本發(fā)明涉及一種交換機(jī)性能參數(shù)測(cè)量方法，尤其是一種針對(duì)OpenFlow交換機(jī)的性能參數(shù)測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
：：從互聯(lián)網(wǎng)誕生到現(xiàn)在，已經(jīng)從一個(gè)學(xué)術(shù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展成為影響我們生活、生產(chǎn)、消費(fèi)、娛樂(lè)的龐大體系，已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展中的核心推動(dòng)力之一。然而，技術(shù)的發(fā)展使得當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的問(wèn)題逐漸暴露出來(lái)，需要更新技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。為應(yīng)對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的缺陷，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生，其中SDN(softwaredefinednetwork)是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的重要發(fā)展方向，SDN旨在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)行為的定義和開放式接口，從而支持各種新型網(wǎng)絡(luò)體系機(jī)構(gòu)和新型業(yè)務(wù)的創(chuàng)新。OpenFlow技術(shù)作為SDN的實(shí)現(xiàn)，由軟件驅(qū)動(dòng)的中央控制節(jié)點(diǎn)來(lái)自動(dòng)化控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的配置模式，增加網(wǎng)絡(luò)趨勢(shì)的開放性，已經(jīng)成為GENI、FINE等各國(guó)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目的基礎(chǔ)。Openflow作為SDN的原型提出時(shí)，主要有OpenFlow交換機(jī)、控制器兩部分組成。OpenFlow交換機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，主要有流表(flowtable)、安全信道(securechannel)和OpenFlow協(xié)議(OpenFlowprotocol)。OpenFlow交換機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式主要有基于硬件的OpenFlow交換機(jī)以及基于軟件運(yùn)行的OpenFlow交換機(jī)?？刂破髦校W(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(NetworkoperatingSystem)實(shí)現(xiàn)控制邏輯功能，NOX是OpenFlow網(wǎng)絡(luò)中對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)可編程控制的中央執(zhí)行單元。在基于NOX的OpenFlow網(wǎng)絡(luò)中，NOX是控制核心，OpenFlow通過(guò)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)視圖(NetworkView)來(lái)維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的基本信息，運(yùn)行在NOX上的應(yīng)用程序通過(guò)調(diào)用網(wǎng)絡(luò)視圖中的全局?jǐn)?shù)據(jù)，進(jìn)而操作OpenFlow交換機(jī)來(lái)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和控制。OpenFlow交換機(jī)是研究管控分離架構(gòu)和部署中小型試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備，交換機(jī)的性能是部署試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)和評(píng)價(jià)SDN網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵因素之一。