价的计算结果在0～10000之间，则代价范围可以被设置为5000～10000。
根据代价范围，可以将备选路径中不满足筛除，并在满足代价范围的备选路径中确定出预设数量的路径作为SR-Policy的目标路径。该预设数量由工作人员根据实际的需求设置，在此不做限制。
当筛选出来的备选路径大于预设数量时，还可以根据备选路径的路径剩余带宽做出选择。这里可以理解为根据备选路径的路径剩余带宽进行排序，并根据排序结果从大到小选择路径剩余带宽较大的备选路径作为目标路径。
具体的，步骤S103、可以包括：
S1030、获取所述多条备选路径的路径剩余带宽。
S1031、根据路径剩余带宽，对多条备选路径进行排序。
S1032、根据排序结果，在预设的代价范围内，选择预设数量的备选路径作为SR-Policy的目标路径。
这样一来，可以在备选路径超出预设数量的情况下，选择路径剩余带宽更大的路径作为SR-Policy的目标路径，从而进一步地提升组网对流量进行转发的可靠性。
本说明书实施方式中，在为SR-Policy选择路径时，通过寻路算法确定多条备选路径，通过链路的链路开销和反映链路可靠程度的链路可用度确定每一条备选路径的路径选择代价，并在预设的代价范围内从备选路径中确定SR-Policy的目标路径，从而降低了SR-Policy中路径的故障几率，避免因路径故障而出现的网络拥塞和丢包，提升组网的可靠性。
为了能够随时更新链路可用度和根据链路可用度所确定的链路代价，进一步地，本申请所涉及的一种SR-Policy的路径选择方法，还包括：
S104、获取SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的故障时间。
SDN控制器在获取链路参数时，可以获取到各链路的故障时间，并且也可以确定该链路的工作时间。
步骤S102、根据各链路的链路开销，计算所述多条备选路径的路径选择代价，包括：
S1020、确定多条备选路径所包含的备选链路。
例如，根据BGP-LS协议或Netconf协议可以确定出一条备选路径所包含的链路，该备选路径所包含的链路可以称为备选链路。
S1021、根据故障时间，周期性地计算各备选链路的链路可用度。
当计算链路可用度时，可以通过一段链路的运行时间和故障时间的差值计算出这段链路的正常时间，并计算正常时间和运行时间的比值，该比值即为链路可用度；当计算链路不可用度时，则可以直接计算故障时间和运行时间的比值，该比值即为链路不可用度。
当然，为了能够实现运算，链路可用度或链路不可用度需要乘以一定的系数来满足链路代价的计算。
在计算链路可用度时，还可以设定一个计算周期，在SDN控制器确定到达设定的周期时，计算一次链路可用度。这样一来，便可以实现链路可用度的更新，来反映该周期内各链路的工作情况。此时，运行时间就可以直接应用该周期的周期时间，所记录的故障时间便可以是在本周期内故障所占用的时间。
S1022、根据各链路的链路开销和链路可用度，计算备选链路的链路代价。
S1023、针对一条备选路径，对该备选路径中所包含的备选链路的链路代价进行叠加，确定该备选路径的路径选择代价。
根据下述的公式计算各段备选链路的链路代价：
链路代价＝链路开销+(可用度范围值-链路可用度)
在计算出备选路径中各备选链路的链路代价后，通过叠加确定出备选路径的路径选择代价。
由于链路开销为一相对固定的参数，很难反映出链路的运行状态变化，因此，通过周期性地获取链路可用度，使确定出的路径选择代价能够实时的反映出路径运行状态的变化，从而更加准确地选择SR-Policy中的路径，提升组网对于流量转发的可靠性。
针对一段链路，可能在短时间内频繁的出现故障，虽然每一次故障的时间都很短，计算出的链路可用度可能并不低，但可以说明该链路可靠性很低。因此，为了排除这种短时间多次故障的链路，步骤S100、获取SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的故障时间，包括：
S1001、对SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路进行检测。
S1002、针对一段链路，当该链路的实际故障时间不大于预设的故障最小时间时，则故障时间为故障最小时间，当该链路的实际故障时间大于故障最小时间时，则故障时间为实际故障时间。
在SDN控制器获取到链路的故障时间时，可以设置一个故障最小时间与实际故障时间进行比对，该故障最小时间可以理解为一个确定故障时间的确定周期。在故障最小时间中，如果存在多次故障，但总故障时间并未大于故障最小时间时，则将故障最小时间作为故障时间进行链路可用度的计算，而如果多次故障的总故障时间大于了故障最小时间，则将该直接将实际故障时间作为故障时间来计算链路可用度。
