一种提高数据中心网络更新成功率的方法技术

本发明专利技术一种提高数据中心网络更新成功率的方法，包括则检测候选路径的拥塞链路上的数据流，从所述拥塞链路上迁移走多条数据流，使所述被迁移的数据流迁移前所在的路径构成的新路径能够容纳新数据流，并在新路径上传输所述新数据流。由于不需要考虑如何寻找可行的网络状态，也不需要仔细地设计执行一个更新序列。通过本地调度每一个新数据流，为他们分配可行的最短路径。提高更新效率，减小迁移的数据流量。不需要进行全网搜索目的数据流量矩阵，也不需要在网络初始和目的状态之间寻找一系列的转换状态，降低了网络更新过程中数据包的丢包率，提高了网络更新的成功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据中心的网络更新，特别是指一种提高数据中心网络更新成功率的方法。
技术介绍
基础设施即服务(IaaS)是一个云计算的模型，它允许租户在数据中心当中多路复用计算，存储和网络资源。随着IaaS的快速增长，服务提供商不得不租用或者建立一个大规模的数据中心。在每个数据中心内部，一个特殊的数据中心网络(DCN)将成千的交换机和成百上千的服务器连接起来。云计算数据中心频繁的发生网络更新事件，例如，网络拓扑更新，由网络操作人员引起的数据流更新，应用程序甚至交换机失效引起的网络更新。举例来说，数据中心操作者周期性的升级网络中的交换机，并且添加更多的交换机来支持更多的服务器；因此，产生了拓扑的改变。对于应用程序，正常的虚拟机迁移和负载均衡的重新配置导致了数据流的更新。对于目前复杂的情况，DCN更新是一个很有挑战性的问题。首先，一个更新过程包含多个阶段，每个阶段都需要认证对待来保证每个数据包和每条流在网络配置下的一致性。因此，需要提前为每一个阶段指定一个更新计划，来安排所涉及到的流究竟需要以何种顺序来更新。其次，更新过程必须要保证任何一个数据包，数据流仅通过旧的网络配置或新的网络配置，而不是而这的结合。最后，在大规模的数据中心网络中执行一次更新需要消耗大量的时间。快速的网络更新有利于实现更高的网络利用率，并且可以加强网络的灵活性。给定一个DCN更新，之前的工作致力于寻找一个从初始网络状态到目的网络状态的一个无损的转换序列。然而，这将需要频繁的进行全网搜索可行的目的网络状态，还需要大量的时间来优化结果。这将会在大规模网络中产生巨大的计算开销和决策延迟。更甚，在每一阶段的更新当中，一些涉及到的流需要被重新路由，迁移到其他路径上去。这些需要被迁移的流会产生 额外的开销，也可能会影响正在运行的应用程序。也就是说，这些需要被迁移的流，会导致另外一些额外的流需要被迁移，从而产生不必要的规则需要被安装到交换机上。同时，也会产生链路拥塞和丢包。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种无拥塞网络更新过程中降低需要迁移的数据流的丢包率的方法。基于上述目的本专利技术提供的一种提高数据中心网络更新成功率的方法，包括:当网络中所有的候选路径既不能在不迁移现有数据流的情况下容纳，又不能在仅迁移一条现有数据流的情况下容纳所述新数据流，则检测所述候选路径的拥塞链路上的数据流，从所述拥塞链路上迁移走多条数据流，使所述被迁移的数据流迁移前所在的路径构成的新路径能够容纳新数据流，在新路径上传输所述新数据流。进一步的，所述在从所述拥塞链路上迁移走多条数据流的过程中，所述被迁移的数据流的大小和条数是由所述新数据流的大小和所述候选路径的带宽确定的。进一步的，所述可行最短路径为包含最少数量的为完成所述新数据流的传输所经过的瓶颈链路的可行路径。进一步的，所述仅迁移一条现有数据流的过程包括：找出分配所述新数据流的路径上的所有瓶颈链路；记录下瓶颈链路上所经过的流，并且找出经过所有瓶颈链路的流；对找出来的流按照流量大小进行排序，迁移流量最小的数据流来满足所述新数据流对于链路带宽的需求。进一步的，所述提高网络更新成功率的方法对应的数学模型为:将网络定义为一个图G＝(V,E)，V和E分别代表交换机和连接这些交换机的链路,D被定义为网络直径，流f被定义为f＝(sf,df,v(f)),sf是入口交换机，df是出口交换机，v(f)是流f的大小，fnew和fmove分别代表由于更新事件产生的需要新加入的流和由于新加入的某条流而需要被迁移的现有流，v(fi，j)代表流f在链路ei，j上的负载，lf代表了流f经过的条数，Gf代表包含f经过的所有交换机和链路的子图，F记录了网络中每条流的大小，T代表流量分布矩阵，记录着每条链路上的负载大小。进一步的，所述数学模型的优化目标为：在更新的过程中迁移最小的流量和最小数目的数据流。从上面所述可以看出，本专利技术提供的一种提高数据中心网络更新成功率的方法，由于不需要考虑如何寻找可行的网络状态，也不需要仔细地设计执行一个更新序列。