网络架构调整方法、装置、系统和计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及网络技术领域，具体涉及一种网络架构调整方法、装置、系统和计算机可读存储介质。

背景技术

随着软件定义网络(Software Defined Network，SDN)架构应用领域的扩大，SDN架构网络的规模不断增加。在多控制器的SDN架构中，往往会出现各台控制器的负载情况相差很大，一部分控制器出现过载而另一部分控制器处于空闲状态，从而导致部分控制器长期过载出现网络故障的问题。

发明内容

为此，本申请提供一种网络架构调整方法、装置、系统和计算机可读存储介质，以解决现有技术中由于各台控制器的负载情况相差大而导致的网络故障问题。

为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种网络架构调整方法，包括：根据统计的网络拓扑中的多台控制器，以及与每台控制器所属控制域中的各交换机直接相连的交换机台数，对所述各交换机进行降序排序，根据排序结果确定所述每台控制器所属控制域中的普通交换机；按照确定的扫描周期，统计所述每台控制器的负载值，并确定负载值超过负载阈值的控制器；从所述负载值超过负载阈值的控制器所属控制域中的普通交换机中，选择交换机作为候选迁移方案中的交换机；使用预设的迁移后表现评分模型，对所述候选迁移方案的每个方案中的交换机进行评分，并将得分最低的方案中的交换机进行迁移，得到调整后的网络架构。

本申请第二方面提供一种网络架构调整装置，包括：交换机分配模块，用于根据统计的网络拓扑中的多台控制器，以及与每台控制器所属控制域中的各交换机直接相连的交换机台数，对所述各交换机进行降序排序，根据排序结果确定所述每台控制器所属控制域中的普通交换机；控制器选择模块，用于按照确定的扫描周期，统计所述每台控制器的负载值，并确定负载值超过负载阈值的控制器；交换机选择模块，用于从所述负载值超过负载阈值的控制器所属控制域中的普通交换机中，选择交换机作为候选迁移方案中的交换机；方案确定模块，用于使用预设的迁移后表现评分模型，对所述候选迁移方案的每个方案中的交换机进行评分，并将得分最低的方案中的交换机进行迁移，得到调整后的网络架构。

本申请第三方面提供一种网络架构调整系统，包括：一个或多个处理器；存储器，其上存储有一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现本申请实施例中的任意一种网络架构调整方法。

本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的网络架构调整方法。

本申请具有如下优点：根据本申请实施例中的网络架构调整方法、装置、系统和计算机可读存储介质，在多控制器的网络拓扑中，可以根据与每个控制域中的控制器直接相连的各交换机的关联数，确定各交换机中的普通交换机；然后按照扫描间隔，统计各台控制器的负载情况，如果某台控制器的负载超过阈值时，则按照预设评分模型计算该控制域的交换机迁移到其他管理域后的表现评分；最后根据表现评分选出最合适的交换机迁移方案，实现整个网络架构根据负载情况动态调整，合理利用其他空闲控制器资源，减少因部分控制器长期过载出现网络故障的问题。

附图说明

附图是用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请，但并不构成对本申请的限制。

图1是示出根据本申请一实施例的网络架构调整方法的流程图；

图2是示出根据本申请另一实施例的网络架构调整方法的流程图；

图3示出根据本申请一实施例提供的网络架构调整装置的结构示意图；

图4是示出能够实现根据本申请实施例的网络架构调整方法和装置的计算设备的示例性硬件架构的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了更好的理解本申请，下面将结合附图，详细描述根据本申请实施例的网络架构调整方法、装置、系统和计算机可读存储介质，应注意，这些实施例并不是用来限制本申请公开的范围。

图1是示出根据本申请实施例的网络架构调整方法的流程图。如图1所示，本申请实施例中的网络架构调整方法可以包括以下步骤：

S110，根据统计的网络拓扑中的多台控制器，以及与每台控制器所属控制域中的各交换机直接相连的交换机台数，对各交换机进行降序排序，根据排序结果确定每台控制器所属控制域中的普通交换机。

