一種基于sdn的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保障方法
【專利摘要】本發(fā)明請求保護一種基于SDN的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保障方法，適用于數(shù)據(jù)中心的分離時延敏感型應(yīng)用和帶寬敏感型應(yīng)用的傳輸網(wǎng)絡(luò)的方法。該方法將核心層交換機和匯聚層交換機或僅僅核心層交換機(視網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)而定)分為兩部分，每部分各自處理時延敏感型應(yīng)用或帶寬敏感型應(yīng)用，實現(xiàn)此兩種類型應(yīng)用的流量的隔離傳輸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，一方面，本發(fā)明使不同類型的應(yīng)用獲得更加理想的服務(wù)質(zhì)量并互不產(chǎn)生干擾；另一方面，本發(fā)明采用靈活的多路徑轉(zhuǎn)發(fā)策略提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率；此外，本發(fā)明利用SDN的優(yōu)點，給用戶提供了一個自定義適用于本數(shù)據(jù)中心的保障業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量策略的平臺，便于打造高效的數(shù)據(jù)中心，更加輕松地管理和控制網(wǎng)絡(luò)，既能減少網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本又能降低后續(xù)的運營維護成本。
【專利說明】
-種基于SDN的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保障方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及數(shù)據(jù)中屯、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種數(shù)據(jù)中屯、內(nèi)部保障業(yè)務(wù)質(zhì)量的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為云計算的核屯、基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)中屯、在近年來得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān) 注。而數(shù)據(jù)中屯、也經(jīng)歷了從早期的大型機、小型機、服務(wù)器、企業(yè)數(shù)據(jù)中屯、到云數(shù)據(jù)中屯、、虛 擬化數(shù)據(jù)中屯、的演進。根據(jù)思科2015年發(fā)布的全球云指數(shù)報告，全球數(shù)據(jù)中屯、流量已穩(wěn)穩(wěn) 地進入澤字節(jié)時代。而且根據(jù)它的預(yù)測，全球數(shù)據(jù)中屯、IP流量將會由2014年的3.4澤字節(jié)增 長到2019年的10.4澤字節(jié)，平均每年25%的復(fù)合增長率。
[0003] 由于成本的原因，現(xiàn)代數(shù)據(jù)中屯、基于商用交換機和服務(wù)器構(gòu)建，并采用Google文 件系統(tǒng)(GFS)或化doop文件系統(tǒng)化DFS)運樣的分布式文件系統(tǒng)。W太網(wǎng)成為云數(shù)據(jù)中屯、網(wǎng) 絡(luò)中使用最廣泛的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，主要原因是W太網(wǎng)可W在服務(wù)器與交換機之間提供極具 成本效益的高帶寬鏈路。
[0004] 當局域網(wǎng)出現(xiàn)后，通過網(wǎng)絡(luò)訪問塊存儲就成為一種極具吸引力的想法。通過在標 準網(wǎng)絡(luò)(例如TCP/ IP和W太網(wǎng)）上傳輸存儲協(xié)議可W實現(xiàn)低成本的解決方案，運有時也被稱 作網(wǎng)絡(luò)融合。其中，存儲通信和數(shù)據(jù)通信共享同一網(wǎng)絡(luò)。