然而目前多數(shù)對(duì)于OpenFlow的研究主要有以下部分：(1)SDN轉(zhuǎn)發(fā)平面的設(shè)計(jì)問(wèn)題；(2)控制平面的可擴(kuò)展性問(wèn)題；(3)SDN控制邏輯的一致性問(wèn)題；(4)研究如何提高數(shù)據(jù)平面的性能；(5)建模問(wèn)題。若要實(shí)現(xiàn)對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的性能評(píng)估，性能模型就成為必須要研究實(shí)現(xiàn)的課題，然而當(dāng)前主流的檢測(cè)儀表并無(wú)相關(guān)功能，已經(jīng)在技術(shù)上限制了對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)更深層次的研究。因此，需要一種能夠?qū)ξ磥?lái)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的方法以解決上述問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)ξ磥?lái)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案：一種基于KPLS算法的OpenFlow交換機(jī)性能參數(shù)測(cè)量方法，包括如下步驟：步驟1，依次改變壓力流量、報(bào)文分組長(zhǎng)度、報(bào)文分組數(shù)量以及TCP/UDP報(bào)文格式中的一個(gè)參數(shù)，而保持其余參數(shù)固定不變，從而獲取KPLS算法所需的建模樣本集，包括吞吐量集合、時(shí)延集合以及丟包率集合；步驟2，根據(jù)獲得的建模集建立OpenFlow交換機(jī)關(guān)鍵性能參數(shù)的KPLS模型；步驟3，獲取OpenFlow交換機(jī)當(dāng)前的測(cè)試數(shù)據(jù)；步驟4，帶入測(cè)試數(shù)據(jù)至KPLS模型，計(jì)算當(dāng)前OpenFlow交換機(jī)的關(guān)鍵性能參數(shù)，包括吞吐量、時(shí)延以及丟包率。采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)建立KPLS模型對(duì)OpenFlow交換機(jī)的關(guān)鍵性能參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，具有較高的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，而且避免硬件檢測(cè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成沖擊，獲得的參數(shù)失真的問(wèn)題；無(wú)需硬件投入，為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)臺(tái)性能測(cè)試及模型提供了一種適應(yīng)性廣泛的技術(shù)解決方案。作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，步驟1中，獲取KPLS算法所需的建模樣本集的具體步驟為：步驟1.1，固定其余參數(shù)不變，改變發(fā)送壓力x1共N1次，獲得不同壓力流量下的性能主要參數(shù)，由流量發(fā)生器向OpenFlow交換機(jī)發(fā)送報(bào)文分組長(zhǎng)度為x3Byte、傳輸中的分組數(shù)量為x4的TCP/UDP報(bào)文x2，持續(xù)時(shí)間為S秒，OpenFlow交換機(jī)在接收到TCP/UDP報(bào)文x2后根據(jù)預(yù)先插入的流量表規(guī)則向信號(hào)接收器轉(zhuǎn)發(fā)TCP/UDP報(bào)文x2，同時(shí)測(cè)當(dāng)前的性能主要參數(shù)吞吐量Throughput1、時(shí)延Timedelay1以及丟包率Lossrate1，得到的樣本集為X1＝{x1，x2，x3，x4}，Y1＝{Throughput1，Timedelay1，Lossrate1}，其中：x1=(x11,x12,...,x1N1)T]]>x2=(x21,x22,...,x2N1)T]]>x3=(x31,x32,...,x3N1)T]]>x4=(x41,x42,...,x4N1)T]]>Throughput1=(Throughput11,Throughput12,...,Throughput1N1)T]]>Timedelay1=(Timedelay