KR101706337B1 - 소프트웨어 정의 네트워크 기반의 스위치 주도적 컨트롤러 선택 방법 - Google Patents

소프트웨어 정의 네트워크 기반의 스위치 주도적 컨트롤러 선택 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 소프트웨어 정의 네트워크 기반의 오픈플로우 스위치는 오픈플로우 컨트롤러와 통신하는 통신 모듈, 플로우 엔트리 요청 프로그램이 저장된 메모리, 및 프로그램을 수행하는 프로세서를 포함하되, 프로세서는 프로그램의 실행에 따라, 현재 부하처리량이 가장 작은 오픈플로우 컨트롤러로부터 현재 연결된 복수의 오픈플로우 컨트롤러에 대한 최대 부하 처리량 및 현재 부하처리량을 수신하고, 수신된 최대 부하처리량 및 현재 부하처리량에 기초하여, 각각의 오픈플로우 컨트롤러에 대한 플로우 엔트리 요청 확률값을 계산한 후, 계산된 플로우 엔트리 요청 확률값에 기초하여 연결된 복수의 오픈플로우 컨트롤러 중 적어도 어느 하나로 플로우 테이블 엔트리를 요청한다.

Description

소프트웨어 정의 네트워크 기반의 스위치 주도적 컨트롤러 선택 방법{ADAPTIVE SELECTION METHODS TO BALANCE THE CONTROLLER LOAD IN SDN}
본 발명은 소프트웨어 정의 네트워크 기반의 스위치 주도적 선택 방법에 관한 것이다.
스마트폰의 보급으로 인해 네트워크 트래픽이 폭발적으로 늘어나고 있으며, 시간이 지날수록 더욱 빠르게 증가하고 있는 추세이다. 네트워크 트래픽이 기하급수적으로 증가함에 따라 네트워크의 규모가 점점 거대해지고 복잡해지고 있다. 따라서, 유연한 제어와 효과적인 네트워크 관리를 가능하게 하는 소프트웨어 정의 네트워크(Software Defined Network, SDN) 기술이 등장하였다.
소프트웨어 정의 네트워크 기술은 기존의 네트워크 장비를 데이터 플레인과 컨트롤 플레인으로 분리하여 프로그래밍 가능한 네트워크를 구현할 수 있다. 이때, 컨트롤 플레인은 중앙의 컨트롤러가 담당하고, 데이터 플레인은 라우터와 오픈플로우 스위치 등의 네트워크 장비가 담당하여 네트워크를 제어하기 때문에 자원의 가시성을 확보할 수 있다.
소프트웨어 정의 네트워크 기술에서, 컨트롤러는 오픈플로우(OpenFlow) 같은 API를 이용하여 네트워크 장비들을 제어할 수 있다. 여기서, 오픈플로우란 데이터 플레인과 컨트롤 플레인 사이에 통신을 가능하게 해주는 표준화된 프로토콜을 말한다.
그러나, 소프트웨어 정의 네트워크 기술은 중앙의 컨트롤러에서 여러 네트워크 장비들을 제어하기 때문에, 컨트롤러에 부하가 집중되는 문제점이 있다. 즉, 트래픽 처리가 느려져 지연이 발생할 수 있으며, 따라서 부하를 균등하게 분산시키기 위한 방법이 필요하다.
이와 관련하여 대한민국 등록특허공보 제1155012호(발명의 명칭: 오픈플로우 네트워크 시스템 및 그 제어방법)는 사용자가 정의하는 서비스 품질 요구사항에 맞추어 트래픽 전송 경로를 동적으로 할당하고, 네트워크 상황에 따라 플로우를 재정의하여 트래픽을 이동시키는 오픈 플로우 네트워크 시스템과 제어 방법을 개시하고 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 오픈플로우 컨트롤러의 부하를 파악하고, 적은 지연으로 오픈플로우 컨트롤러의 부하를 분산하는 방법을 제공하고자 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 소프트웨어 정의 네트워크 기반의 오픈플로우 스위치는 오픈플로우 컨트롤러와 통신하는 통신 모듈, 플로우 엔트리 요청 프로그램이 저장된 메모리, 및 프로그램을 수행하는 프로세서를 포함하되, 프로세서는 프로그램의 실행에 따라, 현재 부하처리량이 가장 작은 오픈플로우 컨트롤러로부터 현재 연결된 복수의 오픈플로우 컨트롤러에 대한 최대 부하 처리량 및 현재 부하처리량을 수신하고, 수신된 최대 부하처리량 및 현재 부하처리량에 기초하여, 각각의 오픈플로우 컨트롤러에 대한 플로우 엔트리 요청 확률값을 계산한 후, 계산된 플로우 엔트리 요청 확률값에 기초하여 연결된 복수의 오픈플로우 컨트롤러 중 적어도 어느 하나로 플로우 테이블 엔트리를 요청한다.