这样一来，就可以排除短时间内多次故障但总体的实际故障时间很短这种情况，降低了路径故障可能带来的网络拥塞和丢包的问题，提升了组网进行流量转发的可靠性。
另外，为了在链路出现故障的情况下，SR-Policy中的其他路径能够承担故障而带来的流量，在确定备选路径时，可以根据设置多级的链路约束条件。例如，寻路算法中包含如下设置的三级链路约束条件；
第一级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽)＜(链路带宽×调整阈值)；
第二级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽)＜链路带宽；
第三级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽×带宽最小粒度)＜链路带宽。
其中，从第一级到第三级可以看出，链路约束条件从严格逐步变为宽松。调整阈值为SR-Policy中所包含的一个路径重新选取的条件，一般来说，该调整阈值可以是链路带宽的一定比例，例如80％，即当链路当前带宽为链路带宽的80％时，则认为该链路所对应的路径需要重新选择。因此，可以看出，第一级链路约束条件为筛选路径最严格的约束条件。
而第三级链路约束条件中，流量需求带宽被乘以了带宽最小粒度，该带宽最小粒度为设备的接口的带宽，即该条流量可以被拆分传输时，该接口所能承担的大小。这样一来，一条流量便可以分包到几条链路上转发。
具体地，在SDN控制器获取到各链路的链路带宽、链路当前带宽等参数以及确定了该SR-Policy中正在转发的流量的流量需求带宽之后，步骤S104可以包括：
S1033、当根据本级的链路约束条件未选出预设数量的备选路径时，则根据下一级的链路约束条件重新调用寻路算法确定多条备选路径。
在确定多条备选路径时，通过第一级到第三级的链路约束条件，可以实现优先选择能够独立承担一条流量的路径作为备选路径，当第一级链路约束条件无法满足的情况下，则重新调用寻路算法，根据第二级链路约束条件进行备选路径的选择。在第二级链路约束条件中，放开了对于调整阈值的要求，当第二级链路约束条件无法满足的情况下，则再次调用寻路算法，根据第三级链路约束条件进行备选路径的选择。
当然，在三级链路约束条件都无法满足的情况下，则可以按照SR-Policy中已有的方式确定目标路径进行流量转发，对此不再展开说明。
在选用第一级链路约束条件时，选择出的路径可以满足即使一条链路出现故障，其他的路径也可以满足对流量的转发。在选用第二级链路约束条件时，在其他路径的剩余带宽较大的情况下，能够避免网络拥塞和丢包，但在剩余带宽较小的情况下，则可能出现网络拥塞和丢包，即相对于第一级链路约束条件风险稍大。在选用第三级链路约束条件时，则在链路正常工作的情况下，可以负担流量的转发，在链路出现故障时，很大概率会出现网络拥塞和丢包，在三级链路约束条件中风险最大。通过上述的三级链路约束条件的依次选用，可以根据链路的实际情况，在资源充足的情况下选择出更优的路径，而在资源不足的情况下，仍可以保证流量的转发，使得SR-Policy的路径选择更可靠。
其后，为了实现对于风险的预估，在步骤S103之后，还包括：
S105、确定目标路径中所包含的各链路被断开时的拥塞风险比例。
S106、根据各链路的拥塞风险比例和链路可用度，计算各链路的链路风险值。
在SDN控制器确定出SR-Policy的目标路径后，可以周期性地获取各链路的拥塞风险比例，该拥塞风险比例是一个预估值。在SR-Policy的多条路径中，根据当前的链路参数和根据链路参数计算出的路径参数，假设其中一条路径的某一段链路断开时，在该路径上承载的流量转移到其他路径上时是否会出现超出链路带宽的情况，以及超出链路带宽的具体流量。其中，拥塞风险比例为被丢弃流量/流量需求带宽。
并且，在确定链路风险值同样需要考虑链路可用度来确定，比如，链路风险值可以设置为如下公式计算：
链路风险值＝N×拥塞风险比例+M×(可用度范围值-链路可用度)
即，二者根据预设的权重确定出链路风险值。当然，链路风险值的计算方式不限于上述一种，仅需要在链路风险值中体现出拥塞风险比例和链路可用度的影响即可。
S107、对该SR-Policy中所包含的链路的链路风险值进行叠加，确定该SR-Policy的对象风险值。
S108、当对象风险值超出预设风险值时，则重新确定该SR-Policy的目标路径。