11,Timedelay12,...,Timedelay1N1)T]]>Lossrate1=(Lossrate11,Lossrate12,...,Lossrate1N1)T;]]>步驟1.2，固定其余參數(shù)不變，改變發(fā)送報(bào)文分組長(zhǎng)度x3共N2次，獲得不同分組長(zhǎng)度下的性能主要參數(shù)，由流量發(fā)生器向OpenFlow交換機(jī)發(fā)送壓力x1Mbit/s、傳輸中的分組數(shù)量為x4的TCP/UDP報(bào)文x2，持續(xù)時(shí)間為S秒，OpenFlow交換機(jī)在接收到TCP/UDP報(bào)文x2后根據(jù)預(yù)先插入的流量表規(guī)則向信號(hào)接收器轉(zhuǎn)發(fā)TCP/UDP報(bào)文x2，同時(shí)測(cè)當(dāng)前的性能主要參數(shù)吞吐量Throughput2、時(shí)延Timedelay2以及丟包率Lossrate2，得到樣本集為X2＝{x1，x2，x3}，Y2＝{Throughput2，Timedelay2，Lossrate2}，其中：x1=(x11,x12,...,x1N2)T]]>x2=(x21,x22,...,x2N2)T]]>x3=(x31,x32,...,x3N2)T]]>x4=(x41,x42,...,x4N2)T]]>Throughput2=(Throughput21,Throughput22,...,Throughput2N2)T]]>Timedelay2=(Timedelay21,Timedelay22,...,Timedelay2N2)T]]>Lossrate2=(Lossrate21,Lossrate22,...,Lossrate2N2)T;]]>步驟1.3，固定其余參數(shù)不變，改變傳輸中的報(bào)文分組數(shù)量x4共N3次，獲得不同傳輸中的報(bào)文分組數(shù)量下的性能主要參數(shù)，由流量發(fā)生器向OpenFlow交換機(jī)發(fā)送壓力x1Mbit/s、發(fā)送報(bào)文分組長(zhǎng)度為x3Byte的TCP/UDP報(bào)文x2，持續(xù)時(shí)間為S秒，OpenFlow交換機(jī)在接收到TCP/UDP報(bào)文x2后根據(jù)預(yù)先插入的流量表規(guī)則向信號(hào)接收器轉(zhuǎn)發(fā)TCP/UDP報(bào)文x2，同時(shí)檢測(cè)當(dāng)前的性能主要參數(shù)吞吐量Throughput3、時(shí)延Timedelay3以及丟包率Lossrate3，得到樣本集為X3＝{x1，x2，x3}，Y3＝{Throughput3，Timedelay3，Lossrate3}，其中：x1=(x11,x12,...,x1N3)T]]>x2=(x21,x22,...,x2N3)T]]>x3=(x31,x32,...,x3N3)T]]>x4=(x41,x42,...,x4N3)T]]>Throughput3=(Throughput21,Throughput22,...,Throughput2N3)T]]>Timedelay3=(Timedelay21,Timedelay22,...,Timedelay2N3)T]]>Lossrate3=(Lossrate21,Lossrate22,...,Lossrate2N3)T;]]>步驟1.4，固定其余參數(shù)不變，改變TCP/UDP報(bào)文x2共N4次，獲得發(fā)送壓力x1Mbit/s遞增情況下TCP/UDP格式不同的性能主要參數(shù)，由流量發(fā)生器向OpenFlow交換機(jī)發(fā)送分組長(zhǎng)度為x3Byte、傳輸中的分組數(shù)量為x4的TCP/UDP報(bào)文x2，持續(xù)時(shí)間為S秒，OpenFlow交換機(jī)在接收到TCP/UDP報(bào)文x2后根據(jù)預(yù)先插入的流量表規(guī)則向信號(hào)接收器轉(zhuǎn)發(fā)TCP/UDP報(bào)文x2，同時(shí)通過(guò)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)當(dāng)前的性能主要參數(shù)吞吐量Throughput4、時(shí)延Timedelay4以及丟包率Lossrate4，得到樣本集為X4＝{x1，x2，x3，x4}，Y4＝{Throughput4，Timedelay4，Lossrate4}，其中：x1=(x11,x12,...,x1N4)T]]>x2=(x21,x22,...,x2N4)T]]>x3=(x31,x32,...,x3N4)T]]>x4=(x41,x42,...,x4N4)T]]>Throughput4=(Throughput41,Throughput42,...,Throughput4N4)T]]>Timedelay4=(Timedelay41,Timedelay42,...,Timedelay4N4)T]]>Lossrate4=(Lossrate41,Lossrate42,...,Lossrate4N4)T;]]>步驟1.5，進(jìn)一步獲得建模樣本集{X，Y}＝{(X1，X2，X3，X4)T，(Y1，Y2，Y3，Y4)T}。