【摘要】：隨著數(shù)據(jù)流量與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴張,傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在處理各種網(wǎng)絡(luò)事件的能力上面臨巨大的挑戰(zhàn)。相反,SDN(Software-Defined Network),即軟件定義網(wǎng)絡(luò),通過將控制層與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層解耦合,從而提升網(wǎng)絡(luò)的控制管理能力與對網(wǎng)絡(luò)事件的響應(yīng)能力。網(wǎng)絡(luò)事件可大致分為內(nèi)部事件與外部事件,前者通常為控制層對網(wǎng)絡(luò)的自發(fā)調(diào)整,如主動修改路由規(guī)則等;而后者通常以網(wǎng)絡(luò)故障等方式呈現(xiàn),如節(jié)點或鏈路斷開等,這些網(wǎng)絡(luò)故障通常需要控制層的快速處理,從而確保網(wǎng)絡(luò)的正常運行。在SDN分布式控制中,傳統(tǒng)控制采用強一致性控制方法,保證各個控制器網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息的一致。在對網(wǎng)絡(luò)進行管理的過程中,確保控制器在進行每一項網(wǎng)絡(luò)操作前,所有控制器中的網(wǎng)絡(luò)信息是一致的,這有利于網(wǎng)絡(luò)控制層能對網(wǎng)絡(luò)故障進行最優(yōu)的決策,但確認一致的過程會造成較大的時間開銷。在最近對SDN分布式控制的研究中,為了提升控制層對網(wǎng)絡(luò)故障的響應(yīng)速度,提出了基于最終一致的控制方法,最終一致性并不強調(diào)各控制器的網(wǎng)絡(luò)信息時刻都保持一致,而是在處理之后某個時間點網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息一致即可。但由于最終一致控制方法在響應(yīng)過程中簡化了控制器之間的協(xié)調(diào),會導(dǎo)致控制層對同一個網(wǎng)絡(luò)事件進行了若干次重復(fù)響應(yīng)的現(xiàn)象,從而帶來了多余的控制開銷。本文通過對強一致性與最終一致性控制方法的分析,在最終一致的方法上,提出一種快速響應(yīng)同時減小多余控制開銷的SDN分布式控制機制。針對最終一致控制方法冗余控制的問題,本文借鑒無線傳感器等網(wǎng)絡(luò)中“骨干節(jié)點”的思想,提出在SDN控制層中選取用于處理網(wǎng)絡(luò)故障的響應(yīng)控制器節(jié)點集。分析了該響應(yīng)控制器節(jié)點集合應(yīng)用于控制層時所需具備的基本條件,從圖論的角度提出了該節(jié)點集合的優(yōu)化問題并利用圖論中的同類問題提出了該優(yōu)化問題的解為最小主宰域。在響應(yīng)控制器節(jié)點集合的基礎(chǔ)上,分析了網(wǎng)絡(luò)事件在控制層中的轉(zhuǎn)發(fā)過程,提出了網(wǎng)絡(luò)事件在控制層中的轉(zhuǎn)發(fā)與處理算法,并通過實驗驗證了算法具備快速響應(yīng)與降低控制開銷的特點。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP393.02
【圖文】：

圖 1-1 Raft 控制方法處理網(wǎng)絡(luò)事件過程將所有節(jié)點分為主節(jié)點（Leader），從節(jié)點（Follower）以及候選節(jié)點（Cand負責(zé)解析系統(tǒng)事件（如系統(tǒng)故障等），因此當(dāng)從節(jié)點接收到網(wǎng)絡(luò)事件（過將網(wǎng)絡(luò)故障轉(zhuǎn)發(fā)至主節(jié)點（過程②）。主節(jié)點記錄系統(tǒng)事件，在執(zhí)行更新計絡(luò)事件轉(zhuǎn)發(fā)給各個從節(jié)點進行確認（過程③）；各個從節(jié)點接收到網(wǎng)絡(luò)事事件記錄在節(jié)點的事件記錄中，并向主節(jié)點發(fā)送確認信號（過程④）；當(dāng)半數(shù)以上從節(jié)點的確認信號后，將計算該次網(wǎng)絡(luò)更新，并將該更新下發(fā)以進行協(xié)商確認（過程⑤）；從節(jié)點接收到主節(jié)點的更新信息后進行確認送確認信號（過程⑥）并接受該更新，確認之后將該更新記錄在更新多數(shù)從節(jié)點的更新確認后，主節(jié)點才會進行該次更新操作，并將控制指控制器去執(zhí)行更新操作（過程⑦），更新完成后系統(tǒng)繼續(xù)運行。當(dāng)系統(tǒng)中

anda 等人創(chuàng)新性地將 Gossip 機制應(yīng)用到 SDN 分布式控制中，從而提出簡化一致性算法的 SDN 控制[8]。SCL 同樣強調(diào)最終一致性，而且假設(shè)所是單純的有應(yīng)必答的同類控制器。SCL 的流程如圖 1-2 所示，具體為：生時，為了保證網(wǎng)絡(luò)的魯棒性，SCL 會將網(wǎng)絡(luò)事件發(fā)送給整個控制層的①）。由于控制器都是有應(yīng)必答的同類控制器，在接收到網(wǎng)絡(luò)事件時都更新操作（過程②）。網(wǎng)絡(luò)事件到達各個控制器的時間有先后，因此各個同時間點接收并響應(yīng)該網(wǎng)絡(luò)事件。SCL 會通過 Gossip 機制周期性地交新記錄，以確�？刂茖拥淖罱K一致性（過程③）。由于 SCL 的控制器在有經(jīng)過控制器間的協(xié)商這一過程，網(wǎng)絡(luò)事件轉(zhuǎn)發(fā)至控制層請求處理時，會在接收到事件時立刻執(zhí)行更新操作，因此網(wǎng)絡(luò)事件被響應(yīng)的速度明顯法。但由于網(wǎng)絡(luò)事件是轉(zhuǎn)發(fā)給整個控制層的，而每個控制器都是有應(yīng)必致了對于同一個網(wǎng)絡(luò)事件控制層進行了多次重復(fù)的更新操作，而這個在會帶來較為沉重的控制開銷。

圖 2-1 SDN 網(wǎng)絡(luò)框架圖絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，SDN 網(wǎng)絡(luò)將網(wǎng)絡(luò)的控制層與數(shù)據(jù)層解耦合，能力。圖 2-2 為傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，可以看到傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中交通過一定的邏輯協(xié)議進行數(shù)據(jù)流量的控制；圖 2-3 為 SD輯控制功能完全從交換機中解耦合出來，并且通過某一特從而進行全網(wǎng)的控制管理，圖中的虛線表示控制器在邏輯SDN 網(wǎng)絡(luò)在對全網(wǎng)的優(yōu)化管理能力上比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更具有

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6 丁書耕;小型分布式控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J];山東電力技術(shù);1999年04期

7 俞文光;分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及趨勢[J];自動化與儀表;1996年03期

8 高秉雄;分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展[J];管理科學(xué)文摘;1994年04期

9 張國衡,沈建英,馬光;分布式控制系統(tǒng)主機與終端的通信[J];測控技術(shù);1992年01期

10 汪藝鷹;張遠政;;一個實用的微型機分布式過程控制網(wǎng)絡(luò)[J];現(xiàn)代機械;1987年03期

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