一種交換機(jī)遷移方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 該發(fā)明設(shè)及一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)處理方法，特別是設(shè)及一種交換機(jī)遷移方 法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著信息社會(huì)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的急劇膨脹、移動(dòng)終端數(shù)量的增加和應(yīng)用類 型的不斷豐富正不斷沖擊著傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)。傳統(tǒng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)在新業(yè)務(wù)適配、管理復(fù)雜， 運(yùn)維昂貴等方面的問(wèn)題越發(fā)明顯。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的弊端在于控制層和數(shù)據(jù)層禪合在同一個(gè)硬件 設(shè)備上，網(wǎng)絡(luò)管控功能復(fù)雜且更新困難，無(wú)法適應(yīng)新型業(yè)務(wù)的發(fā)展需求和網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展。 新型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，如智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)，可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，軟件定義網(wǎng)絡(luò)，為解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的僵化 問(wèn)題提供了新的方案。
[0003] 其中，軟件定義網(wǎng)絡(luò)由于其易管理、可編程的特點(diǎn)，受到了廣泛關(guān)注。軟件定義網(wǎng) 絡(luò)分離了轉(zhuǎn)發(fā)層與控制層，將原本束縛在路由器之內(nèi)的智能環(huán)節(jié)抽離到上層。使網(wǎng)絡(luò)具備 了協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放、管理集中靈活和直接可編程等特點(diǎn)。目前，多控制器架構(gòu)下的軟件定義網(wǎng) 路，克服了傳統(tǒng)軟件定義網(wǎng)絡(luò)的性能局限和單點(diǎn)失效，被國(guó)內(nèi)外學(xué)者所廣泛接受。然而在靜 態(tài)分布式控制器架構(gòu)中，控制器和交換機(jī)的映射是靜態(tài)關(guān)系，不能動(dòng)態(tài)適應(yīng)流量的變化。如 果控制器和交換機(jī)的映射是靜態(tài)的，當(dāng)交換機(jī)的流請(qǐng)求突然增大時(shí)，該域的控制器就會(huì)發(fā) 生超載，而其他的控制器的資源卻沒(méi)有充分利用，造成控制器資源的浪費(fèi)，因此，靜態(tài)分布 式控制架構(gòu)不能發(fā)揮最優(yōu)的性能。而在流量預(yù)期峰值的時(shí)候添加控制器的代價(jià)太大，不能 適應(yīng)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的需求。因此，業(yè)界提出了動(dòng)態(tài)分布式控制器架構(gòu)，通過(guò)動(dòng)態(tài)遷移交換機(jī)，使 負(fù)載在控制器之間動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移，達(dá)到控制器負(fù)載均衡的目的。