S120，按照确定的扫描周期，统计每台控制器的负载值，并确定负载值超过负载阈值的控制器。

S130，从负载值超过负载阈值的控制器所属控制域中的普通交换机中，选择交换机作为候选迁移方案中的交换机。

S140，使用预设的迁移后表现评分模型，对候选迁移方案的每个方案中的交换机进行评分，并将得分最低的方案中的交换机进行迁移，得到调整后的网络架构。

根据本申请实施例的网络架构调整方法，在网络拓扑中的多台控制器中，根据与每个控制域中的控制器直接相连的各交换机的关联数，确定各交换机中的普通交换机；然后按照确定的扫描间隔，统计各台控制器的负载情况，如果某台控制器的负载超过阈值时，则按照预设评分模型计算该控制域的交换机迁移到其他管理域后的表现评分；从而根据表现评分选出最合适的交换机迁移方案，实现整个网络架构根据负载情况动态调整，合理利用其他空闲控制器资源，减少因部分控制器长期过载出现网络故障的问题。

在一个实施例中，S110中，根据排序结果确定所述每台控制器所属控制域中的普通交换机的步骤，可以包括：S11，针对所述多台控制器中的任一指定控制器，从所述指定控制器对应的所述排序结果中，获取前预定数量的交换机，作为所述指定控制器所属控制域中的重要交换机；S12，将所述指定控制器所属控制域中的重要交换机以外的交换机，作为所述指定控制器所属控制域中的普通交换机。

在本申请实施例中，可以根据与每台控制器所属控制域中的各交换机直接相连的交换机台数，将各交换机划分为普通交换机和重要交换机，实现对交换机进行重要程度分类。由于重要交换机如果发生迁移对网络的影响较大，因此在后续的交换机迁移过程中可以从普通交换机中选择交换机进行迁移。

相比于现有迁移方案中，未考虑部分交换机在整个网络拓扑中影响力较大不适宜进行迁移的情况，本申请实施例中，实现对控制域中的各交换机按照重要程度进行分类，从而从分类得到的普通交换机中，选择交换机作为候选迁移方案中的交换机，从而减小交换机对整个网络拓扑的影响，保证迁移过程中网络的稳定性。

在一个实施例中，S120中统计所述每台控制器的负载值的步骤，具体可以包括如下步骤。

S21，针对所述多台控制器中的任一指定控制器，获取与所述指定控制器直接相连的交换机集合。

S22，根据在所述扫描周期中采集的所述交换机集合中的各交换机到所述指定控制器的网络流量，计算所述交换机集合中的各交换机到所述指定控制器的网络流量之和。

S23，获取所述交换机集合中的各交换机到所述指定控制器的承载能力的最大值。

S24，将所述网络流量之和与所述承载能力的最大值的比值，作为统计的所述每台控制器的负载值。

通过上述步骤S21-S24，可以根据确定的扫描周期，统计网络拓扑中各台控制器的负载情况。

在一个实施例中，可以通过下面的表达式(1)计算网络拓扑中各台控制器的负载情况。

在上述表达式(1)中，

G表示所有与控制器a直接相连的交换机的集合,当f

在一个实施例中，在S120之前，该网路架构调整方法还可以包括如下步骤。

S31，根据当前扫描周期采集的网络拓扑中的网络流量，以及上一扫描周期采集的所述网络拓扑中的网络流量，计算网络流量变化量。

在一个实施例中，可以通过下述表达式(2)计算网络流量变化量。

在上述表达式(2)中，f

S32，若所述网络流量变化量小于第一流量阈值，则增大当前扫描周期，并将增大后的扫描周期作为新的扫描周期。

作为示例，在网络流量变化量小于第一流量阈值T

在上述表达式(3)中，f

在一个实施例中，对网络拓扑的首次扫描的扫描周期可以是一个预设时间周期值，具体可以根据实际情况进行设定，本申请实施例不做具体限定。

S33，若所述网络流量变化量大于第二流量阈值，则减小当前扫描周期，并将减小后的扫描周期作为新的扫描周期，其中，所述第一流量阈值小于所述第二流量例阈值。

作为示例，在网络流量变化量大于第二流量阈值T

在上述表达式(4)中，f

在上述表达式(3)和(4)中，第一流量阈值T

S34，若所述网络流量变化量大于或等于所述第一流量阈值，且小于或等于所述第二流量阈值，则保持所述当前扫描周期。

在一个实施例中，上述步骤S32中，增大当前扫描周期的步骤，具体可以包括：将当前扫描周期与所述网络流量变化量的乘积，作为增大后的扫描周期；上述步骤S33中，减小当前扫描周期的步骤，具体可以包括：将当前扫描周期与所述网络流量变化量的比值，作为减小后的扫描周期。

