本發(fā)明涉及軟件定義網(wǎng)絡(luò)，特別涉及一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器的決策樹維護(hù)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、軟件定義網(wǎng)絡(luò)(software?defined?networking，sdn)是一種新興的體系結(jié)構(gòu)，它將網(wǎng)絡(luò)控制和轉(zhuǎn)發(fā)功能解耦。sdn將網(wǎng)絡(luò)劃分為數(shù)據(jù)平面、控制平面和應(yīng)用平面三個主要層次。應(yīng)用平面由一個或多個sdn應(yīng)用程序組成，通過北向接口傳遞給控制平面，以實(shí)現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)功能；控制平面從邏輯上集中觀察和控制整個網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)平面由交換機(jī)組成，在控制平面的管理下通過端口和鏈路轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。

2、控制平面采用南向接口協(xié)議與數(shù)據(jù)平面通信，允許控制器直接訪問和控制交換機(jī)。然而，直接使用南向接口協(xié)議控制交換機(jī)，需要程序員掌握繁瑣的消息格式和底層細(xì)節(jié)，比如需要明確知道每一條流流表項匹配的字段以及其相應(yīng)的操作，主動下發(fā)給交換機(jī)，操作復(fù)雜，容易出錯。

3、在控制器之上提供一層高級應(yīng)用程序編程接口，屏蔽底層通信協(xié)議的復(fù)雜性，對于簡化用戶網(wǎng)絡(luò)策略的編寫具有重要意義。用戶使用通用編程語言形成數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)策略，控制器根據(jù)用戶策略中調(diào)用的函數(shù)與處理數(shù)據(jù)包過程中參與匹配的數(shù)據(jù)包字段構(gòu)建決策樹，控制器基于決策樹生成流表項，將流表項下發(fā)到交換機(jī)指導(dǎo)交換機(jī)處理數(shù)據(jù)包。然而，隨著控制器處理不同數(shù)據(jù)包數(shù)量的增多，決策樹的規(guī)模會不斷擴(kuò)大，造成控制器在運(yùn)行時查找速度變慢，對交換機(jī)的響應(yīng)時間變長，影響數(shù)據(jù)包的正常轉(zhuǎn)發(fā)。

4、南京郵電大學(xué)提出了一種通過對sdn控制器中決策樹分支進(jìn)行合并縮小決策樹規(guī)模、減少生成流表項數(shù)量的方法。但這種方法并不能限制決策樹規(guī)模的不斷增大，不能保證決策樹不占用過多內(nèi)存空間，影響了數(shù)據(jù)包的正常轉(zhuǎn)發(fā)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器的決策樹維護(hù)方法，無法控制決策樹的規(guī)模，導(dǎo)致占用過多內(nèi)存空間，影響數(shù)據(jù)包正常轉(zhuǎn)發(fā)的問題，從而提供一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器的決策樹維護(hù)方法及系統(tǒng)。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案所提供的一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器的決策樹維護(hù)方法，包括以下步驟：

3、步驟1：通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器，基于流表項增長的速度以及處理決策樹淘汰分支的時間，設(shè)置閾值；

4、步驟2：當(dāng)決策樹生成的流表項的數(shù)量大于閾值時，通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器，獲取各流表項在交換機(jī)中的運(yùn)行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并基于對應(yīng)的運(yùn)行統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算各流表項的淘汰優(yōu)先級；

5、步驟3：通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器，基于各流表項的淘汰優(yōu)先級，確定在決策樹中的待淘汰分支，對待淘汰分支進(jìn)行剪枝處理，并對相應(yīng)的流表項進(jìn)行刪除處理。

6、作為上述方法的一種改進(jìn)，所述步驟1具體包括：通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器，基于流表項增長的速度以及處理決策樹淘汰分支的時間，設(shè)置閾值c：

7、

8、其中，o為交換機(jī)流表項容量，υ為流表項增長的速度，t為處理決策樹淘汰分支的時間。

9、作為上述方法的一種改進(jìn)，所述步驟2具體包括：

10、當(dāng)決策樹生成的流表項的數(shù)量大于閾值時，通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器，獲取各流表項在交換機(jī)中的運(yùn)行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，其中，運(yùn)行統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括但不限于：流表項的命中次數(shù)和當(dāng)前時間與流表項上次命中時間的時間間隔δt1；

11、通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器，基于對應(yīng)的運(yùn)行統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算各流表項的淘汰優(yōu)先級s：

12、

13、其中，n為流表項的命中次數(shù)，δt1為當(dāng)前時間與流表項上次命中時間的時間間隔，a第一加權(quán)系數(shù)，b為第二加權(quán)系數(shù)；

14、作為上述方法的一種改進(jìn)，所述步驟3具體包括：

15、各流表項的淘汰優(yōu)先級s按照由小到大進(jìn)行排序，獲取前k個淘汰優(yōu)先級s對應(yīng)的流表項；其中，k為超出閾值的流表項數(shù)量；