본 발명의 제 2 측면에 따른 오픈플로우 스위치의 플로우 엔트리 요청 방법은 현재 연결된 복수의 오픈플로우 컨트롤러에 대한 최대 부하처리량 및 현재 부하처리량을 수신하는 단계; 수신된 최대 부하처리량 및 현재 부하처리량에 기초하여, 각각의 오픈플로우 컨트롤러에 대한 플로우 엔트리 요청 확률값을 계산하는 단계; 및 플로우 엔트리 요청 확률값에 기초하여 연결된 복수의 오픈플로우 컨트롤러 중 적어도 어느 하나로 플로우 엔트리를 요청하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 3 측면에 따른 소프트웨어 정의 네트워크 기반의 오픈플로우 컨트롤러는 오픈플로우 컨트롤러의 상태 정보를 송수신하는 통신 모듈, 부하 관리 프로그램이 저장되는 메모리, 및 프로그램을 수행하는 프로세서를 포함하되, 통신 모듈은 오픈플로우 컨트롤러의 최대 부하처리량, 현재 부하처리량 및 오픈플로우 스위치 연결 정보를 포함하는 상태정보를 브로드캐스팅하는 송신부 및 주변에 존재하는 적어도 하나의 오픈플로우 컨트롤러로의 상태 정보를 수신하는 수신부를 포함한다. 이때, 프로세서는 프로그램의 실행에 따라, 상태 정보를 통해, 연결된 오픈플로우 스위치 별로 공통으로 연결된 주변 오픈플로우 컨트롤러를 파악하고, 현재 부하처리량이 수신된 주변 오픈플로우 컨트롤러의 현재 부하처리량보다 작을 경우, 연결된 오픈플로우 스위치 각각에, 각각의 오픈플로우 스위치와 연결된 모든 오픈플로우 컨트롤러의 최대 부하처리량 및 현재 부하처리량을 전송한다.
본 발명의 제 4 측면에 따른 오픈플로우 컨트롤러의 부하 관리 방법은 오픈플로우 컨트롤러의 최대 부하처리량, 현재 부하처리량 및 오픈플로우 스위치 연결 정보를 포함하는 상태 정보를 주변에 존재하는 적어도 하나의 주변 오픈플로우 컨트롤러로 브로드캐스팅하는 단계; 주변 오픈플로우 컨트롤러로부터 상태 정보를 수신하는 단계; 상태 정보를 통해 현재 연결된 오픈플로우 스위치와 공통으로 연결된 오픈플로우 컨트롤러를 파악하는 단계; 현재 부하처리량이 주변 오픈플로우 컨트롤러의 현재 부하처리량 보다 작을 경우, 현재 연결된 오픈플로우 스위치 각각에, 각각의 오픈플로우 스위치와 연결된 모든 오픈플로우 컨트롤러의 최대 부하처리량 및 현재 부하처리량을 전송하는 단계를 포함한다.
전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 오픈플로우 스위치가 상대적으로 부하가 적은 오픈플로우 컨트롤러에 플로우 엔트리를 요청함으로써, 오픈플로우 컨트롤러의 부하를 분산시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 네트워크를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 컨트롤러의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 컨트롤러의 부하 교환 방법을 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 컨트롤이 오픈플로우 스위치에 전송하는 부하 정보의 일례를 정리한 표이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 스위치의 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 스위치의 플로우 엔트리 요청 방법을 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 스위치에 의해 계산된 각각의 오픈플로우 컨트롤러에 대한 플로우 엔트리 확률을 나타낸 표이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
오픈플로우(openflow)는 소프트웨어 정의 네트워크(software definition network, SDN)의 인터페이스(interface) 표준 기술 중 하나이다. 오픈플로우의 장점은 네트워크 엔지니어들에게 보다 편리하게 네트워크 장비를 조작할 수 있는 인터페이스를 제공하며, 컨트롤러의 프로그램을 통하여 다양한 기능 모듈을 보다 유연하게 만들어 낼 수 있다. 예를 들어, 기존 네트워크 장비들은 네트워크에 새로운 기능을 추가하기 위해서 관련된 기존 장비들을 모두 업그레이드 하거나 부가적인 장비를 물리적으로 설치해야 한다. 그러나 오픈플로우를 이용하면 오픈플로우 표준을 따르는 어떤 업체의 네트워크 장비라 할지라도 컨트롤러에서 프로그래밍을 통하여 비교적 쉽게 새로운 기능을 추가할 수 있다.