在计算出链路风险值后，SDN控制器可以根据链路风险值进行叠加确定出正在工作中的SR-Policy的对象风险值。由于一个SR-Policy中所包含的多条路径可能会选用同一段链路，因此，为了避免一段链路的链路风险值重复影响一个SR-Policy，针对一段链路仅叠加一次链路风险值。
当对象风险值超出了预设风险值时，则可以认为该SR-Policy的网络拥塞和丢包风险较大，此时，可以针对该SR-Policy进行重新选择路径，避免可能发生的链路故障，从而进一步地提升了组网对流量进行转发的可靠性。
下面以一个具体的实施方式对本申请所涉及的SR-Policy的路径选择方法进行详细说明。
组网的结构如图1所示，CE设备至少包括CE1和CE2，PE设备至少包括PE1和PE2，P设备至少包括P1～P5。PE1和PE2分别连接P1、P2、P3、P4和P5这五台P设备。SDN控制器基于路由协议或管理协议采集组网中各设备之间的链路的链路参数，其中，链路参数可以分为静态参数和动态参数。所采用的路由协议和管理协议为组网中常见的协议，仅需要采集相关的链路参数即可，对此不做限制。
另外，图1所示的组网仅显示了进行说明的部分，在其中还可以包含其他CE设备、PE设备和P设备。
一种SR-Policy的路径选择方法，包括：
S1、SDN控制器获取组网的网络拓扑，并获取两端PE设备之间的链路参数，并确定各链路的上一周期内的故障时间。
静态参数可以包含链路开销和LBW(链路带宽，Link Band Width)等；动态参数可以包括LCBW(链路当前带宽，Link Current Band Width)、LRBW(链路剩余带宽，LinkReserved Band Width)、链路抖动、链路延迟和链路丢包率等，这里，LRBW＝LBW-LCBW。
获取的链路参数可以确定如下表1所示的链路情况：
链路 LBW LCBW LRBW 链路开销 链路延时 链路抖动 链路丢包率 故障时间
PE1->P1 1 0 1 1 0 0 0 0
P1->PE2 1 0 1 1 0 0 0 0
PE1->P2 2 0 2 1 0 0 0 0
P2->PE2 2 0 2 1 0 0 0 0
PE1->P3 1 0 1 1 0 0 0 0
P3->PE2 1 0 1 1 0 0 0 0
PE1->P4 6 0 6 1 0 0 0 0
P4->PE2 6 0 6 1 0 0 0 0
PE1->P5 10 4 6 10 500 0 5 6000
P5->PE2 10 5 5 10 400 0 4 0
表1
其中，LBW、LCBW和LRBW的计量可以通过G比特位单位。
此时，可以理解为在当前的网络环境下的情况下，PE1-P5以及P5-PE2存在流量，且在上一周期内出现过故障，周期以一天为例。此时，故障时间可以根据链路的实际故障时间和所设置的故障最小时间进行确定，即，当该链路的实际故障时间不大于预设的故障最小时间时，则故障时间为故障最小时间，当该链路的实际故障时间大于故障最小时间时，则故障时间为实际故障时间。假设故障最小时间为1000秒，实际情况中，链路PE1-P5出现过2次故障，第一次的实际故障时间为500秒，第二次的实际故障时间为5000秒。那么，第一次的故障时间以故障最小时间100秒计算，第二次以实际故障时间5000秒计算，最终，可以确定出链路PE1-P5的故障时间为6000秒。
另外，在组网中带宽最小粒度被设置为0.01G。
S2、SDN控制器接收到SR-Policy的创建指令，调用寻路算法从组网中确定多条路径作为备选路径。
在工作人员需要创建SR-Policy时，根据SR-Policy的创建指令，SDN控制器根据上述链路情况，根据寻路算法确定多条链路。在创建指令中包含有创建该SR-Policy的SRCBW(流量需求带宽，SR-policy Current Band Width)，即该SR-Policy所需要承载的带宽，假设为8G，默认的调整阈值为80％，即在链路带宽被占用80％以上时可能触发重新选路。
根据组网的情况，可以确定出五条路径，即路径1：PE1-P1-PE2，路径2：PE1-P2-PE2，路径3：PE1-P3-PE2，路径4：PE1-P4-PE2，路径5：PE1-P5-PE2，并根据相关的链路参数计算出对应路径的路径情况，如表2所示：
路径 PBW PCBW PRBW 路径开销 路径延时 路径抖动 路径丢包率
路径1 1 0 1 2 0 0 0
路径2 2 0 2 2 0 0 0
路径3 1 0 1 2 0 0 0
路径4 6 0 6 2 0 0 0