[0005] 傳統(tǒng)的企業(yè)數(shù)據(jù)中屯、可能有一個專用SAN(Storage Area Network,存儲區(qū)域網(wǎng) 絡(luò)），它在物理上與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)隔離，然而對于規(guī)模巨大的大型云數(shù)據(jù)中屯、而言，運是不可行 的。為了應(yīng)對運樣的規(guī)模，數(shù)據(jù)中屯、管理員更傾向于部署基礎(chǔ)性的統(tǒng)一構(gòu)建模塊，運樣就很 容易按容量需求的增長進行擴展。此外，由于成本的限制，他們還希望保留單個融合性數(shù)據(jù) 中屯、網(wǎng)絡(luò)來支持存儲通信和數(shù)據(jù)通信。
[0006] 數(shù)據(jù)中屯、網(wǎng)絡(luò)中，同時存在著大流和小流:80%的流大小不超過10KB，不到1 %的 流卻包含了超過90%的數(shù)據(jù)流量。通常來講，小流(如捜索引擎的查詢請求等)包含的數(shù)據(jù) 量小，帶寬需求也相對較小，然而，其對網(wǎng)絡(luò)延遲較為敏感。與之相反，大流(如文件備份、傳 輸?shù)?通常包含較大的數(shù)據(jù)量，并且對網(wǎng)絡(luò)帶寬有較大的需求。有些大流對時延不敏感，比 如文件備份;而有些大流對時延的要求也較高，只是相對于時延敏感型應(yīng)用稍微低些，比如 文件傳輸。
[0007] 可W把數(shù)據(jù)中屯、內(nèi)的應(yīng)用劃分為時延敏感型應(yīng)用和帶寬敏感型應(yīng)用。時延敏感型 應(yīng)用經(jīng)常由網(wǎng)絡(luò)協(xié)議產(chǎn)生或者是一些交互應(yīng)答應(yīng)用，它們的流量一般都很小，只是幾個KB; 而帶寬敏感型應(yīng)用一般由文件存儲、MapReduce、虛擬機遷移或科學(xué)計算產(chǎn)生，數(shù)據(jù)量多達 幾個GB。此兩種流量的混合需要數(shù)據(jù)中屯、網(wǎng)絡(luò)給帶寬敏感型應(yīng)用提供高的可用帶寬，并且 不能使時延敏感型應(yīng)用的時延增加。
[000引擁塞通常是由于多個通信源競爭網(wǎng)絡(luò)中相同的資源（即出口鏈路或出口隊列）而 引起的。當網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞的時候，所有的數(shù)據(jù)流都有可能被丟棄。為滿足用戶對不同應(yīng)用不 同服務(wù)質(zhì)量的要求，就需要網(wǎng)絡(luò)能根據(jù)用戶的要求分配和調(diào)度資源，對不同的數(shù)據(jù)流提供 不同的服務(wù)質(zhì)量:對實時性強且重要的數(shù)據(jù)報文優(yōu)先處理;對實時性不強的普通數(shù)據(jù)報文， 提供較低的處理優(yōu)先級，網(wǎng)絡(luò)擁塞時甚至丟棄。
[0009] QoS(Quality of Service,服務(wù)質(zhì)量)應(yīng)運而生，它利用IP數(shù)據(jù)包中的服務(wù)類型 (ToS，Type of Service)字段，能夠提供傳輸品質(zhì)服務(wù):針對某種類別的數(shù)據(jù)流，可W為它 賦予某個級別的傳輸優(yōu)先級，來標識它的相對重要性，并使用設(shè)備所提供的各種優(yōu)先級轉(zhuǎn) 發(fā)策略、擁塞避免等機制為運些數(shù)據(jù)流提供特殊的傳輸服務(wù)。
[0010] ToS字段的值通常由應(yīng)用指定，而且現(xiàn)在也鼓勵運種結(jié)合應(yīng)用的特性設(shè)定ToS的方 法。然而在目前，幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)都無視運些字段。運不僅僅是因為在符合質(zhì)量要求的情況 下按其要求發(fā)送本身的功能實現(xiàn)起來十分困難，還因為若不符合質(zhì)量要求就可能會產(chǎn)生不 公平的現(xiàn)象。因此，實現(xiàn)ToS控制變得極其復(fù)雜，運也導(dǎo)致ToS在整個互聯(lián)網(wǎng)中幾乎就沒有被 投入使用。
[0011] 當前數(shù)據(jù)中屯、網(wǎng)絡(luò)依然廣泛采用TCP/IP協(xié)議，但是由于TCP/IP協(xié)議固有的缺陷和 數(shù)據(jù)中屯、應(yīng)用的特殊性，為數(shù)據(jù)中屯、網(wǎng)絡(luò)制定專用的傳輸協(xié)議成為近年來的研究熱點。其 中包括DCTCP(Data Center Transmission Control Protocol,數(shù)據(jù)中屯、傳輸控制協(xié)議）和 DCB(Data Center Bridging,數(shù)據(jù)中屯、橋接)等等。