여기서, 네트워크는 단말 및 서버와 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크의 일 예에는 3GPP(3rd generation partnership project) 네트워크, LTE(long term evolution) 네트워크, WIMAX(world interoperability for microwave access) 네트워크, 인터넷(internet), LAN(local area network), Wireless LAN(Wireless local area network), WAN(wide area network), PAN(personal area network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(digital multimedia broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
이하, 도 1을 참조하여 오픈플로우 네트워크(openflow network)를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 네트워크를 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우를 이용한 네트워크는 도 1에 도시된 바와 같이, 오픈플로우 컨트롤러(openflow controller; 100) 및 오픈플로우 스위치(openflow switch; 200)를 포함한다. 이때, 오픈플로우 컨트롤러(100) 및 오픈플로우 스위치(200)는 오픈플로우 프로토콜(openflow protocol)을 이용하여 내부 통신을 수행한다. 구체적으로, 하나의 오픈플로우 컨트롤러(100)에 복수의 오픈플로우 스위치(200)가 연결될 수 있으며, 마찬가지로 하나의 오픈플로우 스위치(200)에는 복수의 오픈플로우 컨트롤러(100)가 연결될 수 있다. 한편, 도 1에는 설명의 편의상 네 개의 오픈플로우 컨트롤러와 일곱 개의 오픈플로우 스위치가 도시되었으나 이에 제한되는 것은 아니며, 오픈플로우 컨트롤러(100) 및 오픈플로우 스위치(200)는 그 개수에 제한되지 않는다.
오픈플로우 컨트롤러(100)는 컴퓨터 또는 서버에 소프트웨어로 구현될 수 있으며, 패킷에 대한 라우팅 경로를 설정하여 오픈플로우 컨트롤러(100)와 연결된 하나 이상의 오픈플로우 스위치(200)로 패킷을 포워딩한다.
오픈플로우 스위치(200)는 단말(미도시 됨)로부터 패킷을 수신하여 오픈플로우 컨트롤러(100)에 전달한다. 이때, 또한, 오픈플로우 스위치(200)는 오픈플로우 컨트롤러(100)의 명령에 따라 단말로 전송되는 데이터 패킷의 처리 방법, 전송 방식 및 전송 경로를 정하고, 데이터 패킷을 전달한다.
오픈플로우 스위치(200)는 메모리에 플로우 테이블을 저장할 수 있으며, 저장된 플로우 테이블은 하나 이상의 플로우 엔트리를 포함할 수 있다. 이때, 플로우 엔트리는 패킷에 대한 매칭 조건, 처리 방법, 전송 방식 및 전송 경로가 저장된 액션필드 및 트래픽 양의 통계 정보가 저장된 카운터 필드 등을 포함할 수 있다. 따라서, 오픈플로우 스위치(200)의 주요 동작은 플로우 테이블에 저장된 정보를 바탕으로 이루어진다.
종래의 기술에서, 하나의 오픈플로우 스위치에 연결된 복수의 오픈플로우 컨트롤러는 마스터(master) 컨트롤러 및 슬레이브(slave) 컨트롤러로 구분되며, 마스터 컨트롤러는 오픈플로우 스위치에 대한 모든 접근 권한을 지닌다. 다시 말해, 하나의 오픈플로우 스위치는 하나의 마스터 컨트롤러와 복수의 슬레이브 컨트롤러가 연결된 형태로, 슬레이브 컨트롤러는 오픈플로우 스위치의 상태를 읽는 것 외에 다른 권한이 부여되지 않았다. 때문에, 오픈플로우 스위치는 마스터로 연결된 오픈플로우 컨트롤러, 즉 마스터 컨트롤러에게만 플로우 엔트리를 요청할 수 있다. 따라서, 마스터 컨트롤러에 부하가 집중될 확률이 높았다. 따라서, 종래의 기술에서는 부하가 집중되는 것을 방지하기 위하여 각각의 오픈플로우 컨트롤러가 상호작용하여 각자의 부하를 파악하고, 부하가 큰 오픈플로우 컨트롤러는 자신과 마스터 역할로 연결된 오픈플로우 스위치를 슬레이브로 연결된 오픈플로우 컨트롤러(슬레이브 컨트롤러) 중 어느 하나로 이주시킴으로써 부하를 감소시켰다. 이때, 오픈플로우 스위치를 넘겨받은 슬레이브 컨트롤러는 마스터 역할로 전환되게 된다.
그러나, 상술한 스위치 이주 기법은 오픈플로우 컨트롤러들이 상호 작용을 통해 부하가 균등하게 분산될 수 있으나, 오픈플로우 스위치를 이주하는 과정에서 일어나는 역할 교체로 인하여 지연이 발생하게 된다. 따라서, 부하 불균형이 짧게 여러 번 일어나는 환경에서는 역할 교체가 부하의 집중보다 더 큰 지연을 발생시킬 수도 있다.