作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，步驟2中，建立OpenFlow交換機(jī)關(guān)鍵性能參數(shù)的KPLS模型的具體步驟為：步驟2.1，根據(jù)建模樣本集{X，Y}建立回歸方程為：x=HPT+EY=HQ+R]]>式中，自變量X＝{x1，x2，…，xp}n×p，n為樣本數(shù)，p為自變量個(gè)數(shù)，H為得分矩陣，P為H的載荷矩陣，Q為因變量Y關(guān)于H的回歸系數(shù)向量，E和R為殘差；步驟2.2，建立Y與X的偏最小二乘回歸模型為：Y＝XB+R式中，B為偏最小二乘回歸系數(shù)向量；步驟2.3，記K＝XXT，K∈Rn×n，則K的中心化矩陣為：K~=(I-1n1n1nT)K(I-1n1n1nT)]]>式中，I為n維單位陣，1n為n×1的全1陣；步驟2.4，建立KPLS模型為：Y^t=K~tU(HTK~U)-1HTY]]>式中，Kt＝XtXT，U和H為得分矩陣，由KPLS迭代回歸獲得，Xt為當(dāng)前的測(cè)試數(shù)據(jù)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，步驟3中，獲取OpenFlow交換機(jī)當(dāng)前的測(cè)試數(shù)據(jù)的具體步驟為：步驟3.1，獲取當(dāng)前未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的壓力x1Mbit/s以及報(bào)文形式x2；步驟3.2，獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文分組長(zhǎng)度x3；步驟3.3，獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的傳輸中的報(bào)文數(shù)量x4；步驟3.4，利用步驟3.1-3.3獲得的數(shù)據(jù)組成Xt。作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，x2＝0表示為TCP報(bào)文格式，x2＝1表示為UDP報(bào)文格式。本發(fā)明的有益效果在于：(1)采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)建立KPLS模型對(duì)OpenFlow交換機(jī)的關(guān)鍵性能參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，具有較高的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，而且避免硬件檢測(cè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成沖擊，獲得的參數(shù)失真的問(wèn)題；(2)無(wú)需硬件投入，為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)臺(tái)性能測(cè)試及模型提供了一種適應(yīng)性廣泛的技術(shù)解決方案。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的方法流程圖；圖2為本發(fā)明的壓力流量對(duì)OpenFlow交換機(jī)吞吐量和丟包率性能的影響曲線圖；圖3為本發(fā)明的壓力流量對(duì)OpenFlow交換機(jī)時(shí)延性能的影響曲線圖；圖4為本發(fā)明的報(bào)文分組長(zhǎng)度對(duì)OpenFlow交換機(jī)吞吐量和丟包率性能的影響曲線圖；圖5為本發(fā)明的報(bào)文分組長(zhǎng)度對(duì)OpenFlow交換機(jī)時(shí)延性能的影響曲線圖；圖6為本發(fā)明傳輸中的報(bào)文數(shù)量對(duì)OpenFlow交換機(jī)吞吐量和丟包率性能的影響曲線圖；圖7為本發(fā)明傳輸中的報(bào)文數(shù)量對(duì)OpenFlow交換機(jī)時(shí)延性能的影響曲線圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。本發(fā)明待測(cè)試的OpenFlow交換機(jī)處于流量發(fā)生器與流量接收器的閉合環(huán)路并與控制器直接相連。