在本申请实施例中，可以根据网络拓扑中的网络流量的变化情况，对扫描周期进行动态调整，在当前周期网络流量变化增大的情况下减小扫描周期，从而更好地应对流量变化；在当前周期网络流量变化减小的情况下增大扫描周期，从而减少扫描操作所花费的性能损耗。在一个实施例中，步骤S140中，使用预设的迁移后表现评分模型，对所述候选迁移方案的每个方案中的交换机进行评分的步骤，具体可以包括如下步骤。

S41，将所述候选迁移方案的任一方案作为指定方案，获取所述指定方案中的交换机在原控制域的控制器在进行交换机迁移后的负载值，迁移后所述网络拓扑所有控制器负载值的平均值，以及所述指定方案中的交换机在迁移到新控制域后，与所述新控制域的控制器之间的延迟。

S42，根据预设的第一调整因子、第二调整因子和第三调整因子，对所述原控制域的控制器在进行交换机迁移后的负载值、迁移后所述网络拓扑所有控制器负载值的平均值以及所述延迟进行加权求和，得到所述指定方案的评分；其中，所述第一调整因子、所述第二调整因子和所述第三调整因子的和为一。

在本申请实施例中，可以按照预设模型计算该控制域的交换机迁移到其他管理域后的表现评分，最后根据表现评分选出最合适的交换机迁移方案。

作为示例，可以通过下述表达式(5)计算一个控制域的交换机迁移到其他管理域后的表现评分。

S

在上述表达式(5)中，L

根据本申请实施例的网络架构调整方法，可以将交换机进行重要程度分类，并根据确定的网络周期，统计所述每台控制器的负载值，从而确定负载值超过负载阈值的控制器，从负载值超过负载阈值的控制器所属控制域中的普通交换机中，选择交换机作为候选迁移方案中的交换机，并计算所选交换机对应的迁移方案评分，从而根据迁移方案评分，选择最佳的迁移策略，实现整个网络架构根据负载情况动态调整，减少因长期过载出现网络故障的问题。

本申请实施例的网络架构调整方法，还可以根据实际网络运行情况对扫描周期进行调整，实现调整后的扫描周期更符合实际网络运行情况。

图2示出本申请另一实施例的网络架构调整方法的流程图。如图2所示，在一个实施例中，网络架构调整方法可以包括如下步骤。

S201，确定网络拓扑中的各台交换机对整个网络的影响程度。

在该步骤中，可以通过对整个网络拓扑进行的扫描，统计网络拓扑中控制器台数为N台，与每台控制器所属控制域中的各交换机直接相连的交换机台数并进行排序，以此来判断各台交换机对整个网络的影响程度。

在与每台控制器所属控制域中的各，N为大于或等于1的整数交换机直接相连的交换机台数排序中，在每台控制器所属控制域中，前指定数量的交换机判定该控制域中的重要交换机，在每台控制器所属控制域中，重要交换机之外的其他交换机判定为普通交换机。

在该实施例中，因为重要交换机如果发生迁移对网络的影响较大，因此在后续的交换机迁移过程中重要交换机可以不作为待选的交换机，从而减小重要交换机的迁移对整个网络的影响。

S202，依据网络中的流量变化动态调整扫描周期。

在该步骤中，为了防止各台控制器之间出现负载值相差较大，出现部分控制器过载部分控制器空闲的情况，可以对整个网络中的控制器的负载情况和网络中的流量定期进行扫描，为了更好的确定扫描周期，扫描的间隔依据网络中的流量变化进行动态调整。

