軟件定義網(wǎng)絡(luò)作為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的一種典型范例,實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)發(fā)功能與控制功能的分離,通過(guò)提供開(kāi)放的編程接口有效地解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)因功能和應(yīng)用不斷擴(kuò)展所導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的問(wèn)題。隨著網(wǎng)絡(luò)用戶的不斷增加以及SDN部署場(chǎng)景的多樣化,單個(gè)SDN控制器所組成的網(wǎng)絡(luò)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(xué)術(shù)界以及產(chǎn)業(yè)界的密切關(guān)注。由于在SDN中部署多控制器受到控制器個(gè)數(shù)以及控制器部署位置等因素的影響,很容易導(dǎo)致各個(gè)控制器間出現(xiàn)過(guò)載或輕載的現(xiàn)象,造成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本以及大量網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)。因此,在大規(guī)模SDN部署中,如何平衡各控制器間的負(fù)載已成為近些年研究人員所關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。本文主要從兩個(gè)層面實(shí)現(xiàn)了多控制器間的負(fù)載均衡。針對(duì)控制器部署層面,現(xiàn)有的多控制器部署方案存在網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷大和交換機(jī)與控制器連接不穩(wěn)定等問(wèn)題,本文改進(jìn)了一種基于網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷優(yōu)化的多控制器部署方法。首先根據(jù)交換機(jī)的流請(qǐng)求速率和交換機(jī)與控制器間的距離對(duì)控制器的影響,以及控制器剩余容量對(duì)交換機(jī)的影響搭建交換機(jī)與控制器的雙向匹配列表。其次,以網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷為優(yōu)化目標(biāo),同時(shí)使用模擬退火算法對(duì)匹配關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)多控制器間的負(fù)載均衡。仿真結(jié)果表明,該... 

【文章來(lái)源】：重慶郵電大學(xué)重慶市

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

重慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文第2章SDN的發(fā)展和相關(guān)概念9部署中的控制器都具有全局控制器的功能，每個(gè)控制器都擁有全局網(wǎng)絡(luò)視圖，在管理全網(wǎng)狀態(tài)信息的同時(shí)在固定時(shí)間間隔內(nèi)各控制器之間會(huì)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(kāi)放網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(OpenNetworkOperatingSystem，ONOS)和HyperFlow。HyperFlow[29]是一種基于OpenFlow的事件驅(qū)動(dòng)的控制平面，控制器與交換機(jī)間通過(guò)消息的發(fā)布-訂閱模式傳輸網(wǎng)絡(luò)事件，網(wǎng)絡(luò)事件在不同控制器間以文件更新的形式實(shí)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(kāi)源的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，主要面向運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)骨干網(wǎng)，提供可靠性高和靈活性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。ONOS運(yùn)行時(shí)包含多個(gè)實(shí)例，每個(gè)實(shí)例負(fù)責(zé)在交換機(jī)之間傳遞消息，多個(gè)實(shí)例之間通過(guò)共享網(wǎng)絡(luò)信息，形成全局網(wǎng)絡(luò)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(fù)責(zé)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(jī)相連，負(fù)責(zé)處理各交換機(jī)的流請(qǐng)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(jī)，掌握本地網(wǎng)絡(luò)視圖，負(fù)責(zé)本地流量的轉(zhuǎn)發(fā)。頂層控制器具有全局網(wǎng)絡(luò)視圖，負(fù)責(zé)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(xué)碩士學(xué)位論文第2章SDN的發(fā)展和相關(guān)概念10圖2.2豎直化多控制器部署從控制器部署層面進(jìn)行考慮，多控制器部署的研究主要分為以下兩個(gè)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(luò)中，每個(gè)控制器形成單獨(dú)的域管理域內(nèi)所有的交換機(jī)，各個(gè)控制器通過(guò)消息同步共享全局網(wǎng)絡(luò)視圖。因此，在控制器數(shù)量和交換機(jī)數(shù)量已知的情況下，通過(guò)規(guī)劃交換機(jī)和控制器之間的映射關(guān)系，合理劃分SDN域，在減小網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間通信時(shí)延的同時(shí)實(shí)現(xiàn)多控制器間的負(fù)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(dān)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(chǔ)上，PhemiusK[32]等人提出一種應(yīng)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(jí)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(dòng)態(tài)適應(yīng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⒃谝欢ǔ潭壬蠎?yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中斷和攻擊。同時(shí)，DISCO還設(shè)計(jì)了鏈路發(fā)現(xiàn)代理與路徑計(jì)算代理提高了鏈路帶寬的利用率。姚藍(lán)[33]等人首先根據(jù)節(jié)點(diǎn)間的吸引度與歸屬度對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聚類，將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)子域。隨后權(quán)衡了子域網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)延代價(jià)，控制器與交換機(jī)的通信代價(jià)以及設(shè)備失效容忍代價(jià)，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制器部署算法。面對(duì)不同的代價(jià)，采取不同的計(jì)算策略，實(shí)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(shí)延為優(yōu)化目標(biāo)，將聚類算法中的歐氏距離改為節(jié)點(diǎn)間的最短路徑計(jì)算傳輸時(shí)延，并考慮真實(shí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲泄?jié)點(diǎn)的連通性，實(shí)現(xiàn)多控制器的部署。張棟[35]等人以交換機(jī)鏈路間的帶寬值，交換機(jī)處理流表的能力以及交換機(jī)和控制器間的物理距離等為目標(biāo)，對(duì)大規(guī)模

【參考文獻(xiàn)】：
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