[0004] 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)交換機(jī)遷移的研究越來(lái)越多，如彈性的分布式控制器架構(gòu) ElastiCon。該架構(gòu)為控制器設(shè)定一個(gè)指定的負(fù)載域，當(dāng)控制器負(fù)載失衡時(shí)，通過(guò)動(dòng)態(tài)遷移 負(fù)載過(guò)重控制器下的交換機(jī)到負(fù)載較輕控制器下，使負(fù)載在控制器之間移動(dòng)。然而，關(guān)于彈 性分布式控制器的研究還存在W下問(wèn)題:作為核屯、部件，負(fù)載適應(yīng)決策模塊采用基于窗口 的雙口限方法，即在決策窗口內(nèi)，當(dāng)負(fù)載超過(guò)上、下口限時(shí)，采取增添、刪除控制器或者遷移 交換機(jī)的動(dòng)作。雖然方法簡(jiǎn)單，但是該方法過(guò)于粗放，難W實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載精細(xì)控制。其次， ElastiCon提出在交換機(jī)遷移階段，交換機(jī)遷移到鄰近的控制器，雖然減少了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，但 是無(wú)法達(dá)到精細(xì)的負(fù)載均衡。另外，ElastiCon沒(méi)有明確怎樣選擇增添和刪除的控制器數(shù)量 W及位置。
[0005] 發(fā)明人在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，可W利用經(jīng)濟(jì)學(xué)中的拍賣機(jī)制，把負(fù)載較輕控制器模 擬成拍賣者，拍賣自己的剩余資源;把被遷移的交換機(jī)模擬成競(jìng)拍者，通過(guò)競(jìng)價(jià)來(lái)獲得控制 器的資源。處于供不應(yīng)求狀態(tài)的拍賣者從底價(jià)逐步提高自己的資源價(jià)格，每個(gè)競(jìng)拍者決定 是否購(gòu)買資源W及購(gòu)買哪個(gè)拍賣者的資源，最終拍賣過(guò)程收斂到均衡點(diǎn)，進(jìn)行交換機(jī)的遷 移。基于此，發(fā)明了一種基于改進(jìn)型拍賣的交換機(jī)遷移方法及裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中，基于靜態(tài)分布式多控制器架構(gòu)負(fù)載失衡的問(wèn)題，提供 一種處理效果較好并且滿足大型網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)遷移方法及裝置。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種具有W下步驟的交換機(jī)遷移方法及裝置:含 有W下步驟：
[0008] 步驟101:數(shù)據(jù)初始化和監(jiān)控模塊初始化，令拍賣者的單位資源交易價(jià)格等于每單 位資源的消耗；
[0009] 步驟102:拍賣者把交易價(jià)格通知給所有的競(jìng)拍者；
[0010] 步驟103:競(jìng)拍者通過(guò)估價(jià)模塊對(duì)所有拍賣者進(jìn)行估價(jià)，找出使自己收益最大的控 制器，并通知給該控制器；
[0011] 步驟104:每個(gè)拍賣者計(jì)算資源需求，為可使用資源量與已使用資源量的差值；
[0012] 步驟105:每個(gè)拍賣者通過(guò)供求狀態(tài)判定模塊計(jì)算自己資源的供求狀態(tài)；
[0013] 步驟106:如果拍賣者的資源狀態(tài)為供小于求，提高單位資源的交易價(jià)格，轉(zhuǎn)入步 驟102-105;
[0014] 步驟107:如果每個(gè)競(jìng)拍者的收益大于零，輸出結(jié)果，利用交換機(jī)遷移模塊完成交 換機(jī)遷移。
[0015] -種包含W上所述交換機(jī)遷移方法的交換機(jī)遷移裝置，包括數(shù)據(jù)初始化和監(jiān)控模 塊、交易價(jià)格模塊、估價(jià)模塊、供求狀態(tài)判定模塊、收益決策模塊和交換機(jī)遷移模塊，數(shù)據(jù)初 始化和監(jiān)控模塊、交易價(jià)格模塊、估價(jià)模塊、供求狀態(tài)判定模塊、收益決策模塊和交換機(jī)遷 移模塊依次按步驟邏輯連接。其包含W下工作步驟：
