針對分布式SDN控制平面中控制流傳輸路徑選擇問題,分析控制流傳輸?shù)目煽啃圆⑻岢鲆环N控制森林的控制流路徑選擇模型.該模型是基于網絡中每個組件故障的影響程度,通過啟發(fā)式優(yōu)化來尋求近似最優(yōu)解.最后,在多個拓撲上進行模擬實驗,將所提的算法與已有的算法在可靠性、路徑長度等方面進行分析與比較,結果表明,該算法能有效提高可靠性并對路徑長度造成的影響極小. 

【文章來源】：福州大學學報(自然科學版). 2020,48(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

單控制器的生成樹

如圖2所示, 控制器C1和C2是控制森林中的兩個控制器. 在圖2(a)中S7連接到控制器C1, 若S7的父節(jié)點S8故障, S7因缺少非樹鏈路重路由控制流導致其將與C1失去連接, 即S7是一個不被保護的節(jié)點. 而在圖2(b)中, S7連接到C2, 因此能夠被S3保護.由于多控制器的存在, 有額外的保護機制存在. 即一個節(jié)點可以被另一個控制域中的節(jié)點保護, 在其父節(jié)點故障時將控制流重路由到另一個控制器. 盡管存在一致性的問題, 但該機制保證節(jié)點能正常工作, 特別當分布式控制平面中某個控制器故障時, 其優(yōu)點更能得到體現(xiàn). 如果一個控制器故障, 該控制器管轄的交換機節(jié)點的控制流都將受影響, 使控制域內的交換機處于失聯(lián)狀態(tài). 在圖2(b)中, S8可重路由控制流到S6, 與C2建立新的連接, 不因C1故障而失去與控制平面的連接. 上述保護機制被定義為森林保護, C2被稱為S8的保護控制器. 然而, 森林保護還需要考慮保護控制器的負載問題, 因為其可能會大幅增加保護控制器的負載, 從而增加網絡級聯(lián)故障的風險. 本研究引入控制器的負載限制Lr以避免由森林保護引起的控制器過載, 用Lr表示放置在節(jié)點r上的控制器能管理的交換機的最大數(shù)量. 同時, 用L ri r =1表示放置在節(jié)點r上的控制器有足夠的剩余負載來管理節(jié)點i的子孫節(jié)點. L ri r 可以根據(jù)下式計算:

圖3～4是兩種算法在兩種放置方法下, 控制器從3個增加到6個時的森林權重的統(tǒng)計結果, 其中, 控制器負載上限Lr設置為網絡中的節(jié)點數(shù). 從實驗結果可知, 隨著控制器數(shù)量的增加, w(F)下降. 對于節(jié)點數(shù)量較少的AboveNet, 當控制器的數(shù)量為5個時, CTPS算法構造的控制森林中只有一個葉節(jié)點未被保護, w(F)=1; 而GSA算法構造的森林在兩種放置的場景下w(F)分別是3和5, 并且GSA算法需要6個控制器才能將權重下降到1. 這是因為CTPS算法根據(jù)w(F)為每個節(jié)點選擇控制器, 而不是根據(jù)就近原則來選擇; CTPS算法會將一些無法被保護的節(jié)點的子孫節(jié)點移到其他控制樹, 可以大量減少其數(shù)量, 即減少節(jié)點的權重, 從而降低w(F), 提高可靠性.圖4 PionierL3中可靠性對比


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