상술한 기술적 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 컨트롤러(100) 및 오픈플로우 스위치(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 모두 동등한 역할로 연결된다. 즉, 하나의 오픈플로우 스위치(200)에 연결된 복수의 오픈플로우 컨트롤러(100)는 모두 접근 권한을 가지고 있으며, 오픈플로우 스위치(200)는 연결된 모든 오픈플로우 컨트롤러(100)에 플로우 엔트리를 요청하는 것이 가능하다. 또한, 오픈플로우 컨트롤러(100) 및 오픈플로우 스위치(200)는 간단한 연산을 통하여 적은 지연으로 오픈플로우 컨트롤러의 부하를 분산시키는 것이 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 컨트롤러의 개략적인 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 컨트롤러(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 통신모듈(110), 메모리(120) 및 프로세서(130)를 포함한다.
통신모듈(110)은 도시되지 않았으나, 상태 정보를 브로드캐스팅하는 송신부 및 주변에 존재하는 적어도 하나의 오픈플로우 컨트롤러의 상태 정보를 수신하는 수신부로 구성된다. 이때, 상태 정보는 오픈플로우 컨트롤러의 최대 부하처리량, 현재 부하처리량 및 오픈플로우 스위치 연결 정보를 포함한다.
이하, 설명의 편의를 위하여, 도 1에 도시된 오픈플로우 컨트롤러 중, 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1)를 기준으로 설명하기로 한다. 이때, 주변에 존재하는 복수의 오픈플로우 컨트롤러는 제 2 오픈플로우 컨트롤러(C2) 내지 제 4 오픈플로우 컨트롤러(C4)일 수 있다.
오픈플로우 컨트롤러(100)는 통신모듈(110)을 통해 오픈플로우 스위치(200)와 패킷을 송수신한다.
메모리(120)에는 부하 관리 프로그램이 저장된다. 이때, 메모리(120)는 컴퓨터 저장 매체중의 하나로서 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 저장장치는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치, 콤팩트 플래시(compact flash; CF) 카드, SD(secure digital) 카드, 메모리 스틱(memory stick), 솔리드 스테이트 드라이브(solid-state drive; SSD) 및 마이크로(micro) SD 카드 등과 같은 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive; HDD) 등과 같은 마그네틱 컴퓨터 기억장치 등을 포함할 수 있다.
프로세서(130)는 부하 관리 프로그램의 실행에 따라, 송신부를 통해 자신의 상태 정보를 소프트웨어 정의 네트워크 상에 존재하는 제 2 오픈플로우 컨트롤러(C2) 내지 제 4 오픈플로우 컨트롤러(C4)로 주기적으로 브로드캐스팅 할 수 있다.
동시에, 수신부를 통해, 주변에 존재하는 제 2 오픈플로우 컨트롤러(C2) 내지 제 4 오픈플로우 컨트롤러(C4)가 브로드캐스팅하고 있는 상태 정보를 주기적으로 수신할 수 있다. 따라서, 각각의 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1)는 제 1 오픈플로우 컨트롤러와 연결된 오픈플로우 스위치(S1 내지 S4)와 공통으로 연결된 다른 모든 오픈플로우 컨트롤러(C2 내지 C4)를 파악할 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 현재 부하처리량을 자신과 연결된 오픈플로우 스위치(S1 내지 S4)와 공통으로 연결된 다른 오픈플로우 컨트롤러들(C2 내지 C4)의 현재 부하처리량과 비교한다. 만약, 현재 부하처리량이 제 2 오픈플로우 컨트롤러(C2), 제 3 오픈플로우 컨트롤러(C3), 및 제 4 오픈플로우 컨트롤러(C4)의 현재 부하처리량에 비하여 낮을 경우, 프로세서는 자신(제 1 오픈플로우 컨트롤러, C1)과 연결된 스위치(S1 내지 S4)로 해당 스위치에 연결된 복수의 오픈플로우 컨트롤러들(C1 내지 C2)의 현재 부하처리량 및 최대 부하처리량을 전송한다. 이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 컨트롤러의 부하 교환 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 컨트롤러의 부하 교환 방법을 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 컨트롤러의 부하 관리 방법은, 상태 정보를 브로드캐스팅하는 단계(S110); 주변에 존재하는 복수의 오픈플로우 컨트롤러로부터 상태 정보를 수신하는 단계(S120); 및 현재 연결된 오픈플로우 스위치와 공통으로 연결된 오픈플로우 컨트롤러를 파악하는 단계(S130); 현재 부하처리량을 비교하여 오픈플로우 스위치로 부하 정보를 송신하는 단계(S140)를 포함한다.
먼저, 오픈플로우 컨트롤러의 프로세서(130)는 송신부를 통해, 현재 부하처리량, 최대 부하처리량 및 현재 연결된 오픈플로우 스위치 연결 정보를 포함하는 상태 정보를 주변에 존재하는 오픈플로우 컨트롤러로 브로드캐스팅한다(S110).