[0012] DCTCP是TCP的變體，它通過增加一個闊值，使ECN化xplicit Congestion Notification,顯式擁塞通知)更加有效，運在一定程度上改善了網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況。但是，它 的本質(zhì)并沒有變，TCP在擁塞管理方面的缺陷依然存在。
[0013] 傳統(tǒng)的W太網(wǎng)交換機設(shè)計是在高擁塞期間丟棄數(shù)據(jù)包，并假設(shè)運些數(shù)據(jù)包會在 TCP層上重傳。但是某些通信類型，例如視頻通信，無法容忍超時重傳帶來的延遲變化。為解 決運個問題，DCB 利用QCN(Quantized Congestion Not if ication，量化擁塞通知）、PFC (Priority-based Flow control,基于優(yōu)先級的流量控制）和ETS化nhanced Transmission Selection,增強傳輸選擇），把交換機上的內(nèi)存分區(qū)針對特定類別的通信進行分配，運樣就 保證了其他沒有擁塞的通信不會被暫停，因而確保了相互不受影響。但是，DCB依然存在很 多的不足之處:一方面，因為QCN高度依賴于擁塞點的反應(yīng)時間、通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送QCN帖的時間 和反應(yīng)點隊列調(diào)節(jié)時間等因素，所WQCN只適用于長生命周期的數(shù)據(jù)流，而運可能并不符合 真實數(shù)據(jù)中屯、網(wǎng)絡(luò)的通信條件;另一方面，由于劃分了多個內(nèi)存分區(qū)和多個通信類別，實現(xiàn) 的復(fù)雜性增加，并且大流的可用帶寬減小。
[0014] 然而業(yè)界已經(jīng)開始引入SDN(Software-Defined Networking,軟件定義網(wǎng)絡(luò)），將 其作為一種協(xié)調(diào)中央控制器的方式管理網(wǎng)絡(luò)，運也包括確定穿過網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。因此，它 使人們不再需要像DCTCP和DCB運樣的協(xié)議。
[0015] 集中控制策略需要網(wǎng)絡(luò)的全局信息。在大規(guī)模的數(shù)據(jù)中屯、中，網(wǎng)絡(luò)流的數(shù)目巨大， 且大部分為持續(xù)時間極短的小流，集中調(diào)度的方法將需要頻繁地對流進行調(diào)度。此外，集中 控制策略要在控制器中執(zhí)行一定的路由算法，并給交換機下發(fā)流表，因此會帶來一定的額 外延遲，運對時延敏感型應(yīng)用是不適合的。
[0016] 普遍認為，大流是引起網(wǎng)絡(luò)局部擁塞的主要原因。一種可行的方法是僅對大流進 行調(diào)度，代表性的有Hedera和Mahout。
[0017]化dera利用集中控制器檢測網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的大流，同時評估其帶寬需求，并將大流 重新調(diào)度到滿足其帶寬需求的低負載鏈路。然而，由于化dera運種反應(yīng)式的（Reactive)工 作方式，在控制器重新調(diào)度大流之前網(wǎng)絡(luò)擁塞可能已經(jīng)發(fā)生。
[0018] Mahout給服務(wù)器操作系統(tǒng)上插入一個墊片層，在主機端檢測大流。當墊片層檢測 到大流時，給運個流的每一個包打一個標簽。交換機把每一個帶有運類標簽的包轉(zhuǎn)發(fā)給控 制器，由控制器來實現(xiàn)管理和調(diào)度。但是，Mahout需要升級現(xiàn)有服務(wù)器，運在服務(wù)器數(shù)量上 萬甚至超過十萬的大規(guī)模數(shù)據(jù)中屯、中難W實行。
