【摘要】：近幾年來隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為人們生活和生產(chǎn)不可或缺的一部分,特別是近些年來互聯(lián)網(wǎng)的用戶數(shù)量和數(shù)據(jù)傳輸量都呈指數(shù)增長的趨勢。在這種情況下,基于TCP/IP協(xié)議的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無法滿足目前人們對網(wǎng)絡(luò)的需求。因此研究者提出新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)——軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SoftwareDefined Network,SDN)。近些年來研究SDN已成為研究未來網(wǎng)絡(luò)的趨勢,而研究者對SDN的研究主要分布在兩個方面:一種是對控制平面的研究,其主要的研究方向是提高SDN網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和容錯性;另外一種是對數(shù)據(jù)平面的研究,研究者的主要研究方向是提高網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬負(fù)載均衡。故本文主要的研究分為以下兩個部分:(1)在控制平面上主要是針對在SDN網(wǎng)絡(luò)在對控制器故障移除的時間過高和控制器故障移除后如何保證控制器負(fù)載均衡的問題,本文提出了多領(lǐng)域分布式故障轉(zhuǎn)移機(jī)制(Failover Mechanisms for Multi-domain Distributed,FMMD),該方法是根據(jù)多領(lǐng)域分布式SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的特征和OpenFlow協(xié)議1.3.0中主從控制器的概念,進(jìn)行控制器的故障移除。其中除本領(lǐng)域內(nèi)的控制器為獨(dú)立交換機(jī)(獨(dú)立交換機(jī)是指故障控制器的下屬交換機(jī))的主控制器外,將與其相鄰領(lǐng)域內(nèi)的控制器作為獨(dú)立交換機(jī)的從屬控制器,并將這些控制器作為備用遷移控制器。通過計算獨(dú)立交換機(jī)和各個從屬控制器的遷移效率,從而確定各從屬控制器的優(yōu)先級。當(dāng)主控制器發(fā)生故障時,獨(dú)立交換機(jī)選擇優(yōu)先級高的從屬控制器進(jìn)行遷移并進(jìn)行控制器的角色變換,從而確保控制器負(fù)載均衡。通過實(shí)驗(yàn)表明,本文提出的FMMD移除方法有效地降低了故障轉(zhuǎn)移時間和端到端平均延遲時間,同時也有效地控制了控制器過載,從而使SDN網(wǎng)絡(luò)控制器達(dá)到負(fù)載均衡。(2)在數(shù)據(jù)平面主要的研究方向是基于OpenFlow的Fat-Tree數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)鏈路負(fù)載均衡問題,由于傳統(tǒng)解決網(wǎng)絡(luò)鏈路負(fù)載均衡的方法存在兩個主要的問題:第一,在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中源地址端到目的地址端的可行路徑有多條,并且由于網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬使用率和鏈路的初始帶寬值不同,所導(dǎo)致的當(dāng)前可用帶寬不同,如何在這些可行路徑集合中選擇當(dāng)前平均可用帶寬最大路徑;第二,如何保證所選擇的可行路徑不會出現(xiàn)路徑瓶頸問題。本文針對以上兩個問題提出了多路徑動態(tài)規(guī)劃(Multipath Dynamic Programming,MDP)算法,該算法主要分為兩個步驟,首先通過Fat-Tree數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在可行路徑的集合中使用動態(tài)規(guī)劃算法選擇出一條平均可用帶寬最大路徑。其次,通過計算該路徑的可用帶寬標(biāo)準(zhǔn)差來判定所選擇的路徑是否會出現(xiàn)瓶頸問題。并通過實(shí)驗(yàn)將MDP算法與傳統(tǒng)的動態(tài)負(fù)載均衡(Dynamic Load Balancing,DLB)算法的隨流變化的平均帶寬率和平均報文傳輸延遲兩個性能參數(shù)進(jìn)行對比,從而得出MDP算法更好的保證網(wǎng)絡(luò)鏈路的負(fù)載均衡。
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP393.0

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本文編號：2688621