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专利号: 2019110971175
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.SDN中基于IMMAC算法的交换机迁移方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、获取每个控制器的负载信息以及软件定义网络的网络拓扑;

S2、根据每个控制器的负载信息计算单个控制器负载以及控制集群负载的平均值;

S3、若控制器控制集群负载平均值小于控制集群负载阈值且大于控制器负载小于单个控制器的负载阈值,则维持现状,不作出改变;

S4、若单个控制器负载的最大值小于单个控制器的负载阈值,则关闭或者休眠控制器;

S5、若单个控制器负载的最小值大于单个控制器的负载阈值,则添加新的控制器;

S6、若控制集群负载平均值大于控制集群负载阈值且单个控制器负载小于单个控制器的负载阈值则根据软件定义网络的网络拓扑制定交换机迁移策略;

S7、利用IMMAC算法对制定的交换机迁移策略进行优化,并完成交换机的迁移。

2.根据权利要求1所述的SDN中基于IMMAC算法的交换机迁移方法,其特征在于,单个控制器负载为控制器单位时间内实际接收且需要处理的Packet-In的事件数 表示为:其中,pi为交换机Si在单位时间内实际向控制器发送的Packet-In事件数,Tij为交换机与控制器之间的映射关系的矩阵中第i行第j列的元素,表示第i个交换机与第j个控制器之间的映射关系; 表示连接到控制器Cj的交换机的数量。

3.根据权利要求2所述的SDN中基于IMMAC算法的交换机迁移方法,其特征在于,交换机与控制器之间的映射关系的矩阵T表示为:T=(Tij)M×N,第i个交换机与第j个控制器之间的映射关系Tij表示为:其中,Cj表示第j个控制器;Si表示第i个交换机。

4.根据权利要求1所述的SDN中基于IMMAC算法的交换机迁移方法,其特征在于,交换机迁移策略表示为:min(ω1σ+ω2cost+ω1γ)

其中,σ为负载均衡度,ω1为负载均衡度的权重,cost为迁移成本,ω2为迁移成本的权重,γ为需迁移的交换机数,ω3为需迁移的交换机数的权重; 为单个控制器的负载;

为单个控制器的负载阈值;N为网络中控制器的数量;M为网络中交换机的数量;tij表示交换机Si与控制器Cj之间的部署关系。

5.根据权利要求4所述的SDN中基于IMMAC算法的交换机迁移方法,其特征在于,负载均衡度σ表示为:其中, 表示控制器单位时间内实际接收且需要处理的Packet-In的事件数。

6.根据权利要求4所述的SDN中基于IMMAC算法的交换机迁移方法,其特征在于,迁移成本cost表示为:其中,d(Cj,Sj)为待迁移交换机Si到其Master控制器的最小传输跳数; 为待迁移交换机Si到目标Master控制器的最小传输跳数;mi表示第i个交换机是否发生变化;

为控制器Cj连接的交换机数量。

7.根据权利要求4所述的SDN中基于IMMAC算法的交换机迁移方法,其特征在于,需迁移的交换机数γ表示为:其中,Tij'表示迁移后的第i个交换机与第j个控制器之间的映射关系。

8.根据权利要求1所述的SDN中基于IMMAC算法的交换机迁移方法,其特征在于,利用IMMAC算法对制定的交换机迁移策略进行优化包括:IMMAC算法将每个蚂蚁对应于优化问题的一个解向量,即交换机与控制器的最佳映射关系;

输入交换机集合、控制器集合以及交换机-控制器的部署矩阵,交换机-控制器的部署矩阵中的一行构成一个交换机的部署位置,即蚂蚁的一个位置点,所有行共同组成每只蚂蚁的初始路径;

在IMMAC算法的迭代中,每只蚂蚁根据各路径上信息素浓度的变化,以及是否满足交换机迁移策略,进一步优化初始路径,缓解初始路径下的过载情况,最终选出满足要求的最优路径,并输出最优的交换机-控制器的部署矩阵。

9.根据权利要求8所述的SDN中基于IMMAC算法的交换机迁移方法,其特征在于,IMMAC算法为在标准蚁群算法的基础上进行改进,改进内容具体包括:在蚂蚁行进过程中,引入轮盘赌对蚂蚁选择下一个点的过程进行改进,表示为:将每条路径上的信息素浓度设置在一个范围[τmin,τmax],每次迭代后利用贪心策略从中选出最优的路径进行信息素更新表示为:τij(t+1)=(1-ρ)×τij(t)+Δτij(t);

对其他路径上的信息素更新表示为:

其中,Xj表示蚂蚁访问的节点;α为信息素因子;β为启发函数因子;ρ为挥发因子,m为蚁群规模;τij(t+1)表示第t+1次迭代的信息素; 表示蚂蚁个体k当时间为t时刻由出发点Xi到下一个访问城市Xj的行走转移可行性;allowedk表示为蚂蚁k在过程中下一步可访问城市节点;Δτij(t)为在t时间范围内信息素变化的量,表示为 表示蚂蚁k从出发点Xi到目的城市Xj路径间的信息素浓度增量;Nitera表示当前迭代次数,NMax_itera最大迭代次数;ηij表示在t时刻链路ij上的两点之间距离的倒数;r为赌轮盘的随机概率;r0为赌轮盘概率;q0为每次迭代后随机产生的随机因子。

10.根据权利要求1所述的SDN中基于IMMAC算法的交换机迁移方法,其特征在于,交换机的迁移过程包括:确定过载的控制器CA,以及该控制器下需要迁移的交换机Sx以及该交换机被迁移到的空闲控制器CB;

控制器CA发送数据包通知控制器CB开始迁移;

控制器CB与交换机Sx进行通信,使得控制器CB的角色从Slave controller变更为Equal controller;

控制器CB发送数据包通知控制器CA准备迁移;

交换机Sx实现从控制器CA平滑迁移到控制器CB,直到控制器CB发送数据包通知控制器CA迁移结束;

控制器CB与交换机Sx相互通信,使得控制器CB的角色从Equal controller变更为Master controller。