路径5 10 5 5 20 900 0 9
表2
其中，表2中的PBW(路径带宽，Path Band Width)为路径中各链路的LBW的最小值，PCBW(路径当前带宽，Path Current Band Width)为路径中各链路的LCBW的最大值，PRBW(路径剩余带宽，Path Reserved Band Width)为路径中各链路的LRBW的最小值，路径开销为路径中各链路的链路开销的总和，路径延时、路径抖动和路径丢包率为路径中各链路的链路延时、链路抖动和链路丢包率的总和。
在寻路算法中可以设置三级的链路约束条件，即满足该链路约束条件的链路才会被选定到备选路径中。
第一级链路约束条件为：(LCBW+SRCBW)＜(LBW×80％)
结合表1来看，各段链路都无法满足第一级链路约束条件，因此，未选出合适的路径，重新根据第二级链路约束条件进行选路。
第二级链路约束条件为：(LCBW+SRCBW)＜LBW
结合表1来看，各段链路都也无法满足第二级链路约束条件，因此，未选出合适的路径，重新根据第三链路约束条件进行选路。
第三级链路约束条件为：(LCBW+SRCBW×带宽最小粒度)＜LBW
此时，各段链路都可以满足链路约束条件，因此，表1中所包含的链路都可以作为备选链路。并根据组网的拓扑情况，备选链路可以形成多条路径。即，路径1-路径5。
工作人员还会在寻路算法中设定SLA，SDN控制器会根据设定SLA以根据路径延时、路径抖动和路径丢包率筛除掉不满足要求的路径。由于在表1所示的情况下，可以看出路径5还负担有其他的流量转发，存在一定的路径延时和路径丢包率，此时，可以认为路径5未能满足SLA的要求，因此，路径1-路径4可以被定为备选路径。
S4、SDN控制器计算多条备选路径中的备选链路的链路代价，以及多条备选路径的路径选择代价。
根据表1所示的各链路的情况，可以计算出如表3所示的链路代价和路径选择代价。
Figure BDA0002801204970000171
表3
其中，路径可用度为所包含的链路的链路可用度的总和，路径选择代价为链路代价的总和。
并且，链路代价选用了：链路代价＝N×链路开销+M×(可用度范围值-链路可用度)，其中，可用度范围值＝10000，N＝1，M＝1，即链路开销和链路可用度所占权重都为1。
S5、SDN控制器根据各路径的路径剩余带宽进行排序。
此时，各路径的PRBW分别为：
路径1＝1G、路径2＝2G、路径3＝1G、路径4＝6G。
排序结果为：路径4-路径2-路径1-路径3。其中，路径1和路径3的路径剩余带宽相同，可以根据P设备的设备标识或其他标准完成排序，对此不做限制。
S6、SDN控制根据设置的代价范围，从多条备选路径中选择预设数量的路径作为SR-Policy的目标路径。
假设SDN控制器需要选择3条路径作为SR-Policy的路径，则根据排序结果将路径4、路径2和路径1选定为SR-Policy的路径。根据选出的路径，SDN控制器为每条路径分配权重，即路径4权重为6、路径2权重为2，路径1权重为1。
S7、SDN控制器向PE设备发送SR-Policy。
此时，在SDN控制器将SR-Policy部署到PE1后，8G的流量将被负载分担到各路径上进行转发。
此后，SDN控制器继续执行S1，以获取组网中的链路参数和链路状态。
其中，路径1：PCBW＝8×(1/(1+2+6))＝0.89G，PRBW＝1-0.89＝0.12G；
路径2：PCBW＝8×(2/(1+2+6))＝1.78G，PRBW＝2-1.78＝0.22G；
路径4：PCBW＝8×(6/(1+2+6))＝5.33G，PRBW＝6-5.33＝0.77G。
S8、SDN控制器计算拥塞风险比例。
在计算时，假设SR-Policy中当前的链路发生故障，包含故障的链路的路径上现在承载的流量需要分担到其他的路径中。
PE1-P1或P1-PE2故障时，流量分担到路径1之外的其他路径上。
路径2：路径2的PCBW+路径1的PCBW×(路径2的PBW/(路径2的PBW+路径4的PBW))＝1.78+0.89×(2/(2+6))＝2.0025，超出路径2的PBW的值为0.0025G；(后续解释部分省略)
路径4：5.33+0.89×(6/(2+6))＝5.9975，未超出路径4的PBW。
超出被丢弃的总流量(后称为丢弃流量)为0.0025G，拥塞风险比例＝丢弃流量/SRCBW＝0.03％。
PE1-P2或P2-PE2故障时，流量分担到路径2之外的其他路径上。
路径1：0.89+1.78×(1/(1+6))＝1.1442，超出路径1的PBW的值为0.1442G；