이어서, 수신부를 통해, 주변에 존재하는 복수의 오픈플로우 컨트롤러로부터 상태 정보를 수신한다(S120). 이때, 상술한 단계(S110) 및 (S120)은 수신부 및 송신부를 통해 동시에 이루어질 수 있으며, 순서에 제한되는 것은 아니다.
다음으로, 프로세서(130)는 현재 연결된 오픈플로우 스위치와 공통으로 연결된 오픈플로우 컨트롤러를 파악한다(S130).
이어서, 수신한 주변 오픈플로우 컨트롤러의 상태정보에 포함된 오픈플로우 컨트롤러에 대한 현재 부하처리량을 각각 비교하여, 현재 부하처리량이 주변의 현재 부하처리량보다 가장 적을 경우, 자신의 현재 부하처리량, 최대 부하처리량, 공통으로 연결된 오픈플로우 컨트롤러의 현재 부하처리량 및 최대 부하처리량을 오픈플로우 스위치로 전송한다(S140).
구체적으로, 도 1의 제 1오픈플로우 컨트롤러(C1)를 참조하여 예를 들면, 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1)는 자신의 상태정보를 주변에 존재하는 오픈플로우 컨트롤러(C2 내지 C4)로 브로드캐스팅하고 주변 오픈플로우 컨트롤러(C2 내지 C4)의 상태정보를 수신할 수 있다.
이때, 상태 정보에는 최대 부하처리량, 현재 부하처리량 및 오픈플로우 스위치 연결 정보를 포함하기 때문에, 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1)는 현재 연결되어 있는 오픈플로우 스위치(S1 내지 S4) 각각에, 공통으로 연결된 오픈플로우 컨트롤러를 파악할 수 있다.예를 들어, 제 2 오픈플로우 스위치(S2)는 제 2 오픈플로우 컨트롤러(C2)와 공통으로 연결되며, 제 3 오픈플로우 스위치(S3)는 제 2 오픈플로우 컨트롤러(C2) 및 제 3 오픈플로우 컨트롤러(C3)와 공통으로 연결되고, 제 4 오픈플로우 스위치(S4)는 제 2 오픈플로우 컨트롤러(C2), 제 3 오픈플로우 컨트롤러(C3), 및 제 4 오픈플로우 컨트롤러(C4)와 공통으로 연결된다.
이어서, 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1)는 자신의 현재 부하처리량을 제 2 오픈플로우 컨트롤러(C2) 내지 제 4 오픈플로우 컨트롤러(C4)의 현재 부하처리량과 각각 비교할 수 있다. 만약, 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1)의 현재 부하처리량이 제 2 오픈플로우 컨트롤러(C2), 제 3 오픈플로우 컨트롤러(C3), 및 제 4 오픈플로우 컨트롤러(C4)의 현재 부하처리량보다 적을 경우, 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1)은 자신과 연결된 제 1 오픈플로우 스위치(S1) 내지 제 4 오픈플로우 스위치(S4)로 각각의 컨트롤러의 부하 정보를 전송한다. 제 2 오픈플로우 스위치(S2) 및 제 3 오픈플로우 스위치(S3)를 예로들면, 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1)는 제 2 오픈플로우 스위치(S2)로 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1) 및 제 2 오픈플로우 컨트롤러(C2)의 현재 부하처리량 및 최대 부하처리량을 전송하고, 제 3 오픈플로우 스위치(S3)로 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1), 제 2 오픈플로우 컨트롤러 (C2), 및 제 3 오픈플로우 컨트롤러 (C3)의 현재 부하처리량 및 최대 부하처리량을 전송한다.
즉, 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1)가 자신과 연결된 오픈플로우 스위치(S1 내지 S4)로 전송하는 오픈플로우 컨트롤러의 부하 정보를 표로 정리하면 도 4에 도시된 표와 같다. 여기서, 부하 정보란, 현재 부하처리량 및 최대 부하처리량을 말한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 오픈플로우 컨트롤러가 연결된 오픈플로우 스위치에 전송하는 부하 정보를 정리한 표이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 스위치(200)는 자신과 연결된 모든 오픈플로우 컨트롤러(100)의 부하정보를 수신할 수 있다. 따라서, 간단한 연산을 통해, 주도적으로 오픈플로우 컨트롤러(100)를 선택하여 플로우 엔트리를 요청함으로써, 오픈플로우 컨트롤러(100)의 부하를 분산시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 스위치의 개략적인 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 스위치(200)는 통신모듈(210), 메모리(220), 및 프로세서(230)를 포함한다. 오픈플로우 스위치(200)는 통신모듈(210)을 통해 단말(미도시됨) 및 오픈플로우 컨트롤러(100)와 패킷을 송수신할 수 있다. 이때, 오픈플로우 스위치(200)가 수신한 패킷에 할당된 속도, 처리된 패킷의 수 및 패킷에 대한 처리 방법 등은 메모리(220)의 플로우 테이블(미도시됨)에 저장된다.
