【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及通信網(wǎng)絡(luò)，具體為一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、車聯(lián)網(wǎng)(internet?of?vehicles，iov)旨在提供從移動互聯(lián)網(wǎng)訪問到道路安全等廣泛的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并且在未來智能交通系統(tǒng)中具有巨大潛力。但由于傳統(tǒng)架構(gòu)中數(shù)據(jù)平面和控制平面的耦合，車聯(lián)網(wǎng)也出現(xiàn)了管理復(fù)雜，資源利用率不足等一系列挑戰(zhàn)。軟件定義網(wǎng)絡(luò)(software?defined?networking，sdn)作為一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過將數(shù)據(jù)平面和控制平面分離，實現(xiàn)了對網(wǎng)絡(luò)的集中控制，并提供了編程能力和靈活性。通過將sdn與車聯(lián)網(wǎng)(iov)的集成形成軟件定義車聯(lián)網(wǎng)(sd-iov)，能夠有效增強網(wǎng)絡(luò)的可控性和靈活性，并在復(fù)雜的車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中實現(xiàn)資源利用和服務(wù)質(zhì)量的優(yōu)化。
2、在傳統(tǒng)的sd-iov架構(gòu)中，通常只部署單一控制器來管理整個網(wǎng)絡(luò)。雖然這種方式利用了sdn的集中控制優(yōu)勢，但隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增長，單一控制器面臨的單點故障和性能瓶頸問題變得越來越突出。因此，研究人員提出了多控制器架構(gòu)，在該架構(gòu)中，控制平面由多個邏輯集中，物理分散的控制器組成，共同實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的管理。然而，由于道路網(wǎng)絡(luò)中車輛的移動性和連接模式的變化，不同的控制器可能接收來自不同數(shù)量和不同類型的車輛連接，并處理具有不同數(shù)據(jù)處理任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)請求。在車輛密集區(qū)域或車輛流量突然增加的場景中，某些控制器可能會出現(xiàn)過載，而其他控制器則處于輕負(fù)載狀態(tài)。這容易導(dǎo)致多個控制器之間的負(fù)載不均衡問題。
3、為了解決控制平面的負(fù)載不均衡問題，研究人員提出了交換機遷移策略，通
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中軟件定義車聯(lián)網(wǎng)中交換機遷移策略所存在的控制器負(fù)載測量準(zhǔn)確性較低的問題，以及負(fù)載均衡性能較低和遷移成本較高問題，本專利技術(shù)提供一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移方法及系統(tǒng)，利用多種指標(biāo)來衡量控制器負(fù)載，以提高負(fù)載測量和控制器分區(qū)的準(zhǔn)確性。
2、本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
3、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移方法，包括以下步驟：
4、步驟1、采用變異系數(shù)方法確定控制器各資源利用率指標(biāo)在控制器負(fù)載評估中的權(quán)重，根據(jù)各資源利用率指標(biāo)以及對應(yīng)的權(quán)重確定控制器負(fù)載；
5、步驟2、根據(jù)各控制器的負(fù)載確定對應(yīng)的分區(qū)因子，根據(jù)分區(qū)因子將所有的控制器分為欠載控制器集合和過載控制器集合；
6、步驟3、根據(jù)候選交換機集合f中各交換機在設(shè)定時間段內(nèi)處理的packet-in消息與更新的流表項集合，計算控制器管理該交換機所產(chǎn)生的總處理開銷
7、所述候選交換機集合f中的交換機為過載控制器所管理的各交換機；
8、步驟4、將欠載控制器集合中的欠載控制器與候選交換機集合f中交換機進行兩個組合，每個組合中包括一個欠載控制器和一個交換機；
9、根據(jù)控制器的總處理開銷確定組合中交換機遷移至欠載控制器的控制平面負(fù)載均衡率和遷移成本，根據(jù)控制平面負(fù)載均衡率和遷移成本確定各組合的成本效果比，選擇成本效果比最小的組合作為遷移目標(biāo)。
10、優(yōu)選的，所述資源利用率指標(biāo)包括cpu利用率，內(nèi)存利用率和帶寬利用率。
11、優(yōu)選的，步驟1采用變異系數(shù)方法確定每個資源利用率指標(biāo)在負(fù)載評估中的權(quán)重，包括：
12、根據(jù)資源利用率指標(biāo)構(gòu)建評估矩陣，確定每個資源利用率指標(biāo)的平均值aj和標(biāo)準(zhǔn)差sj，根據(jù)平均值aj和標(biāo)準(zhǔn)差sj計算對應(yīng)資源利用率指標(biāo)的變異系數(shù)vj，最后，根據(jù)變異系數(shù)vj，計算每個資源利用率指標(biāo)的權(quán)重μj。
13、優(yōu)選的，確定控制器的分區(qū)因子，包括：
14、根據(jù)各控制器的負(fù)載確定所有控制器的平均負(fù)載，根據(jù)平均負(fù)載確定各控制器的分區(qū)因子，根據(jù)分區(qū)因子對控制器進行劃分，得到欠載控制器集合、均衡控制器集合和過載控制器集合。