[0019] W上所述的方法都是時延敏感型應(yīng)用和帶寬敏感型應(yīng)用混合的處理方案。但是， 此兩種應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)的性能需求在混合的處理方案中都無法得到滿足。一方面，時延敏感型 應(yīng)用經(jīng)常因為前方出口隊列中有大數(shù)據(jù)量的傳輸流量而產(chǎn)生較大的時延，在共享內(nèi)存式交 換機中甚至?xí)l(fā)生小流丟失（即使大流的出端口和小流的出端口不相同）。另一方面，帶寬 敏感型應(yīng)用在混合的處理方案中難W獲得充裕、穩(wěn)定的帶寬，并且容易發(fā)生大流之間的碰 撞，引起更嚴重的網(wǎng)絡(luò)性能問題。
[0020] 為避免網(wǎng)絡(luò)性能成為云計算的瓶頸所在，提高數(shù)據(jù)中屯、網(wǎng)絡(luò)的性能至關(guān)重要。因 此，數(shù)據(jù)中屯、網(wǎng)絡(luò)需要一種性能更佳的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保障方法，它既能使時延敏感型應(yīng)用 獲得較小的時延，又能給帶寬敏感型應(yīng)用提供高的可用帶寬，此外還能獲得較高的網(wǎng)絡(luò)資 源利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 本發(fā)明旨在解決W上現(xiàn)有技術(shù)的問題。提出了一種提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率、減 少網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本又能降低后續(xù)的運營維護成本的基于SDN的數(shù)據(jù)中屯、業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保障 方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0022] 一種基于SDN的數(shù)據(jù)中屯、業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保障方法，其包括W下步驟：
[0023] 101、建立改進的撲拓結(jié)構(gòu)，所述改進的撲拓結(jié)構(gòu)將核屯、層交換機和匯聚層交換機 或僅僅核屯、層交換機分為兩部分，分成的兩部分各自處理時延敏感型應(yīng)用或帶寬敏感型應(yīng) 用，實現(xiàn)此兩種類型應(yīng)用的流量的隔離傳輸；
[0024] 102、接入層交換機收到一個數(shù)據(jù)包之后，首先在此檢測該數(shù)據(jù)包的目的主機是否 是本交換機直連的端主機:若為直連的端主機則直接進行交付，否則繼續(xù)檢測該數(shù)據(jù)包是 屬于時延敏感型應(yīng)用還是帶寬敏感型應(yīng)用；
[0025] 103、若為時延敏感型應(yīng)用，則向上轉(zhuǎn)發(fā)給匯聚層的時延敏感型交換機，由時延敏 感型交換機進行轉(zhuǎn)發(fā)或/和調(diào)度處理;若為帶寬敏感型應(yīng)用，則向上轉(zhuǎn)發(fā)給匯聚層的帶寬敏 感型交換機，由帶寬敏感型交換機做轉(zhuǎn)發(fā)或/和調(diào)度處理。
[0026] 進一步的，所述的數(shù)據(jù)中屯、可W為任意類型的數(shù)據(jù)中屯、，包括大學(xué)數(shù)據(jù)中屯、、企業(yè) 數(shù)據(jù)中屯、和商業(yè)云數(shù)據(jù)中屯、，并且不受限于數(shù)據(jù)中屯、所采用的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。
[0027] 進一步的，所述的交換機指的是具有路由或交換功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括交換機和 路由器。
[0028] 進一步的，步驟102檢測該數(shù)據(jù)包是屬于時延敏感型應(yīng)用還是帶寬敏感型應(yīng)用的 依據(jù)是數(shù)據(jù)包的傳輸層端口號。
[0029] 進一步的，步驟103的由時延敏感型交換機或帶寬敏感型交換機進行轉(zhuǎn)發(fā)或者調(diào) 度處理包括:通過固定的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則或隨機的負載均衡方法進行轉(zhuǎn)發(fā)，或是通過SDN控制器進 行集中調(diào)度。