[0016] 步驟201:通過(guò)該數(shù)據(jù)初始化和監(jiān)控模塊監(jiān)視控制器負(fù)載的情況，當(dāng)控制器過(guò)載 時(shí)，確定拍賣控制器和競(jìng)拍交換機(jī)。
[0017] 步驟202:交易價(jià)格模塊初始化拍賣者的初始交易價(jià)格，并根據(jù)供求狀態(tài)判定模塊 反饋的信息，并對(duì)交易價(jià)格進(jìn)行更改。
[0018] 步驟203:估價(jià)模塊通過(guò)待遷移的交換機(jī)即競(jìng)拍者對(duì)拍賣者的資源進(jìn)行估價(jià)。
[0019] 步驟204:供求狀態(tài)判定模塊實(shí)現(xiàn)拍賣者計(jì)算自己資源的供求狀態(tài)，并把狀態(tài)反饋 給交易價(jià)格確定模塊。
[0020] 步驟205:收益決策模塊計(jì)算競(jìng)拍者和拍賣者的收益狀態(tài)，并把收益狀態(tài)反饋給遷 移模塊。
[0021] 步驟206:交換機(jī)遷移模塊根據(jù)競(jìng)拍者和拍賣者的收益狀態(tài)對(duì)交換機(jī)進(jìn)行遷移，完 成控制器和交換機(jī)的部署。
[002^ 所述估價(jià)模塊中對(duì)控制器Cl設(shè)定一個(gè)資源使用闊值比例山，當(dāng)《>?,:'寫時(shí)，稱控 制器Cl過(guò)載，需要對(duì)其管控的交換機(jī)進(jìn)行遷移；當(dāng)C < /VG時(shí)，控制器負(fù)載較輕，可W增加 交換機(jī);定義交換機(jī)S神日控制器Cl之間的跳數(shù)du，表示交換機(jī)S神日控制器Cl之間的距離，貝U 定義交換機(jī)3擁控制器(：1的估價(jià)函數(shù)^^二.，《>/,^).表示^^與'^和《成正比，與《/成反 比;則定義
定義交換機(jī)估價(jià)矩陣如下
，其中V;二的乂··nf ):。
[0023] 所述收益決策模塊中交換機(jī)sj遷移到控制器Cl時(shí)，控制器Cl對(duì)交換機(jī)sj進(jìn)行管理， 定義控制器每單位資源消耗ai，定義交換機(jī)sj遷移到控制器Cl的過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)消耗的代價(jià)為 PiJ，表示各控制器在交換機(jī)遷移的過(guò)程中付出的通信開(kāi)銷;定義網(wǎng)絡(luò)效用UU = Vi廣曰1 ·町- PiJ，表示交換機(jī)S痛接到控制器Cl的過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)獲得的效用;在拍賣過(guò)程中，控制器Cl的收 益是拍賣資源所得的收益減去遷移交換機(jī)付出的代價(jià)，即：Ui= Ifij · (Pi · ri廣ai · rij)， 交換機(jī)sj的收益等于交換機(jī)sj對(duì)控制器ci的估價(jià)減去付給控制器ci的價(jià)格，即：Φ j = Σ fij * (vu-pi · rij)。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明交換機(jī)遷移方法及裝置具有W下優(yōu)點(diǎn):在該發(fā)明機(jī)制內(nèi)， 負(fù)載較輕控制器是拍賣者，拍賣自己的剩余資源，被遷移的交換機(jī)是競(jìng)拍者，競(jìng)拍控制器的 剩余資源獲得服務(wù)。通過(guò)增加處于供大于求狀態(tài)的拍賣控制器資源的交易價(jià)格，完成交換 機(jī)的遷移，解決了現(xiàn)有的交換機(jī)遷移效率低且控制器負(fù)載失衡的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是本發(fā)明交換機(jī)遷移方法及裝置中方法的步驟流程示意圖；
[0026] 圖2是本發(fā)明交換機(jī)遷移方法及裝置中裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖3是本發(fā)明交換機(jī)遷移方法及裝置的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明交換機(jī)遷移方法及裝置作進(jìn)一步說(shuō)明：為 方便敘述，首先對(duì)本文出現(xiàn)的技術(shù)名詞和相關(guān)定義做W說(shuō)明：