測(cè)量時(shí)采用的是基于Linux平臺(tái)下的OpenFlow的軟件交換機(jī)，交換機(jī)中存在著一個(gè)線性表和兩個(gè)Hash表。OpenFlow交換機(jī)實(shí)驗(yàn)方法及其規(guī)律：根據(jù)實(shí)驗(yàn)及理論分析，得知OpenFlow交換機(jī)性能主要與以下因素相關(guān)：壓力流量、報(bào)文分組長(zhǎng)度大小、報(bào)文格式、傳輸中的包數(shù)量、CPU性能、SDN版本等。其中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)架設(shè)好以后，CPU、OpenFlow版本不可更改，因此CPU性能、SDN版本號(hào)為不可控因素。如圖2和3為壓力流量對(duì)OpenFlow交換機(jī)性能的影響，其求解過(guò)程為：固定其余參數(shù)不變，改變壓力流量N1次，獲得不同壓力流量下的性能主要參數(shù)，由流量發(fā)生器向OpenFlow交換機(jī)發(fā)送分組長(zhǎng)度為x3Byte、傳輸中的分組數(shù)量為x4的TCP/UDP(x2)報(bào)文，持續(xù)時(shí)間為60s，OpenFlow交換機(jī)在接收到TCP報(bào)文后根據(jù)預(yù)先插入的流量表規(guī)則向信號(hào)接收器轉(zhuǎn)發(fā)TCP報(bào)文。同時(shí)通過(guò)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)當(dāng)前的性能主要參數(shù)吞吐量Throughput1、時(shí)延Timedelay1、丟包率Lossrate1；實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。從圖2可知，隨著壓力流量的增長(zhǎng)，吞吐量也隨之增長(zhǎng)，直至臨界點(diǎn)，超過(guò)臨界壓力后，吞吐量不再增加，時(shí)延、丟包率迅速增長(zhǎng)。如圖4和5為報(bào)文分組長(zhǎng)度對(duì)OpenFlow交換機(jī)性能的影響，其求解過(guò)程為：固定其余參數(shù)不變，改變報(bào)文分組長(zhǎng)度N2次，獲得不同分組長(zhǎng)度下的性能主要參數(shù)，由流量發(fā)生器向OpenFlow交換機(jī)發(fā)送壓力x1Mbit/s，傳輸中的分組數(shù)量為x4的TCP/UDP(x2)報(bào)文，持續(xù)時(shí)間為60s,OpenFlow交換機(jī)在接收到TCP報(bào)文后根據(jù)預(yù)先插入的流量表規(guī)則向信號(hào)接收器轉(zhuǎn)發(fā)TCP/UDP報(bào)文。同時(shí)通過(guò)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)當(dāng)前的性能主要參數(shù)吞吐量Throughput2、時(shí)延Timedelay2、丟包率Lossrate2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。從圖3可以得知，隨著報(bào)文分組長(zhǎng)度的變化，OpenFlow交換機(jī)的吞吐量逐漸增大。同時(shí)，當(dāng)負(fù)載流量不變時(shí)，分組越小必然導(dǎo)致分組到達(dá)率越高，分組到達(dá)率越高，就會(huì)對(duì)OpenFlow交換機(jī)CPU產(chǎn)生更大的負(fù)載，因此，其丟包率較大，在分組長(zhǎng)度到一定數(shù)值后，其丟包率降到最低，其后，丟包率又會(huì)上升，并穩(wěn)定在一定數(shù)值上。如圖6和7為傳輸中的報(bào)文數(shù)量對(duì)OpenFlow交換機(jī)性能的影響，其求解過(guò)程為：固定其余參數(shù)不變，改變傳輸中的報(bào)文分組數(shù)量N3次，獲得不同傳輸中的報(bào)文分組數(shù)量下的性能主要參數(shù)，方法如下：流量發(fā)生器向OpenFlow交換機(jī)發(fā)送壓力x1Mbit/s，分組長(zhǎng)度為x3Byte的TCP/UDP(x2)報(bào)文，持續(xù)時(shí)間為60s,OpenFlow交換機(jī)在接收到TCP報(bào)文后根據(jù)預(yù)先插入的流量表規(guī)則向信號(hào)接收器轉(zhuǎn)發(fā)TCP/UDP報(bào)文。