通过从所述拥塞链路上迁移走多条数据流，使所述被迁移的数据流迁移前所在的路径构成的新路径容纳新数据流，使新数据流能够在拥塞链路中完成即时传输，不需要进行全网搜索目的流量矩阵，也不需要在网络初始和目的状态之间寻找一系列的转换状态，所有的流不会产生冲突，一组数据流可以被并行的更新，加速了更新事件的完成时间，提高了网络更新的成功率。附图说明图1为本专利技术提高网络更新成功率的方法的一个实施例的流程图；图2a、图2b、图2c分别为为入口交换机上的数据流规则被异步的安装导致的网络拥塞各阶段的状态示意图；图3为本专利技术更新方法Lupdate-S的一个实施例的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术提供一种无拥塞网络更新过程中降低需要迁移的数据流的丢包率的方法。基于上述目的本专利技术提供的一种提高数据中心网络更新成功率的方法，包括:当网络中所有的候选路径既不能在不迁移现有数据流的情况下容纳，又不能在仅迁移一条现有数据流的情况下容纳所述新数据流，则检测所述候选路径的拥塞链路上的数据流，从所述拥塞链路上迁移走多条数据流，使所述被迁移的数据流迁移前所在的路径构成的新路径能够容纳新数据流，在新路径上传输所述新数据流。进一步的，所述在从所述拥塞链路上迁移走多条数据流的过程中，所述被迁移的数据流的大小和条数是由所述新数据流的大小和所述候选路径的带宽确定的。进一步的，所述可行最短路径为包含最少数量的为完成所述新数据流的传输所经过的瓶颈链路的可行路径。进一步的，所述仅迁移一条现有数据流的过程包括：找出分配所述新数据流的路径上的所有瓶颈链路；记录下瓶颈链路上所经过的流，并且找出经过所有瓶颈链路的流；对找出来的流按照流量大小进行排序，迁移流量最小的数据流来满足所述新数据流对于链路带宽的需求。进一步的，所述提高网络更新成功率的方法对应的数学模型为:将网络定义为一个图G＝(V,E)，V和E分别代表交换机和连接这些交换机的链路,D被定义为网络直径，流f被定义为f＝(sf,df,v(f)),sf是入口交换机，df是出口交换机，v(f)是流f的大小，fnew和fmove分别代表由于更新事件产生的需要新加入的流和由于新加入的某条流而需要被迁移的现有流，v(fi，j)代表流f在链路ei，j上的负载，lf代表了流f经过的条数，Gf代表包含f经过的所有交换机和链路的子图，F记录了网络中每条流的大小，T代表流量分布矩阵，记录着每条链路上的负载大小。进一步的，所述数学模型的优化目标为：在更新的过程中迁移最小的流量和最小数目的数据流。在本专利技术中，将一个网络更新事件导致的需要被迁移的流建模为一组流，然后执行最小代价的流量迁移来容纳这些新流。通过本专利技术的方法网络操作者不需要考虑如何寻找可行的网络状态，也不需要仔细地设计执行一个更新序列。因为本专利技术的目的就在于本地地调度每一个新数据流，为他们分配可行的最短路径。本专利技术提出IaaS数据中心网络更新的最小数据流量迁移问题，并且把它定义为一个优化问题，该问题描述为：将网络定义为一个图G＝(V,E)，V和E分别代表交换机和连接这些交换机的链路。D被定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高数据中心网络更新成功率的方法，其特征在于，包括:当网络中所有的候选路径既不能在不迁移现有数据流的情况下容纳新数据流，又不能在仅迁移一条现有数据流的情况下容纳所述新数据流，则检测所述候选路径的拥塞链路上的数据流，从所述拥塞链路上迁移走多条数据流，使所述被迁移的数据流迁移前所在的路径构成的新路径能够容纳新数据流，在新路径上传输所述新数据流。

【技术特征摘要】
1.一种提高数据中心网络更新成功率的方法，其特征在于，包括:当网络中所有的候选路径既不能在不迁移现有数据流的情况下容纳新数据流，又不能在仅迁移一条现有数据流的情况下容纳所述新数据流，则检测所述候选路径的拥塞链路上的数据流，从所述拥塞链路上迁移走多条数据流，使所述被迁移的数据流迁移前所在的路径构成的新路径能够容纳新数据流，在新路径上传输所述新数据流。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在从所述拥塞链路上迁移走多条数据流的过程中，所述被迁移的数据流的大小和条数是由所述新数据流的大小和所述候选路径的带宽确定的。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可行最短路径为包含最少数量的为完成所述新数据流的传输所经过的瓶颈链路的可行路径。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述仅迁移一条现有数据流的过程包括：找出分配所述新数据流的路径上的所有瓶颈链路；记录下瓶颈链路上所经过的流，并且找出经...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭得科，屈挺，任棒棒，刘云飞，刘忠，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43