오픈플로우 스위치(200)의 메모리(220)에는 복수의 플로우 테이블 및 플로우 엔트리 요청 프로그램이 저장된다. 이때, 메모리(220)는 컴퓨터 저장 매체중의 하나로서 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함하여 구성될 수 있다.
프로세서(230)는 플로우 엔트리 요청 프로그램이 실행됨에 따라, 임의의 오픈플로우 컨트롤러(100)로부터 오픈플로우 스위치(200)에 연결된 복수의 오픈플로우 컨트롤러(100)에 대한 최대 부하 처리량 및 현재 부하처리량을 수신한다.
또한, 프로세서(230)는 최대 부하처리량 및 현재 부하처리량에 기초하여 각각의 오픈플로우 컨트롤러(100)에 대한 여유 부하처리량을 계산한 후, 여유 부하처리량을 오픈플로우 스위치(200)에 연결된 각각의 오픈플로우 컨트롤러(100)의 여유 부하 처리량의 총합으로 나누어 각각의 오픈플로우 컨트롤러(100)에 대한 플로우 엔트리 요청 확률을 계산한다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 스위치(200)의 플로우 엔트리 요청 방법을 상세히 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 스위치의 플로우 엔트리 요청 방법을 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 스위치(200)의 플로우 엔트리 요청 방법은, 현재 연결된 복수의 오픈플로우 컨트롤러의 부하 정보를 수신하는 단계(S210); 각각의 오픈플로우 컨트롤러에 대한 플로우 엔트리 요청 확률을 계산하는 단계(S220); 및 오픈플로우 컨트롤러에 플로우 엔트리를 요청하는 단계(S230)를 포함한다.
먼저, 오픈플로우 스위치(200)는 현재 연결된 복수의 오픈플로우 컨트롤러(100)의 부하 정보를 수신할 수 있다(S210). 도 1의 제 3 오픈 플로우 스위치(S3)를 참조하여 예를 들면, 제 3 오픈플로우 스위치(S3)는 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1), 제 2 오픈플로우 컨트롤러(C2), 및 제 3 오픈플로우 컨트롤러(C3)와 연결되어 있다. 만약, 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1), 제 2 오픈플로우 컨트롤러(C2) 및 제 3 오픈플로우 컨트롤러(C3)의 현재 부하처리량 중, 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1)가 가장 작다고 가정하면, 제 3 오픈플로우 스위치(S3)는 제 3 오픈플로우 스위치(S3)와 연결된 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1), 제 2 오픈플로우 컨트롤러(C2), 및 제 3 오픈플로우 컨트롤러(C3)의 부하정보를 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1)으로부터 수신할 수 있다. 여기서 부하 정보란 앞서 설명한 바와 같이, 현재 부하처리량과 최대 부하 처리량을 말한다.
이어서, 각각의 오픈플로우 컨트롤러에 대한 플로우 엔트리 요청 확률를 계산하는 단계(S220)에서, 오픈플로우 스위치(200)의 프로세서(230)는 수신한 각각의 오픈플로우 컨트롤러(100)의 부하 정보에 기초하여 각각의 오픈플로우 컨트롤러(100)의 여유 부하량을 계산하고 여유 부하량에 기초하여 각각의 오픈플로우 컨트롤러(100)에 대한 플로우 엔트리 요청 확률값을 계산할 수 있다. 이때, 오픈플로우 컨트롤러(100)의 플로우 엔트리 요청 확률값은 아래 수학식 1에 의하여 계산될 수 있다.
Figure 112015082896205-pat00001
구체적으로, 다시 도 1의 제 3 오픈플로우 스위치(S3)를 참조하여 예를 들면, 오픈플로우 스위치(S3)는 자신과 연결된 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1) 내지 제 3 오픈플로우 컨트롤러(C3)의 부하 정보, 즉, 현재 부하처리량과 최대 부하처리량을 이용하여 여유 부하처리량을 계산할 수 있다. 이때, 여유 부하처리량은 최대 부하처리량에서 현재 부하처리량의 차를 말한다. 이어서 제 3 오픈플로우 스위치(S3)의 프로세서는 제 3 오?Z플로우 스위치(S3)와 연결된 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1)에 대한 여유 부하처리량을, 제 3 오픈플로우 스위치(S3)와 연결된 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1), 제 2 오픈플로우 컨트롤러(C2), 및 제 3 오픈플로우 컨트롤러(C3)의 여유 부하처리량의 총합으로 나누어 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1)에 대한 플로우 엔트리 요청 확률값을 계산할 수 있다. 이어서, 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1)에 대한 플로우 엔트리 요청 확률을 구하는 것과 마찬가지로, 제 2 오픈플로우 컨트롤러(C2)에 대한 플로우 엔트리 요청 확률 값 및 제 3 오픈플로우 컨트롤러(C3)에 대한 플로우 엔트리 요청 확률값을 계산할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 스위치에 의해 계산된 각각의 오픈플로우 컨트롤러에 대한 플로우 엔트리 확률을 나타낸 표이다.