[0030] 進一步的，固定的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則包括靜態(tài)哈希、靜態(tài)路由，隨機的負載均衡方法包括動 態(tài)哈希、輪詢算法和隨機選擇算法。
[0031] 本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果如下：
[0032] 1、不同類型的應(yīng)用獲得了不同的服務(wù)質(zhì)量：時延敏感型應(yīng)用獲得較小的時延，帶 寬敏感型應(yīng)用獲得高且穩(wěn)定的可用帶寬；
[0033] 2、兩種類型的應(yīng)用不再相互干擾:時延敏感型應(yīng)用獲得較小時延的同時不再引起 帶寬敏感型應(yīng)用的可用帶寬的抖動，帶寬敏感型應(yīng)用獲得高且穩(wěn)定的可用帶寬的同時不再 引起時延敏感型應(yīng)用的時延的增加或流量丟失；
[0034] 3、數(shù)據(jù)中屯、網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)是規(guī)則網(wǎng)絡(luò)，鏈路資源比互聯(lián)網(wǎng)豐富很多，采用靈活 的多路徑轉(zhuǎn)發(fā)策略克服了傳統(tǒng)單路徑傳輸協(xié)議的不足，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率；
[0035] 4、利用SDN能力強大和靈活的特點，用戶可W根據(jù)各自的數(shù)據(jù)中屯、的類型和運行 的業(yè)務(wù)的特點自定義適用于本數(shù)據(jù)中屯、的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保障策略，打造出一個高效的數(shù)據(jù) 中屯、，更加輕松地管理和控制網(wǎng)絡(luò)，既能減少網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本又能降低后續(xù)的運營維護成 本。
【附圖說明】
[0036] 圖1是本發(fā)明提供優(yōu)選實施例的化t-tree拓撲結(jié)構(gòu)示例圖；
[0037] 圖2為本發(fā)明的傳統(tǒng)多根樹拓撲結(jié)構(gòu)示例圖；
[0038] 圖3為本發(fā)明的化t-tree拓撲結(jié)構(gòu)具體實現(xiàn)示例圖；
[0039] 圖4為SDN基本架構(gòu)圖；
[0040] 圖5為化enFlow vl.3.0的流表中流條目的結(jié)構(gòu)圖；
[0041 ]圖6為本發(fā)明中接入層交換機的流表中流條目的格式示例圖。
【具體實施方式】
[0042] 通過前面的分析，各種各樣時延敏感型應(yīng)用和帶寬敏感型應(yīng)用混合的處理方案都 未能滿足數(shù)據(jù)中屯、業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的性能需求。本發(fā)明提出一種分離時延敏感型應(yīng)用和帶寬敏 感型應(yīng)用的傳輸網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保障方法，且不受限于數(shù)據(jù)中屯、所采用的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié) 構(gòu)。新型的化t -1 r e e拓撲結(jié)構(gòu)化=4)示例如圖1所示，傳統(tǒng)的多根樹拓撲結(jié)構(gòu)示例如圖2所 示，其他網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)與此類似。該方法將核屯、層交換機和匯聚層交換機或僅僅核屯、層交 換機(視網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)而定)分為兩部分，每部分各自處理時延敏感型應(yīng)用或帶寬敏感型應(yīng) 用，實現(xiàn)此兩種類型應(yīng)用的流量的隔離傳輸，使不同應(yīng)用更容易獲得理想的服務(wù)質(zhì)量。
[0043] 本方法的進一步描述將W化t-化ee拓撲結(jié)構(gòu)為例（如圖3所示）給出一個最優(yōu)實 施，具體包括W下步驟。
[0044] 步驟一:接入層交換機收到一個數(shù)據(jù)包之后，首先在此檢測該數(shù)據(jù)包的目的主機 是否是本交換機直連的端主機:若為直連的端主機則直接進行交付，否則繼續(xù)檢測該數(shù)據(jù) 包屬于時延敏感型應(yīng)用還是帶寬敏感型應(yīng)用；