[0029] 控制平面網(wǎng)絡(luò)：即控制節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)平面組成的網(wǎng)絡(luò)。
[0030] 估價(jià)函數(shù)：拍賣運(yùn)一概念源自西方，它是通過(guò)一系列明確的規(guī)則和買者競(jìng)價(jià)所決 定的價(jià)格，并W價(jià)格來(lái)配置資源的一種市場(chǎng)機(jī)制；即在確定的時(shí)間和地點(diǎn)，通過(guò)一定的組織 機(jī)構(gòu)，W公開(kāi)競(jìng)價(jià)的形式，將特定物品或者財(cái)產(chǎn)權(quán)利轉(zhuǎn)讓給最高(或者最低)應(yīng)價(jià)者的買賣 方式。在交換機(jī)遷移過(guò)程中，負(fù)載較輕控制器是拍賣者，拍賣自己的剩余資源;被遷移的交 換機(jī)是競(jìng)拍者，通過(guò)競(jìng)價(jià)來(lái)獲得控制器的資源。在每次拍賣中，交換機(jī)通過(guò)競(jìng)拍控制器的資 源來(lái)獲得更好的服務(wù)，比如更快的得到控制器下發(fā)的流表。交換機(jī)對(duì)控制器的估價(jià)與控制 器剩余的資源量和到控制器的距離有關(guān)，控制器的剩余的資源越多，則交換機(jī)排隊(duì)等候服 務(wù)的概率越小。交換機(jī)與控制器的距離越大，則交換機(jī)與控制器之間的時(shí)延越大。因此交換 機(jī)對(duì)控制器的估價(jià)與請(qǐng)求的資源量和控制器的剩余資源成正比，與交換機(jī)和控制器的距離 成反比。
[0031] 網(wǎng)絡(luò)效用：控制器對(duì)交換機(jī)進(jìn)行管理時(shí)需消耗資源，表示為各控制器在交換機(jī)遷 移的過(guò)程中付出的通信開(kāi)銷。被遷移交換機(jī)獲得的效用，即交換機(jī)對(duì)控制器的估價(jià)。由于交 換機(jī)對(duì)控制器資源的支付和控制器獲得交換機(jī)的支付相互抵消，所W整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效用為交 換機(jī)所獲得的效用減去控制器的消耗和遷移代價(jià)，因此網(wǎng)絡(luò)效用可W表示為所有交換機(jī)連 接到控制器的過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)獲得的效用。
[0032] 拍賣者資源狀態(tài):對(duì)拍賣控制器而言，首先計(jì)算出控制器的資源需求量，供不應(yīng)求 狀態(tài)即競(jìng)拍交換機(jī)所需的資源之和大于控制器的剩余資源量。相反，供大于求狀態(tài)即交換 機(jī)所需的資源之和小于控制器的剩余資源量。
[0033] 策略空間：競(jìng)拍者即交換機(jī)的策略是想購(gòu)買哪個(gè)控制器的資源和對(duì)該控制器需求 的資源大小。當(dāng)拍賣者處于供大于求狀態(tài)時(shí)，一個(gè)簡(jiǎn)單的控制器選擇策略是隨機(jī)從希望購(gòu) 買它的資源的交換機(jī)之中選擇幾個(gè)，但運(yùn)樣的策略太過(guò)于粗放，并且也不能使控制器Cl獲 得最大的利益。因此，首先定義拍賣者的單位資源量的交易價(jià)格，并把運(yùn)個(gè)價(jià)格廣播給所有 的競(jìng)拍交換機(jī)。所W，拍賣者的策略為交易價(jià)格和資源狀態(tài)。
[0034] 收益函數(shù):在拍賣過(guò)程中，控制器的收益是拍賣資源所得的收益減去遷移交換機(jī) 付出的代價(jià)。交換機(jī)的收益等于交換機(jī)對(duì)控制器的估價(jià)減去付給控制器的價(jià)格。
[0035] 如圖1所示，本實(shí)施例中提供一種基于改進(jìn)型拍賣的交換機(jī)遷移機(jī)制，即一種交換 機(jī)遷移方法，所述方法如下:首先每個(gè)拍賣者對(duì)自己的資源開(kāi)始叫價(jià)，競(jìng)拍者根據(jù)自己的效 益函數(shù)與支付函數(shù)對(duì)拍賣品進(jìn)行估價(jià)，然后對(duì)拍賣品進(jìn)行出價(jià)。拍賣者根據(jù)自己資源的供 求狀態(tài)決定是否加價(jià)