만약, 제 3 오픈플로우 스위치(S3)가 수신한 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1) 내지 제 3 오픈플로우 컨트롤러(C3)의 부하 정보가 최대 부하처리량이 각각 3000packets/sec, 2000packets/sec, 및 2500packets/sec이고, 현재 부하처리량이 각각 1500packets/sec, 1000packets/sec, 및 2000packets/sec 라면, 최대 부하처리량에서 현재 부하처리량을 뺀, 여유 부하처리량은 각각 1500packets/sec, 1000packets/sec, 및 500packets/sec와 같으며, 각각의 오픈플로우 컨트롤러에 대한 플로우 엔트리 요청 확률은 수학식 1에 의하여, 각각 50%, 33.3%, 및 16.6% 이다.
마지막으로 오픈플로우 컨트롤러에 플로우 엔트리를 요청하는 단계(S230)에서, 오픈플로우 스위치는 계산된 플로우 엔트리 요청 확률값에 기초하여 오픈플로우 컨트롤러로 플로우 엔트리를 요청한다. 구체적으로 제 3 오픈플로우 스위치(S3)는 도 7에 도시된바와 같이, 제 1 오픈플로우 컨트롤러(C1)에는 50%의 확률로 플로우 엔트리를 요청하고, 제 2 오픈플로우 컨트롤러(C2)에 33.3%의 확률로, 제 3 오픈플로우 컨트롤러(C3)에 16.6%의 확률로 플로우 엔트리를 요청할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈플로우 스위치(200)는 간단한 연산을 통하여 오픈플로우 스위치(200)에 연결된 복수의 오픈플로우 컨트롤러(100) 각각에 대한 플로우 엔트리 요청 확률을 계산하고, 계산된 확률값에 기초하여 선택적으로 오플틀로우 컨트롤러(100)에 플로우 엔트리를 요청함으로써, 오픈플로우 컨트롤러(100)의 부하를 줄이는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 오픈플로우 컨트롤러
200: 오픈플로우 스위치

Claims (6)

  1. 소프트웨어 정의 네트워크 기반의 오픈플로우 스위치에 있어서,
    오픈플로우 컨트롤러와 통신하는 통신 모듈,
    플로우 엔트리 요청 프로그램이 저장된 메모리, 및
    상기 프로그램을 수행하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는 상기 프로그램의 실행에 따라, 현재 부하처리량이 가장 작은 오픈플로우 컨트롤러로부터 현재 연결된 복수의 오픈플로우 컨트롤러에 대한 최대 부하 처리량 및 현재 부하처리량을 수신하고,
    상기 수신된 최대 부하처리량 및 현재 부하처리량에 기초하여, 각각의 오픈플로우 컨트롤러에 대한 플로우 엔트리 요청 확률값을 계산한 후, 상기 계산된 플로우 엔트리 요청 확률값에 기초하여 상기 연결된 복수의 오픈플로우 컨트롤러 중 적어도 어느 하나로 플로우 테이블 엔트리를 요청하며,
    상기 플로우 엔트리 요청 확률값은 수학식 1에 의하여 계산된 것인, 오픈플로우 스위치.
    [수학식 1]
    Figure 112016096275314-pat00002

    여기서, 여유 부하처리량의 총합은 오픈플로우 스위치에 연결된 각각의 오픈플로우 컨트롤러의 최대 부하처리량에서 현재 부하처리량을 뺀 여유 부하처리량의 합을 나타냄.
  2. 삭제
  3. 오픈플로우 스위치의 플로우 엔트리 요청 방법에 있어서,
    현재 연결된 복수의 오픈플로우 컨트롤러에 대한 최대 부하처리량 및 현재 부하처리량을 수신하는 단계;
    상기 수신된 최대 부하처리량 및 현재 부하처리량에 기초하여, 각각의 오픈플로우 컨트롤러에 대한 플로우 엔트리 요청 확률값을 계산하는 단계; 및
    상기 플로우 엔트리 요청 확률값에 기초하여 상기 연결된 복수의 오픈플로우 컨트롤러 중 적어도 어느 하나로 플로우 테이블 엔트리를 요청하는 단계를 포함하며,
    상기 플로우 엔트리 요청 확률값은 수학식 2에 의하여 계산된 것인, 오픈플로우 스위치의 플로우 엔트리 요청 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112016096275314-pat00003

    여기서, 여유 부하처리량의 총합은 오픈플로우 스위치에 연결된 각각의 오픈플로우 컨트롤러의 최대 부하처리량에서 현재 부하처리량을 뺀 여유 부하처리량의 합을 나타냄.