[0045] 步驟二:若為時延敏感型應(yīng)用，接入層交換機則直接采用靜態(tài)哈希算法把數(shù)據(jù)包 向上轉(zhuǎn)發(fā)給匯聚層的時延敏感型交換機;匯聚層交換機收到該數(shù)據(jù)包后，再次檢測該數(shù)據(jù) 包屬于化d(-個服務(wù)器集群）內(nèi)流量還是化d間流量:若為化d內(nèi)流量則向下進行交付(下行 路徑唯一），若為化d間流量則再次采用靜態(tài)哈希算法把數(shù)據(jù)包向上轉(zhuǎn)發(fā)給核屯、層的時延敏 感型交換機;核屯、層交換機收到該數(shù)據(jù)包后通過一定的編址方案向下進行交付(下行路徑 唯一）；
[0046] 步驟若為帶寬敏感型應(yīng)用，接入層交換機則向控制器發(fā)出請求，由控制器在帶 寬敏感型交換機之間選取一條到達目的主機負載最輕的路徑，并給途經(jīng)的匯聚層和核屯、層 交換機下發(fā)流表，交換機根據(jù)流表實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā);或只給上行路徑途經(jīng)的匯聚層和核 屯、層交換機下發(fā)流表，下行路由通過一定的編址方案來實現(xiàn)。
[0047] 本發(fā)明要解決的主要問題有Ξ個:一是接入層交換機如何判定數(shù)據(jù)包的目的主機 是否是本交換機直連的端主機;二是接入層交換機如何識別出業(yè)務(wù)的類型;Ξ是控制器如 何為帶寬敏感型應(yīng)用選出負載最輕的路徑。下面結(jié)合附圖作進一步的說明。
[0048] 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)把控制邏輯和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)緊禪合在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)控制平面的復(fù)雜 化，也使得新業(yè)務(wù)的部署非常緩慢。SDN將控制面與轉(zhuǎn)發(fā)面分離開來（如圖4所示）：在控制 層，控制器掌握全局的網(wǎng)絡(luò)信息;在轉(zhuǎn)發(fā)層，交換機僅提供簡單的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，快速處理 匹配的數(shù)據(jù)包。控制層與轉(zhuǎn)發(fā)層通過南向接口進行通信，OpenFlow是南向接口協(xié)議中的一 種。
[0049] OpenFlow協(xié)議1.3.0版本整合了網(wǎng)絡(luò)多個層次的信息（如圖5所示），必備的 (Required)13個信息包括物理層的交換機接收端口（IN化的），數(shù)據(jù)鏈路層的目的W太網(wǎng) 地址巧TH DST)、源W太網(wǎng)地址化TH SRC)、W太網(wǎng)類型巧TH TYPE),網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議版本號 (IP PROTO)、源IPv4地址（IPv4SRC)、目的IPv4地址（IPv4DST)、源IPv6地址（IPV6SRC)、目的 IPv6地址（IPv抓ST)和傳輸層的TCP源端口號（TCP SRC)、TCP目的端口號（TCP DST)、UDP源 端口號（UDP SRC)、UDP目的端口號（UDP DST)等，此外還有27個可選的（Optional)信息。實 際應(yīng)用中通過組合多個信息使轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則更加多樣，充分發(fā)揮了集中控制的優(yōu)勢。
[0050] 如前所述，OpenFlow交換機只是一個查表和快速轉(zhuǎn)發(fā)的硬件設(shè)備，一個流表為空 的化enFlow交換機不能實現(xiàn)任何功能。對直連端主機的接入層交換機來說，二層交換功能 尤其重要，它在收到發(fā)給其直連的端主機的數(shù)據(jù)包時直接進行交付。OpenFlow交換機本身 并不帶有二層交換功能，而幾乎所有的SDN控制器都自帶能實現(xiàn)二層交換功能的APP。 化enFlow交換機即是在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)啟動時通過與SDN控制器建立連接，在控制器的幫助下實 現(xiàn)二層交換功能。
