軟件定義網(wǎng)絡作為未來網(wǎng)絡的一種典型范例,實現(xiàn)了轉(zhuǎn)發(fā)功能與控制功能的分離,通過提供開放的編程接口有效地解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡因功能和應用不斷擴展所導致的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)復雜化的問題。隨著網(wǎng)絡用戶的不斷增加以及SDN部署場景的多樣化,單個SDN控制器所組成的網(wǎng)絡已經(jīng)不能滿足人們的需求。因而,多控制器分布式部署逐漸受到學術界以及產(chǎn)業(yè)界的密切關注。由于在SDN中部署多控制器受到控制器個數(shù)以及控制器部署位置等因素的影響,很容易導致各個控制器間出現(xiàn)過載或輕載的現(xiàn)象,造成網(wǎng)絡設備成本以及大量網(wǎng)絡資源的浪費。因此,在大規(guī)模SDN部署中,如何平衡各控制器間的負載已成為近些年研究人員所關注的重點問題。本文主要從兩個層面實現(xiàn)了多控制器間的負載均衡。針對控制器部署層面,現(xiàn)有的多控制器部署方案存在網(wǎng)絡開銷大和交換機與控制器連接不穩(wěn)定等問題,本文改進了一種基于網(wǎng)絡開銷優(yōu)化的多控制器部署方法。首先根據(jù)交換機的流請求速率和交換機與控制器間的距離對控制器的影響,以及控制器剩余容量對交換機的影響搭建交換機與控制器的雙向匹配列表。其次,以網(wǎng)絡開銷為優(yōu)化目標,同時使用模擬退火算法對匹配關系進行優(yōu)化,實現(xiàn)多控制器間的負載均衡。仿真結(jié)果表明,該... 

【文章來源】：重慶郵電大學重慶市

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

SDN網(wǎng)絡架構(gòu)

重慶郵電大學碩士學位論文第2章SDN的發(fā)展和相關概念9部署中的控制器都具有全局控制器的功能，每個控制器都擁有全局網(wǎng)絡視圖，在管理全網(wǎng)狀態(tài)信息的同時在固定時間間隔內(nèi)各控制器之間會同步更新消息。圖2.2顯示了扁平化多控制器部署。典型的部署方式是開放網(wǎng)絡操作系統(tǒng)(OpenNetworkOperatingSystem，ONOS)和HyperFlow。HyperFlow[29]是一種基于OpenFlow的事件驅(qū)動的控制平面，控制器與交換機間通過消息的發(fā)布-訂閱模式傳輸網(wǎng)絡事件，網(wǎng)絡事件在不同控制器間以文件更新的形式實現(xiàn)，控制器之間的信息同步則采用的是分布式文件系統(tǒng)。ONOS[30]是一種開源的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，主要面向運營商和企業(yè)骨干網(wǎng)，提供可靠性高和靈活性強的網(wǎng)絡服務。ONOS運行時包含多個實例，每個實例負責在交換機之間傳遞消息，多個實例之間通過共享網(wǎng)絡信息，形成全局網(wǎng)絡視圖。圖2.1扁平化多控制器部署2.豎直化部署在豎直化部署中，控制器按照功能的不同分為全局控制器和局部控制器，全局控制器只與局部控制器相連，負責底層各局部控制器之間的通信。局部控制器與本地控制域內(nèi)的交換機相連，負責處理各交換機的流請求消息。圖2.3顯示了豎直化多控制器部署。典型的部署方式是Kandoo。Kandoo[31]是具有兩層結(jié)構(gòu)的控制器，底層的控制器只管理本地交換機，掌握本地網(wǎng)絡視圖，負責本地流量的轉(zhuǎn)發(fā)。頂層控制器具有全局網(wǎng)絡視圖，負責交換本地控制器之間的控制消息和跨區(qū)域的流量轉(zhuǎn)發(fā)。

重慶郵電大學碩士學位論文第2章SDN的發(fā)展和相關概念10圖2.2豎直化多控制器部署從控制器部署層面進行考慮，多控制器部署的研究主要分為以下兩個層面：多域劃分層面和多控制器部署層面。1.多域劃分層面現(xiàn)有的SDN多域劃分方案大都是將控制器物理分散在網(wǎng)絡中，每個控制器形成單獨的域管理域內(nèi)所有的交換機，各個控制器通過消息同步共享全局網(wǎng)絡視圖。因此，在控制器數(shù)量和交換機數(shù)量已知的情況下，通過規(guī)劃交換機和控制器之間的映射關系，合理劃分SDN域，在減小網(wǎng)絡設備間通信時延的同時實現(xiàn)多控制器間的負載均衡。最早的SDN多域劃分是扁平化多控制器部署方案，其中方案中的各控制器擔任的角色都是平等的，比較典型的部署方式是ONOS和HyperFlow。在此基礎上，PhemiusK[32]等人提出一種應用在廣域網(wǎng)下的多域分布式控制器方案DISCO，DISCO提供輕量級且高度可控的控制器通道，利用域間和域內(nèi)通信代理可動態(tài)適應異構(gòu)網(wǎng)絡拓撲，并在一定程度上應對網(wǎng)絡中斷和攻擊。同時，DISCO還設計了鏈路發(fā)現(xiàn)代理與路徑計算代理提高了鏈路帶寬的利用率。姚藍[33]等人首先根據(jù)節(jié)點間的吸引度與歸屬度對網(wǎng)絡中的節(jié)點進行聚類，將網(wǎng)絡劃分為多個子域。隨后權衡了子域網(wǎng)絡中的時延代價，控制器與交換機的通信代價以及設備失效容忍代價，并設計了相應的控制器部署算法。面對不同的代價，采取不同的計算策略，實現(xiàn)了均衡的多控制器部署。趙季紅[34]等人中以最小化控制時延為優(yōu)化目標，將聚類算法中的歐氏距離改為節(jié)點間的最短路徑計算傳輸時延，并考慮真實網(wǎng)絡拓撲中節(jié)點的連通性，實現(xiàn)多控制器的部署。張棟[35]等人以交換機鏈路間的帶寬值，交換機處理流表的能力以及交換機和控制器間的物理距離等為目標，對大規(guī)模

【參考文獻】：
期刊論文
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