15、優(yōu)選的，所述計算控制器處理該流表項集合所產(chǎn)生的總處理開銷包括：
16、確定控制器處理首次到達該交換機的packet-in消息的開銷
17、確定控制器更新該交換機流表項所產(chǎn)生的額外開銷
18、根據(jù)開銷以及流表更新開銷確定控制器總處理開銷
19、優(yōu)選的，所述控制平面負(fù)載均衡率的確定方法包括：
20、確定各組合中交換機對應(yīng)的原控制器和目標(biāo)控制器分別處理packet-in消息的開銷和
21、根據(jù)處理開銷和確定交換機從原始交換機ci遷移到目標(biāo)控制器cj后，原控制器ci和目標(biāo)控制器cj在處理packet-in消息產(chǎn)生的處理開銷和
22、
23、基于遷移后的原控制器和目標(biāo)控制器處理packet-in消息的開銷和計算當(dāng)交換機sk從原控制器ci遷移到目標(biāo)控制器cj后的控制平面負(fù)載均衡率
24、優(yōu)選的，所述遷移成本包括負(fù)載變化成本和消息交換成本
25、
26、其中，和分別表示交換機到控制器ci和控制器cj的邏輯距離，avgmig表示遷移數(shù)據(jù)包的平均大小，countmig表示遷移過程中傳輸數(shù)據(jù)包的數(shù)量。
27、優(yōu)選的，所述成本效果比的計算方法如下：
28、
29、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移系統(tǒng)，包括：
30、負(fù)載測量模塊，用于采用變異系數(shù)方法確定控制器各資源利用率指標(biāo)在控制器負(fù)載評估中的權(quán)重，根據(jù)各資源利用率指標(biāo)以及對應(yīng)的權(quán)重確定控制器負(fù)載；
31、分區(qū)模塊，用于根據(jù)各控制器的負(fù)載確定對應(yīng)的分區(qū)因子，根據(jù)分區(qū)因子將所有的控制器分為欠載控制器集合和過載控制器集合；
32、開銷模塊，用于根據(jù)候選交換機集合f中各交換機在設(shè)定時間段內(nèi)處理的packet-in消息與更新的流表項集合，計算控制器管理該交換機所產(chǎn)生的總處理開銷
33、所述候選交換機集合f中的交換機為過載控制器所管理的各交換機；
34、遷移模塊，用于將欠載控制器集合中的欠載控制器與候選交換機集合f中交換機進行兩個組合，每個組合中包括一個欠載控制器和一個交換機；
35、根據(jù)控制器本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移方法，其特征在于，所述資源利用率指標(biāo)包括CPU利用率，內(nèi)存利用率和帶寬利用率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移方法，其特征在于，步驟1采用變異系數(shù)方法確定每個資源利用率指標(biāo)在負(fù)載評估中的權(quán)重，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移方法，其特征在于，確定控制器的分區(qū)因子，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移方法，其特征在于，所述計算控制器處理該流表項集合所產(chǎn)生的總處理開銷包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移方法，其特征在于，所述控制平面負(fù)載均衡率的確定方法包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移方法，其特征在于，所述遷移成本包括負(fù)載變化成本和消息交換成本
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移方法，其特征在于，所
9.一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移系統(tǒng)，其特征在于，包括：
10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括存儲器和處理器，存儲器中存儲有計算機程序，處理器執(zhí)行計算機程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-8任一項所述基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移方法，其特征在于，所述資源利用率指標(biāo)包括cpu利用率，內(nèi)存利用率和帶寬利用率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移方法，其特征在于，步驟1采用變異系數(shù)方法確定每個資源利用率指標(biāo)在負(fù)載評估中的權(quán)重，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移方法，其特征在于，確定控制器的分區(qū)因子，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的動態(tài)交換機遷移方法，其特征在于，所述計算控制器處理該流表項集合所產(chǎn)生的總處理開銷包括：...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉勇，劉權(quán)澤，孟利超，孟倩，沈忠華，陳克非，
申請(專利權(quán))人：杭州師范大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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