[0051] 所W在本發(fā)明中，接入層交換機中維護著到其直連的端主機的流條目。當其收到 發(fā)往其直連的端主機的數(shù)據(jù)包時，通過查找流表即可執(zhí)行直接交付。實現(xiàn)的要點是，到其直 連的端主機的流條目的優(yōu)先級比其他流條目的優(yōu)先級高，便能實現(xiàn)優(yōu)先匹配。本方法就是 W運樣的方式來自動完成數(shù)據(jù)包的目的主機是否是本交換機直連的端主機的判定。
[0化2]端口號經(jīng)常被用來辨別運行于傳輸層協(xié)議如TCP、UDP、SCTP和DCCP等之上的不同 服務(wù)類型。端口號劃分為Ξ類:編號0-1023的端口稱為周知端口或系統(tǒng)端口，它們緊密地綁 定于一些服務(wù)，通常運些端口的通信明確表明了某種服務(wù)的協(xié)議;編號1024-49151的端口 稱為注冊端口，它們由用戶通過申請獲得，松散地綁定于一些服務(wù);編號49152-65535的端 口稱為動態(tài)端口或臨時端口，它們一般不固定分配某種服務(wù)，而是動態(tài)分配給主機使用。
[0053]應(yīng)用在使用TCP或UDP等時，會用到操作系統(tǒng)提供的類庫，運種類庫一般稱為API (Application Programming Inte;rface，應(yīng)用編程接口）。應(yīng)用程序利用Socket,可W設(shè)置 對端的IP地址和端口號等，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。
[0054] 因為不同的用途，數(shù)據(jù)中屯、有大小不同的規(guī)模，主要包括大學(xué)數(shù)據(jù)中屯、、企業(yè)數(shù)據(jù) 中屯、和商業(yè)云數(shù)據(jù)中屯、。一方面，不同類別的數(shù)據(jù)中屯、運行的業(yè)務(wù)類型差別較大，其網(wǎng)絡(luò)流 量特征有很大的不同。另一方面，甚至是相同類別的數(shù)據(jù)中屯、，如云數(shù)據(jù)中屯、，其主流的業(yè) 務(wù)類型有所差別，其網(wǎng)絡(luò)流量特征也會有所不同。但是，基本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是各類數(shù)據(jù)中屯、必 備的，如DNS服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)、Web服務(wù)、捜索引擎、電子郵件和文件傳輸服務(wù)等等。
[0055] 如何識別業(yè)務(wù)類型是本發(fā)明要解決的核屯、問題，下表1給出了一些常用的時延敏 感型應(yīng)用及其端口號，表2給出了一些帶寬敏感型應(yīng)用及其端口號。
[0化6]
[0化9]
[0060] 表2常用帶寬敏感型應(yīng)用及其端口號
[0061] 其他的應(yīng)用所屬的類型將根據(jù)特定數(shù)據(jù)中屯、的業(yè)務(wù)特點由用戶自定義，在此將其 他的應(yīng)用歸為時延敏感型應(yīng)用。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)啟動階段由控制器W主動(Proactive)的方式 向接入層交換機下發(fā)流表。W端口號為7的Echo Protocol、端口號為20的FTP data 化ansfer和化ble-miss流條目（即匹配字段全為通配符，在運里表示表1和表2中沒列出的 其它的應(yīng)用)為例，接入層交換機的流表中的流條目的格式示例如圖6所示。
[0062] 控制器通過輪詢交換機來獲得每個交換機的統(tǒng)計信息，其中包括每個流表的統(tǒng)計 信息、每條流條目的統(tǒng)計信息、交換機每個端口的統(tǒng)計信息等等，運樣控制器就掌握了每條 鏈路的負載情況。負載最輕的路徑的選取有多種方法，其中最普遍的做法是從源和目的節(jié) 點間所有可達的路徑中，選出構(gòu)成該路徑的各段鏈路的負載的最大值為所有可達路徑中最 小的。
[0063] 本發(fā)明就是W運種方式為帶寬敏感型應(yīng)用選取路徑，并W逆向的方式給途經(jīng)的匯 聚層和核屯、層交換機下發(fā)流表，交換機根據(jù)流表實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā);或只給上行路徑途經(jīng) 的匯聚層和核屯、層交換機下發(fā)流表，下行路由通過一定的編址方案來實現(xiàn)。