路径4：5.33+1.78×(6/(1+6))＝6.8557，超出路径4的PBW的值为0.8557。
超出被丢弃的总流量(后称为丢弃流量)为0.9999G，拥塞风险比例＝丢弃流量/SRCBW＝12.5％。
PE1-P4或P4-PE2故障时，流量分担到路径4之外的其他路径上。
路径1：0.89+5.33×(1/(1+2))＝2.6667，超出路径1的PBW的值为1.6667G；
路径2：1.78+5.33×(2/(1+2))＝5.3333，超出路径2的PBW的值为3.3333。
超出被丢弃的总流量(后称为丢弃流量)为4G，拥塞风险比例＝丢弃流量/SRCBW＝50％。
设定链路风险值＝X×拥塞风险比例+Y×(可用度范围值-链路可用度)，其中，X可以设定为1000000，Y可以设定为1，即，发生拥塞的情况权重更高，此时可以得出下表4的链路风险值。
Figure BDA0002801204970000191
表4
S9、SDN控制器根据拥塞风险比例和链路可用度，计算出各链路的链路风险值。其中，各链路指SR-Policy中所包含的链路。
S10、SDN控制器根据各链路的链路风险值，计算出SR-Policy的对象风险值，并在对象风险值超出预设的风险值时，重新执行S1-S7的过程确定SR-Policy的目标路径。
综合上表可以看出，针对本SR-Policy而言，其对象风险值为各链路的链路风险值的叠加，为1340000。
比如，设定预设风险值为800000，可以看出，对象风险值远超出了预设风险值。SDN控制器重新开始SR-Policy的路径选择，以寻求更优的路径。
由于组网中各设备对流量的转发是动态的过程，在重新选择路径的过程中，链路参数和故障时间等参考因素已经发生了变化，因此，可以根据现今的情况选出更适合的路径承载流量。
相对应的，本申请还提供了一种SR-Policy的路径选择装置，应用于SDN控制器，如图3所示，包括：
获取单元，用于获取段路由策略SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的链路开销；
寻路单元，用于调用寻路算法确定多条备选路径；
计算单元，用于根据各链路的链路开销，计算多条备选路径的路径选择代价，其中，路径选择代价为一条备选路径中所包含的备选链路的链路代价的叠加；
筛选单元，用于在预设的代价范围内，从多条备选路径中选择预设数量的备选路径作为SR-Policy的目标路径。
可选的，该装置，还包括：
计时单元，还于获取SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的故障时间；
确定单元，用于确定多条备选路径所包含的备选链路；
计算单元，具体用于根据故障时间，周期性地计算各备选链路的链路可用度；根据各链路的链路开销和链路可用度，计算备选链路的链路代价；针对一条备选路径，对该备选路径中所包含的备选链路的链路代价进行叠加，确定该备选路径的路径选择代价。
进一步的，该计时单元，包括：
检测模块，用于对SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路进行检测；
时间确定模块，用于针对一段链路，当该链路的实际故障时间不大于预设的故障最小时间时，则故障时间为故障最小时间，当该链路的实际故障时间大于故障最小时间时，则故障时间为实际故障时间。
可选的，获取单元，还用于获取多条备选路径的路径剩余带宽；
筛选单元，包括：
排序模块，用于根据路径剩余带宽，对多条备选路径进行排序；
选择模块，用于根据排序结果，在预设的代价范围内，选择预设数量的备选路径作为SR-Policy的目标路径。
可选的，获取单元，还用于获取SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的链路带宽、链路当前带宽，并获取该SR-Policy的流量需求带宽；
选择模块，还用于当根据本级的链路约束条件未选出预设数量的备选路径时，则切换至下一级的链路约束条件，并重新通过寻路单元调用寻路算法确定多条备选路径；
寻路算法中包含如下设置的三级链路约束条件；
第一级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽)＜(链路带宽×调整阈值)；
第二级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽)＜链路带宽；
第三级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽×带宽最小粒度)＜链路带宽。