同時(shí)通過(guò)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)當(dāng)前的性能主要參數(shù)吞吐量Throughput3、時(shí)延Timedelay3、丟包率Lossrate3；實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，從圖4可以得出，隨著傳輸中的報(bào)文數(shù)量的變化，吞吐量迅速下降，丟包率、時(shí)延增長(zhǎng)，當(dāng)傳輸中的報(bào)文數(shù)量到達(dá)一定程度以后，時(shí)延穩(wěn)定在一定數(shù)值不再增加。如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于KPLS算法的OpenFlow交換機(jī)性能參數(shù)測(cè)量方法，包括如下步驟：步驟1，依次改變壓力流量、報(bào)文分組長(zhǎng)度、報(bào)文分組數(shù)量以及TCP/UDP報(bào)文格式中的一個(gè)參數(shù)，而保持其余參數(shù)固定不變，從而獲取KPLS算法所需的建模樣本集，包括吞吐量集合、時(shí)延集合以及丟包率集合；步驟2，根據(jù)獲得的建模集建立OpenFlow交換機(jī)關(guān)鍵性能參數(shù)的KPLS模型；步驟3，獲取OpenFlow交換機(jī)當(dāng)前的測(cè)試數(shù)據(jù)；步驟4，帶入測(cè)試數(shù)據(jù)至KPLS模型，計(jì)算當(dāng)前OpenFlow交換機(jī)的關(guān)鍵性能參數(shù)，包括吞吐量、時(shí)延以及丟包率。其中，步驟1中，獲取KPLS算法所需的建模樣本集的具體步驟為：步驟1.1，固定其余參數(shù)不變，改變發(fā)送壓力x1共N1次，獲得不同壓力流量下的性能主要參數(shù)，由流量發(fā)生器向OpenFlow交換機(jī)發(fā)送報(bào)文分組長(zhǎng)度為x3Byte、傳輸中的分組數(shù)量為x4的TCP/UDP報(bào)文x2，持續(xù)時(shí)間為60秒，OpenFlow交換機(jī)在接收到TCP/UDP報(bào)文x2后根據(jù)預(yù)先插入的流量表規(guī)則向信號(hào)接收器轉(zhuǎn)發(fā)TCP/UDP報(bào)文x2，同時(shí)測(cè)當(dāng)前的性能主要參數(shù)吞吐量Throughput1、時(shí)延Timedelay1以及丟包率Lossrate1，得到的樣本集為X1＝{x1，x2，x3，x4}，Y1＝{Throughput1，Timedelay1，Lossrate1}，其中：x1=(x11,x12,...,x1N1)T]]>x2=(x21,x22,...,x2N1)T]]>x3=(x31,x32,...,x3N1)T]]>x4=(x41,x42,...,x4N1)T]]>Throughput1=(Throughput11,Throughput12,...,Throughput1N1)T]]>Timedelay1=(Timedelay11,Timedelay12,...,Timedelay1N1)T]]>Lossrate1=(Lossrate11,Lossrate12,...,Lossrate1N1)T;]]>步驟1.2，固定其余參數(shù)不變，改變發(fā)送報(bào)文分組長(zhǎng)度x3共N2次，獲得不同分組長(zhǎng)度下的性能主要參數(shù)，由流量發(fā)生器向OpenFlow交換機(jī)發(fā)送壓力x1Mbit/s、傳輸中的分組數(shù)量為x4的TCP/UDP報(bào)文x2，持續(xù)時(shí)間為60秒，OpenFlow交換機(jī)在接收到TCP/UDP報(bào)文x2后根據(jù)預(yù)先插入的流量表規(guī)則向信號(hào)接收器轉(zhuǎn)發(fā)TCP/UDP報(bào)文x2，同時(shí)測(cè)當(dāng)前的性能主要參數(shù)吞吐量Throughput2、時(shí)延Timedelay2以及丟包率Lossrate2，得到樣本集為x2＝{x1，x2，x3}，Y2＝{Throughput2，Timedelay2，Lossrate2}，其中：x1=(x11,x12,...,x1N2)T]]>x2=(x21,x22,...,x2N2)T]]>x3=(x31,x32,...,x3N2)T]]>x4=(x41,x42,...,x4N2)T]]>Throughput2=(Throughput21,Throughput22,...,Throughput2N2)T]]>Timedelay2=(Timedelay21,Timedelay22,...,Timedelay2N2)T]]>Lossrate2=(Lossrate21,Lossrate22,...,Lossrate2N2)T;]]>步驟1.3，固定其余參數(shù)不變，改變傳輸中的報(bào)文分組數(shù)量x4共N3次，獲得不同傳輸中的報(bào)文分組數(shù)量下的性能主要參