[0064] W上運些實施例應(yīng)理解為僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。在 閱讀了本發(fā)明的記載的內(nèi)容之后，技術(shù)人員可W對本發(fā)明作各種改動或修改，運些等效變 化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種基于SDN的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保障方法，其特征在于，包括以下步驟： 101、 建立改進的撲拓結(jié)構(gòu)，所述改進的撲拓結(jié)構(gòu)將核心層交換機和匯聚層交換機或僅 僅核心層交換機分為兩部分，分成的兩部分各自處理時延敏感型應(yīng)用或帶寬敏感型應(yīng)用， 實現(xiàn)此兩種類型應(yīng)用的流量的隔離傳輸； 102、 接入層交換機收到一個數(shù)據(jù)包之后，首先在此檢測該數(shù)據(jù)包的目的主機是否是本 交換機直連的端主機;若為直連的端主機則直接進行交付，否則繼續(xù)檢測該數(shù)據(jù)包是屬于 時延敏感型應(yīng)用還是帶寬敏感型應(yīng)用； 103、 若為時延敏感型應(yīng)用，則向上轉(zhuǎn)發(fā)給匯聚層的時延敏感型交換機，由時延敏感型 交換機進行轉(zhuǎn)發(fā)或/和調(diào)度處理;若為帶寬敏感型應(yīng)用，則向上轉(zhuǎn)發(fā)給匯聚層的帶寬敏感型 交換機，由帶寬敏感型交換機做轉(zhuǎn)發(fā)或/和調(diào)度處理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SDN的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保障方法，其特征在于，所 述的數(shù)據(jù)中心可以為任意類型的數(shù)據(jù)中心，包括大學(xué)數(shù)據(jù)中心、企業(yè)數(shù)據(jù)中心和商業(yè)云數(shù) 據(jù)中心，并且不受限于數(shù)據(jù)中心所采用的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SDN的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保障方法，其特征在于，所 述的交換機指的是具有路由或交換功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括交換機和路由器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SDN的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保障方法，其特征在于，步 驟102檢測該數(shù)據(jù)包是屬于時延敏感型應(yīng)用還是帶寬敏感型應(yīng)用的依據(jù)是數(shù)據(jù)包的傳輸層 端口號。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SDN的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保障方法，其特征在于，步 驟103的由時延敏感型交換機或帶寬敏感型交換機進行轉(zhuǎn)發(fā)或者調(diào)度處理包括:通過固定 的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則或隨機的負載均衡方法進行轉(zhuǎn)發(fā)，或是通過SDN控制器進行集中調(diào)度。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于SDN的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保障方法，其特征在于，固 定的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則包括靜態(tài)哈希、靜態(tài)路由，隨機的負載均衡方法包括動態(tài)哈希、輪詢算法和隨 機選擇算法。
【文檔編號】H04L12/24GK106059821SQ201610495533
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】唐宏, 黃馬馳, 劉遠航
【申請人】重慶郵電大學(xué)