可选的，计算单元，还用于确定目标路径中所包含的各链路被断开时的拥塞风险比例，其中，拥塞风险比例为被丢弃流量/流量需求带宽；根据各链路的拥塞风险比例和链路可用度，计算各链路的链路风险值；对该SR-Policy中所包含的链路的链路风险值进行叠加，确定该SR-Policy的对象风险值；
该装置，还包括：
调整单元，用于当对象风险值超出预设风险值时，则重新通过寻路单元、计算单元和筛选单元重新确定该SR-Policy的目标路径。
本说明书实施方式中，在为SR-Policy选择路径时，通过寻路算法确定多条备选路径，通过链路的链路开销和反映链路可靠程度的链路可用度确定每一条备选路径的路径选择代价，并在预设的代价范围内从备选路径中确定SR-Policy的目标路径，从而降低了SR-Policy中路径的故障几率，避免因路径故障而出现的网络拥塞和丢包，提升组网的可靠性。
应当理解的是，本说明书并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。
以上所述仅为本说明书的较佳实施方式而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种段路由策略的路径选择方法，其特征在于，应用于软件定义网络SDN控制器，包括：
获取段路由策略SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的链路开销；
调用寻路算法确定多条备选路径；
根据各链路的链路开销和链路可用度，计算所述多条备选路径的路径选择代价，其中，所述路径选择代价为一条备选路径中所包含的备选链路的链路代价的叠加；
在预设的代价范围内，从所述多条备选路径中选择预设数量的备选路径作为SR-Policy的目标路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获取SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的故障时间；
所述根据各链路的链路开销，计算所述多条备选路径的路径选择代价，包括：
确定多条备选路径所包含的备选链路；
根据故障时间，周期性地计算各备选链路的链路可用度；
根据各链路的链路开销和链路可用度，计算备选链路的链路代价；
针对一条备选路径，对该备选路径中所包含的备选链路的链路代价进行叠加，确定该备选路径的路径选择代价。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的故障时间，包括：
对所述SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路进行检测；
针对一段链路，当该链路的实际故障时间不大于预设的故障最小时间时，则所述故障时间为所述故障最小时间，当该链路的实际故障时间大于故障最小时间时，则所述故障时间为实际故障时间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在预设的代价范围内，从所述多条备选路径中选择预设数量的路径作为SR-Policy的目标路径，包括：
获取所述多条备选路径的路径剩余带宽；
根据所述路径剩余带宽，对所述多条备选路径进行排序；
根据排序结果，在预设的代价范围内，选择预设数量的备选路径作为SR-Policy的目标路径。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获取SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的链路带宽、链路当前带宽，并获取该SR-Policy的流量需求带宽；
所述在预设的代价范围内，从所述多条备选路径中选择预设数量的备选路径作为SR-Policy的目标路径，包括：
当根据本级的链路约束条件未选出预设数量的备选路径时，则根据下一级的链路约束条件重新调用寻路算法确定多条备选路径；
所述寻路算法中包含如下设置的三级链路约束条件；
第一级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽)＜(链路带宽×调整阈值)；
第二级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽)＜链路带宽；