作为示例，可以通过下述步骤S51和S54来进行扫描周期的动态调整。

S51，确定初始扫描周期，并根据上述表达式(2)来计算当前扫描周期扫描得到的网络流量与上一周期扫描得到的网络流量之间的网络流量变化量。

S52，若网络流量变化量小于第一流量阈值，代表本扫描周期的流量变化减少，需要对扫描周期进行增大以减少扫描操作所花费的性能损耗，并可以通过上述表达式(3)计算新的扫描周期；

S53，如果网络流量变化量大于或等于第一流量阈值，且小于或等于第二流量阈值，代表本扫描周期的流量变化属于正常范围内，保持当前扫描周期不变。

S54，如果网络流量变化量大于第二流量阈值，代表本扫描周期的流量变化增大，则需要对扫描周期进行减小以更好的应对流量的变化，并可以通过上述表达式(4)计算新的扫描周期。

S203，按照确定的扫描间隔，定期统计网络拓扑中各台控制器的负载情况。

在该步骤中，可以通过上述表达式(1)计算网络拓扑中各台控制器的负载情况。

S204，确定负载超过阈值的控制器，在与该控制器相连的普通交换机中，选择一个或多个普通交换机作为迁移到其他的管理域的候选交换机。

S205，按照预设的迁移后表现评分模型，计算每一台候选交换机迁移到其他控制域后的表现评分。

在该步骤中，可以通过上述表达式(5)计算一个控制域的指定交换机迁移到其他管理域后的表现评分。

S206，根据各候选的普通交换机迁移方案的评分，按照需要依次选择得分最低的放案进行迁移。

通过上述步骤S201-S206，可以实现将交换机进行重要程度分类，并按照动态调整的扫描周期扫描网络拓扑，从而根据实际网络运行情况定期统计各台控制器的负载情况，针对负载超过阈值的控制器，按照预设模型计算该控制域的交换机迁移到其他管理域后的表现评分；最后根据表现评分选出最合适的交换机迁移方案，实现基于SDN控制器负载情况对网络架构进行动态调整，从而合理利用空闲控制器资源，减少因部分控制器长期过载出现网络故障的问题。

下面结合附图，详细介绍根据本申请实施例的网络架构调整装置。

图3示出根据本申请一实施例提供的网络架构调整装置的结构示意图。如图3所示，网络架构调整装置包括如下模块。

交换机分配模块310，用于根据统计的网络拓扑中的多台控制器，以及与每台控制器所属控制域中的各交换机直接相连的交换机台数，对所述各交换机进行降序排序，根据排序结果确定所述每台控制器所属控制域中的普通交换机。

控制器选择模块320，用于按照确定的扫描周期，统计所述每台控制器的负载值，并确定负载值超过负载阈值的控制器。

交换机选择模块330，用于从所述负载值超过负载阈值的控制器所属控制域中的普通交换机中，选择交换机作为候选迁移方案中的交换机。

方案确定模块340，用于使用预设的迁移后表现评分模型，对所述候选迁移方案的每个方案中的交换机进行评分，并将得分最低的方案中的交换机进行迁移，得到调整后的网络架构。

在一些实施例中，交换机分配模块310在用于根据排序结果确定所述每台控制器所属控制域中的普通交换机时，具体可以用于：针对所述多台控制器中的任一指定控制器，从所述指定控制器对应的所述排序结果中，获取前预定数量个交换机，作为所述指定控制器所属控制域中的重要交换机；将所述指定控制器所属控制域中的重要交换机以外的交换机，作为所述指定控制器所属控制域中的普通交换机。

在一些实施例中，交换机分配模块310在用于统计所述每台控制器的负载值时，具体可以用于：针对所述多台控制器中的任一指定控制器，获取与所述指定控制器直接相连的交换机集合；根据在所述扫描周期中采集的所述交换机集合中的各交换机到所述指定控制器的网络流量，计算所述交换机集合中的各交换机到所述指定控制器的网络流量之和；获取所述交换机集合中的各交换机到所述指定控制器的承载能力的最大值；将所述网络流量之和与所述承载能力的最大值的比值，作为统计的所述每台控制器的负载值。