  4. 삭제
  5. 소프트웨어 정의 네트워크 기반의 오픈플로우 컨트롤러에 있어서,
    오픈플로우 컨트롤러의 상태 정보를 송수신하는 통신 모듈,
    부하 관리 프로그램이 저장되는 메모리, 및
    상기 프로그램을 수행하는 프로세서를 포함하되,
    상기 통신 모듈은 오픈플로우 컨트롤러의 최대 부하처리량, 현재 부하처리량 및 오픈플로우 스위치 연결 정보를 포함하는 상태정보를 브로드캐스팅하는 송신부, 및 주변에 존재하는 적어도 하나의 오픈플로우 컨트롤러로의 상태 정보를 수신하는 수신부를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 프로그램의 실행에 따라, 상기 상태 정보를 통해, 연결된 오픈플로우 스위치 별로 공통으로 연결된 주변 오픈플로우 컨트롤러를 파악하고, 현재 부하처리량이 수신된 주변 오픈플로우 컨트롤러의 현재 부하처리량보다 작을 경우, 상기 연결된 오픈플로우 스위치 각각에, 각각의 오픈플로우 스위치와 연결된 모든 오픈플로우 컨트롤러의 최대 부하처리량 및 현재 부하처리량을 전송하며,
    상기 각각의 오픈플로우 스위치는 상기 연결된 모든 오픈플로우 컨트롤러의 최대 부하처리량 및 현재 부하처리량에 기초하여 각각의 오픈플로우 컨트롤러에 대한 플로우 엔트리 확률값을 계산하고, 상기 계산된 플로우 엔트리 요청 확률값에 기초하여 상기 연결된 모든 오픈플로우 컨트롤러 중 적어도 어느 하나로 플로우 테이블 엔트리를 요청하는 것이되,
    상기 플로우 엔트리 요청 확률값은 수학식 3에 의하여 계산된 것인, 오픈플로우 컨트롤러.
    [수학식 3]
    Figure 112016096275314-pat00011

    여기서, 여유 부하처리량의 총합은 오픈플로우 스위치에 연결된 각각의 오픈플로우 컨트롤러의 최대 부하처리량에서 현재 부하처리량을 뺀 여유 부하처리량의 합을 나타냄.
  6. 오픈플로우 컨트롤러의 부하 관리 방법에 있어서,
    오픈플로우 컨트롤러의 최대 부하처리량, 현재 부하처리량 및 오픈플로우 스위치 연결 정보를 포함하는 상태 정보를 주변에 존재하는 적어도 하나의 주변 오픈플로우 컨트롤러로 브로드캐스팅하는 단계;
    상기 주변 오픈플로우 컨트롤러로부터 상태 정보를 수신하는 단계;
    상기 상태 정보를 통해 현재 연결된 오픈플로우 스위치와 공통으로 연결된 오픈플로우 컨트롤러를 파악하는 단계; 및
    현재 부하처리량이 주변 오픈플로우 컨트롤러의 현재 부하처리량 보다 작을 경우, 상기 현재 연결된 상기 오픈플로우 스위치 각각에, 각각의 오픈플로우 스위치와 연결된 모든 오픈플로우 컨트롤러의 최대 부하처리량 및 현재 부하처리량을 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 각각의 오픈플로우 스위치는 상기 연결된 모든 오픈플로우 컨트롤러의 최대 부하처리량 및 현재 부하처리량에 기초하여 각각의 오픈플로우 컨트롤러에 대한 플로우 엔트리 확률값을 계산하고, 상기 계산된 플로우 엔트리 요청 확률값에 기초하여 상기 연결된 모든 오픈플로우 컨트롤러 중 적어도 어느 하나로 플로우 테이블 엔트리를 요청하는 것이되,
    상기 플로우 엔트리 요청 확률값은 수학식 4에 의하여 계산된 것인, 오픈플로우 컨트롤러의 부하 관리 방법.
    [수학식 4]
    Figure 112016096275314-pat00012

    여기서, 여유 부하처리량의 총합은 오픈플로우 스위치에 연결된 각각의 오픈플로우 컨트롤러의 최대 부하처리량에서 현재 부하처리량을 뺀 여유 부하처리량의 합을 나타냄.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010200026A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 論理ネットワークのトラヒック制御方法とシステムおよびプログラム
KR20140059795A (ko) * 2011-08-11 2014-05-16 텔레호낙티에볼라게트 엘엠 에릭슨(피유비엘) 분할된 아키텍쳐 네트워크들에서 ｏｓｐｆ의 구현

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