第三级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽×带宽最小粒度)＜链路带宽。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在从所述多条备选路径中选择预设数量的备选路径作为SR-Policy的目标路径之后，还包括：
确定所述目标路径中所包含的各链路被断开时的拥塞风险比例，其中，所述拥塞风险比例为被丢弃流量/流量需求带宽；
根据各链路的拥塞风险比例和链路可用度，计算各链路的链路风险值；
对该SR-Policy中所包含的链路的链路风险值进行叠加，确定该SR-Policy的对象风险值；
当所述对象风险值超出预设风险值时，则重新确定该SR-Policy的目标路径。
7.一种段路由策略的路径选择装置，其特征在于，应用于SDN控制器，包括：
获取单元，用于获取段路由策略SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的链路开销；
寻路单元，用于调用寻路算法确定多条备选路径；
计算单元，用于根据各链路的链路开销，计算所述多条备选路径的路径选择代价，其中，所述路径选择代价为一条备选路径中所包含的备选链路的链路代价的叠加；
筛选单元，用于在预设的代价范围内，从所述多条备选路径中选择预设数量的备选路径作为SR-Policy的目标路径。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
计时单元，还于获取SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的故障时间；
确定单元，用于确定多条备选路径所包含的备选链路；
所述计算单元，具体用于根据故障时间，周期性地计算各备选链路的链路可用度；根据各链路的链路开销和链路可用度，计算备选链路的链路代价；针对一条备选路径，对该备选路径中所包含的备选链路的链路代价进行叠加，确定该备选路径的路径选择代价。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述计时单元，包括：
检测模块，用于对所述SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路进行检测；
时间确定模块，用于针对一段链路，当该链路的实际故障时间不大于预设的故障最小时间时，则所述故障时间为所述故障最小时间，当该链路的实际故障时间大于故障最小时间时，则所述故障时间为实际故障时间。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述获取单元，还用于获取所述多条备选路径的路径剩余带宽；
所述筛选单元，包括：
排序模块，用于根据所述路径剩余带宽，对所述多条备选路径进行排序；
选择模块，用于根据排序结果，在预设的代价范围内，选择预设数量的备选路径作为SR-Policy的目标路径。
11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述获取单元，还用于获取SR-Policy所对应的首节点和尾节点之间各链路的链路带宽、链路当前带宽，并获取该SR-Policy的流量需求带宽；
所述选择模块，还用于当根据本级的链路约束条件未选出预设数量的备选路径时，则切换至下一级的链路约束条件，并重新通过所述寻路单元调用寻路算法确定多条备选路径；
所述寻路算法中包含如下设置的三级链路约束条件；
第一级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽)＜(链路带宽×调整阈值)；
第二级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽)＜链路带宽；
第三级链路约束条件为：(链路当前带宽+流量需求带宽×带宽最小粒度)＜链路带宽。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述计算单元，还用于确定所述目标路径中所包含的各链路被断开时的拥塞风险比例，其中，所述拥塞风险比例为被丢弃流量/流量需求带宽；根据各链路的拥塞风险比例和链路可用度，计算各链路的链路风险值；对该SR-Policy中所包含的链路的链路风险值进行叠加，确定该SR-Policy的对象风险值；
所述装置，还包括：
调整单元，用于当所述对象风险值超出预设风险值时，则重新通过所述寻路单元、所述计算单元和所述筛选单元重新确定该SR-Policy的目标路径。
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