16、將k個流表項分別對應(yīng)的決策樹分支作為決策樹中的待淘汰分支；

17、通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器，對決策樹中的待淘汰分支進(jìn)行剪枝處理；

18、通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器，基于南向接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建刪除流表項的消息，并通知交換機(jī)刪除相關(guān)流表項。

19、為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一目的，本發(fā)明還提供一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器的決策樹維護(hù)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器，其中，所述軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器包括：

20、閾值設(shè)定模塊，用于基于流表項增長的速度以及處理決策樹淘汰分支的時間，設(shè)置閾值；

21、淘汰優(yōu)先級計算模塊，用于在基于決策樹生成的流表項的數(shù)量大于閾值時，獲取各流表項在交換機(jī)中的運(yùn)行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并基于對應(yīng)的運(yùn)行統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算各流表項的淘汰優(yōu)先級；和

22、剪枝模塊，用于基于各流表項的淘汰優(yōu)先級，確定在決策樹中的待淘汰分支，對待淘汰分支進(jìn)行剪枝處理，并對相應(yīng)的流表項進(jìn)行刪除處理。

23、作為上述系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述閾值設(shè)定模塊，具體用于：

24、基于流表項增長的速度以及處理決策樹淘汰分支的時間，設(shè)置閾值c：

25、

26、其中，o為交換機(jī)流表項容量，v為流表項增長的速度，t為處理決策樹淘汰分支的時間。

27、作為上述系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述淘汰優(yōu)先級計算模塊，具體用于：

28、當(dāng)決策樹生成的流表項的數(shù)量大于閾值時，獲取各流表項在交換機(jī)中的運(yùn)行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，其中，運(yùn)行統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括但不限于：流表項的命中次數(shù)和當(dāng)前時間與流表項上次命中時間的時間間隔δt1；

29、基于對應(yīng)的運(yùn)行統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算各流表項的淘汰優(yōu)先級s：

30、

31、其中，n為流表項的命中次數(shù)，δt1為當(dāng)前時間與流表項上次命中時間的時間間隔，a第一加權(quán)系數(shù)，b為第二加權(quán)系數(shù)；

32、作為上述系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述剪枝模塊，具體用于：

33、將各流表項的淘汰優(yōu)先級s按照由小到大進(jìn)行排序，獲取前k個淘汰優(yōu)先級s對應(yīng)的流表項；其中，k為超出閾值的流表項數(shù)量；

34、將k個流表項分別對應(yīng)的決策樹分支作為決策樹中的待淘汰分支；

35、對決策樹中的待淘汰分支進(jìn)行剪枝處理；

36、基于南向接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建刪除流表項的消息，并通知交換機(jī)刪除相關(guān)流表項。

37、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明的提供的基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器的決策樹維護(hù)方法及系統(tǒng)，通過流表項增長的速度以及處理決策樹淘汰分支的時間，設(shè)定了閾值，并利用該閾值限定了決策樹的規(guī)模，利用淘汰優(yōu)先級確定待淘汰分支，可以確保淘汰的分支為最近使用頻率較少的分支，本發(fā)明保證了決策樹不占用過多內(nèi)存空間，還保證了數(shù)據(jù)包的正常轉(zhuǎn)發(fā)。

技術(shù)特征：

1.一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器的決策樹維護(hù)方法，所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器的決策樹維護(hù)方法，其特征在于，所述步驟1具體包括：通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器，基于流表項增長的速度以及處理決策樹淘汰分支的時間，設(shè)置閾值c：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器的決策樹維護(hù)方法，其特征在于，所述步驟2具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器的決策樹維護(hù)方法，其特征在于，所述步驟3具體包括：

5.一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器的決策樹維護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器，其中，所述軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器的決策樹維護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述閾值設(shè)定模塊，具體用于：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器的決策樹維護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述淘汰優(yōu)先級計算模塊，具體用于：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器的決策樹維護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述剪枝模塊，具體用于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器的決策樹維護(hù)方法及系統(tǒng)。所述方法包括以下步驟：步驟1：通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器，基于流表項增長的速度以及處理決策樹淘汰分支的時間，設(shè)置閾值；步驟2：當(dāng)決策樹生成的流表項的數(shù)量大于閾值時，通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器，獲取各流表項在交換機(jī)中的運(yùn)行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并基于對應(yīng)的運(yùn)行統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算各流表項的淘汰優(yōu)先級；步驟3：通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器，基于各流表項的淘汰優(yōu)先級，確定在決策樹中的待淘汰分支，對待淘汰分支進(jìn)行剪枝處理，并對相應(yīng)的流表項進(jìn)行刪除處理。本發(fā)明保證了決策樹不占用過多內(nèi)存空間，還保證了數(shù)據(jù)包的正常轉(zhuǎn)發(fā)。

技術(shù)研發(fā)人員：朱曉東,柳羽佳,王雨薇,凌致遠(yuǎn),王勁林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院聲學(xué)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24