數(shù)，由流量發(fā)生器向OpenFlow交換機(jī)發(fā)送壓力x1Mbit/s、發(fā)送報(bào)文分組長(zhǎng)度為x3Byte的TCP/UDP報(bào)文x2，持續(xù)時(shí)間為60秒，OpenFlow交換機(jī)在接收到TCP/UDP報(bào)文x2后根據(jù)預(yù)先插入的流量表規(guī)則向信號(hào)接收器轉(zhuǎn)發(fā)TCP/UDP報(bào)文x2，同時(shí)檢測(cè)當(dāng)前的性能主要參數(shù)吞吐量Throughput3、時(shí)延Timedelay3以及丟包率Lossrate3，得到樣本集為X3＝{x1，x2，x3}，Y3＝{Throughput3，Timedelay3，Lossrate3}，其中：x1=(x11,x12,...,x1N3)T]]>x2=(x21,x22,...,x2N3)T]]>x3=(x31,x32,...,x3N3)T]]>x4=(x41,x42,...,x4N3)T]]>Throughput3=(Throughput21,Throughput22,...,Throughput2N3)T]]>Timedelay3=(Timedelay21,Timedelay22,...,Timedelay2N3)T]]>Lossrate3=(Lossrate21,Lossrate22,...,Lossrate2N3)T;]]>步驟1.4，固定其余參數(shù)不變，改變TCP/UDP報(bào)文x2共N4次，獲得發(fā)送壓力x1Mbit/s遞增情況下TCP/UDP格式不同的性能主要參數(shù)，由流量發(fā)生器向OpenFlow交換機(jī)發(fā)送分組長(zhǎng)度為x3Byte、傳輸中的分組數(shù)量為x4的TCP/UDP報(bào)文x2，持續(xù)時(shí)間為60秒，OpenFlow交換機(jī)在接收到TCP/UDP報(bào)文x2后根據(jù)預(yù)先插入的流量表規(guī)則向信號(hào)接收器轉(zhuǎn)發(fā)TCP/UDP報(bào)文x2，同時(shí)通過(guò)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)當(dāng)前的性能主要參數(shù)吞吐量Throughput4、時(shí)延Timedelay4以及丟包率Lossrate4，得到樣本集為X4＝{x1，x2，x3，x4}，Y4＝{Throughput4，Timedelay4，Lossrate4}，其中：x1=(x11,x12,...,x1N4)T]]>x2=(x21,x22,...,x2N4)T]]>x3=(x31,x32,...,x3N4)T]]>x4=(x41,x42,...,x4N4)T]]>Throughput4=(Throughput41,Throughput42,...,Throughput4N4)T]]>Timedelay4=(Timedelay41,Timedelay42,...,Timedelay4N4)T]]>Lossrate4=(Lossrate41,Lossrate42,...,Lossrate4N4)T;]]>步驟1.5，進(jìn)一步獲得建模樣本集{X，Y}＝{X1，X2，X3，X4)T，(Y1，Y2，Y2，Y4)T}。步驟2中，建立OpenFlow交換機(jī)關(guān)鍵性能參數(shù)的KPLS模型的具體步驟為：步驟2.1，根據(jù)建模樣本集{X，Y}建立回歸方程為：X=TPT+EY=TQ+R]]>式中，自變量X＝{x1，x2，…，xp}n×x，n為樣本數(shù)，p為自變量個(gè)數(shù)，H為得分矩陣，P為H的載荷矩陣，Q為因變量Y關(guān)于H的回歸系數(shù)向量，E和R為殘差；步驟2.2，建立Y與X的偏最小二乘回歸模型為：Y＝XB+R式中，B為偏最小二乘回歸系數(shù)向量；步驟2.3，記K＝XXT，K∈Rn×n，則K的中心化矩陣為：K~=(I-1n1n1nT)K(I-1n1n1nT)]]>式中，I為n維單位陣，1n為n×1的全1陣；步驟2.4，建立KPLS模型為：Y^t=K~tU(HTK~U)-1HTY]]>式中，Kt＝XtXT，U和H為得分矩陣，由KPLS迭代回歸獲得，Xt為當(dāng)前的測(cè)試數(shù)據(jù)。由KPLS迭代回歸獲得U和H為得分矩陣的具體步驟為：Step1.隨機(jī)初始化向量u；Step2.h←h/||h||；Step3.c＝Y(jié)Th；Step4.u＝Y(jié)c,u←u/||u||；Step5.重復(fù)2-4，直至各向量收斂；Step6.Y←Y-hhTY；重復(fù)Step1-Step6，直至獲得p個(gè)所期望提取得分向量，將p個(gè)得分向量u和h組合成n×p的得分矩陣U，H。