在一些实施例中，网络架构调整装置还可以包括如下模块。

流量变化量计算模块，用于在按照确定的扫描周期，统计所述每台控制器的负载值之前，根据当前扫描周期采集的网络拓扑中的网络流量，以及上一扫描周期采集的所述网络拓扑中的网络流量，计算网络流量变化量。

周期调整模块，用于若所述网络流量变化量小于第一流量阈值，则增大当前扫描周期，并将增大后的扫描周期作为新的扫描周期。

所述周期调整模块，还用于若所述网络流量变化量大于第二流量阈值，则减小当前扫描周期，并将减小后的扫描周期作为新的扫描周期，其中，所述第一流量阈值小于所述第二流量例阈值。

所述周期调整模块，还用于若所述网络流量变化量大于或等于所述第一流量阈值，且小于或等于所述第二流量阈值，则保持所述当前扫描周期。

在一些实施例中，所述增大当前扫描周期，包括：将当前扫描周期与所述网络流量变化量的乘积，作为增大后的扫描周期；所述减小当前扫描周期，包括：将当前扫描周期与所述网络流量变化量的比值，作为减小后的扫描周期。

在一些实施例中，方案确定模块340，在用于使用预设的迁移后表现评分模型，对所述候选迁移方案的每个方案中的交换机进行评分时，具体可以用于：将所述候选迁移方案的任一方案作为指定方案，获取所述指定方案中的交换机在原控制域的控制器在进行交换机迁移后的负载值，迁移后所述网络拓扑所有控制器负载值的平均值，以及所述指定方案中的交换机在迁移到新控制域后，与所述新控制域的控制器之间的延迟；以及，根据预设的第一调整因子、第二调整因子和第三调整因子，对所述原控制域的控制器在进行交换机迁移后的负载值、迁移后所述网络拓扑所有控制器负载值的平均值以及所述延迟进行加权求和，得到所述指定方案的评分；其中，所述第一调整因子、所述第二调整因子和所述第三调整因子的和为一。

根据本申请实施例的网络架构调整装置，可以在多控制器的网络拓扑中，可以根据与每个控制域中的控制器直接相连的各交换机的关联数，确定各交换机中的普通交换机；然后按照扫描间隔，统计各台控制器的负载情况，如果某台控制器的负载超过阈值时，则按照预设评分模型计算该控制域的交换机迁移到其他管理域后的表现评分；最后根据表现评分选出最合适的交换机迁移方案，实现整个网络架构根据负载情况动态调整，合理利用其他空闲控制器资源，减少因部分控制器长期过载出现网络故障的问题。

需要明确的是，本申请并不局限于上文实施例中所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了描述的方便和简洁，这里省略了对已知方法的详细描述，并且上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

图4是示出能够实现根据本申请实施例的网络架构调整方法和装置的计算设备的示例性硬件架构的结构图。

如图4所示，计算设备400包括输入设备401、输入接口402、中央处理器403、存储器404、输出接口405、以及输出设备406。其中，输入接口402、中央处理器403、存储器404、以及输出接口405通过总线410相互连接，输入设备401和输出设备406分别通过输入接口402和输出接口405与总线410连接，进而与计算设备400的其他组件连接。

具体地，输入设备401接收来自外部的输入信息，并通过输入接口402将输入信息传送到中央处理器403；中央处理器403基于存储器404中存储的计算机可执行指令对输入信息进行处理以生成输出信息，将输出信息临时或者永久地存储在存储器404中，然后通过输出接口405将输出信息传送到输出设备406；输出设备406将输出信息输出到计算设备400的外部供用户使用。

在一个实施例中，图4所示的计算设备400可以被实现为一种网络架构调整系统，该网络架构调整系统可以包括：存储器，被配置为存储程序；处理器，被配置为运行存储器中存储的程序，以执行上述实施例描述的网络架构调整方法。

根据本申请的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸存储介质被安装。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各个实施例中描述的方法。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘)等。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本申请的原理而采用的示例性实施方式，然而本申请并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本申请的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本申请的保护范围。