步驟3中，獲取OpenFlow交換機(jī)當(dāng)前的測(cè)試數(shù)據(jù)的具體步驟為：步驟3.1，獲取當(dāng)前未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的壓力x1Mbit/s以及報(bào)文形式x2，x2＝0表示為TCP報(bào)文格式，x2＝1表示為UDP報(bào)文格式；步驟3.2，獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文分組長(zhǎng)度x3；步驟3.3，獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的傳輸中的報(bào)文數(shù)量x4；步驟3.4，利用步驟3.1-3.3獲得的數(shù)據(jù)組成Xt。本發(fā)明使用了FLUKE公司ETHERSCOPEII型網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀產(chǎn)生數(shù)據(jù)流滿足高速、真實(shí)的數(shù)據(jù)流要求，OpenFlow交換機(jī)處于流量發(fā)生器與流量接收器的閉合環(huán)路并與控制器直接相連。進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。試驗(yàn)采用的是基于Linux平臺(tái)下的OpenFlow1.0.0版本的軟件交換機(jī)，在該版本的交換機(jī)中存在著一個(gè)線性表和兩個(gè)Hash表，其中線性表的流表項(xiàng)為100，每個(gè)Hash表的流表項(xiàng)容量為64K，在測(cè)試吞吐量的試驗(yàn)中，為了反映出OpenFlow交換機(jī)在最大壓力下的性能，OpenFlow交換機(jī)最大長(zhǎng)度為100的線性流和128K的哈希流表在進(jìn)行吞吐量試驗(yàn)之前被全部填滿，從而保證了分組到達(dá)OpenFlow交換機(jī)后直接查詢流表并按照規(guī)則轉(zhuǎn)發(fā)，而無(wú)需向NOX控制器請(qǐng)求。Step1.通過(guò)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)硬件檢測(cè)設(shè)備直接獲取當(dāng)前未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的壓力x1＝480Mbit/s以及報(bào)文形式為x2＝1的UDP報(bào)文格式；Step2.選擇當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文分組長(zhǎng)度x3＝1240Byte；Step3.獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的傳輸中的報(bào)文數(shù)量x4＝210；對(duì)于Step1-Step3獲得的數(shù)據(jù)，組成Xt。OpenFlow交換機(jī)關(guān)鍵性能參數(shù)的KPLS模型為：Y^t=K~tU(HTK~U)-1HTY]]>式中，Kt＝XtXT，U和H為得分矩陣，由KPLS迭代回歸獲得，Xt為當(dāng)前的測(cè)試數(shù)據(jù)。參數(shù)的獲取通過(guò)以下步驟獲得：樣本集{X，Y}＝{X1，X2，X3，X4)T，(Y1，Y2，Y2，Y4)T}，則回歸方程可以表示如下：X=TPT+EY=TQ+R]]>式中：自變量X＝{x1，x2，…，xp}n×p，n為樣本數(shù)，p為自變量個(gè)數(shù),T為得分矩陣，P為T的載荷矩陣；Q為因變量Y關(guān)于T的回歸系數(shù)向量；E和R為殘差。Y與X的偏最小二乘回歸模型為:Y＝XB+R式中B為偏最小二乘回歸系數(shù)向量。Step6:基于KPLS算法的OpenFlow交換機(jī)性能關(guān)鍵參數(shù)算法如下：記K＝XXT,K∈Rn×n,K的中心化矩陣為：K~=(I-1n1n1nT)K(I-1n1n1nT)]]>其中：I-n維單位陣，1n-n×1的全1陣。KPLS迭代回歸方法如下：Step1.隨機(jī)初始化向量u；Step2.Step3.c＝Y(jié)Th；Step4.u＝Y(jié)c,u←u/||u||；Step5.重復(fù)2-4，直至各向量收斂；Step6.Y←Y-hhTY；重復(fù)Step1-Step6，直至獲得p個(gè)所期望提取得分向量，將p個(gè)得分向量u和h組合成n×p的得分矩陣U，H。最終該參數(shù)下的OpenFlow交換機(jī)關(guān)鍵參數(shù)為：吞吐量為276Mbit/s，時(shí)延0.17s，丟包率為28％。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3