發(fā)布時(shí)間：2017-05-20 19:03

  本文關(guān)鍵詞：軟件定義網(wǎng)絡(luò)中多控制器負(fù)載優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)用戶規(guī)模急劇膨脹及基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量的進(jìn)一步擴(kuò)大,傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)架構(gòu)和管理方式與各種應(yīng)用的動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)越來越不相適應(yīng)。軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network, SDN)作為一個(gè)新型的網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架,由于其易管理、可編程的特性,解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備復(fù)雜、配置困難等問題,受到了廣泛的關(guān)注。典型的單控制器軟件定義網(wǎng)絡(luò)雖然能夠在繼承SDN特點(diǎn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建,但是單控制器網(wǎng)絡(luò)存在一些難以克服的固有缺陷：一是單點(diǎn)失效問題；二是網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性問題。因此,業(yè)界提出了多控制器架構(gòu)下的控制體系。但大多數(shù)的架構(gòu)的控制器和交換機(jī)之間的映射是靜態(tài)的,無法動(dòng)態(tài)的適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)流量的變化,造成控制器負(fù)載失衡。因此,動(dòng)態(tài)的多控制器架構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生,該架構(gòu)通過兩種方式解決了控制器負(fù)載失衡的問題,第一種是超載控制器下的交換機(jī)遷移到其他控制器；第二種是在第一種方式的基礎(chǔ)上,通過設(shè)計(jì)控制層面,對(duì)控制器進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整,即增添刪除控制器,達(dá)到控制器的負(fù)載均衡。但是兩種方式存在以下問題：(1)現(xiàn)有的交換機(jī)遷移方式過于粗放；(2)現(xiàn)有的交換機(jī)遷移方式效率低；(3)現(xiàn)有的控制器調(diào)整策略沒有針對(duì)控制器負(fù)載均衡的選擇策略。因此,本文針對(duì)交換機(jī)遷移方式的粗放和效率低以及控制器如何調(diào)整的問題,以控制器負(fù)載均衡為目標(biāo)進(jìn)行研究。首先,針對(duì)交換機(jī)遷移方式的粗放問題,提出一種基于免疫粒子群算法的交換機(jī)遷移策略；其次,針對(duì)交換機(jī)遷移效率低的問題,提出一種基于改進(jìn)型拍賣的交換機(jī)遷移機(jī)制；最后,為了適應(yīng)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中流量的動(dòng)態(tài)變化,提高控制器資源使用率,提出了一種控制器動(dòng)態(tài)調(diào)整算法。本文具體研究內(nèi)容如下：1、提出一種基于免疫粒子群算法的交換機(jī)遷移算法把交換機(jī)與控制器的部署關(guān)系建模為0-1規(guī)劃問題,將交換機(jī)與控制器的部署關(guān)系編碼為粒子的位置向量,把粒子的適應(yīng)度定義為第d次迭代后控制器資源利用率的均方誤差,用粒子群搜索到的最優(yōu)位置表示交換機(jī)的最優(yōu)部署。仿真實(shí)驗(yàn)表明,與典型的就近遷移策略和利用率最低遷移算法相比,該算法實(shí)現(xiàn)了較好的控制器負(fù)載均衡,大幅度減少了請(qǐng)求事件的響應(yīng)時(shí)間,提高了控制器響應(yīng)事件的反應(yīng)速度,具有很高的實(shí)效性。2、提出一種基于改進(jìn)型拍賣的交換機(jī)遷移機(jī)制在該機(jī)制內(nèi),負(fù)載較輕控制器是拍賣者,拍賣自己的剩余資源,被遷移的交換機(jī)是競(jìng)拍者,競(jìng)拍控制器的資源獲得服務(wù)。通過增加處于供大于求狀態(tài)的拍賣控制器資源的交易價(jià)格,完成交換機(jī)的遷移。為了減少拍賣結(jié)束的時(shí)間,對(duì)價(jià)格更新步長做了限定。為了最大限度的減少交換機(jī)遷移對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成的影響,對(duì)過載控制器如何選擇待遷移的交換機(jī)做了說明,并說明了如何在SDN網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)該遷移機(jī)制。實(shí)驗(yàn)表明該遷移機(jī)制能快速的達(dá)到收斂,實(shí)現(xiàn)控制器的負(fù)載均衡。3、提出一種控制器動(dòng)態(tài)調(diào)整算法通過動(dòng)態(tài)的開啟或關(guān)閉控制器,滿足了網(wǎng)絡(luò)流量動(dòng)態(tài)變化的需求,在保證傳輸時(shí)延的基礎(chǔ)上,保證了控制器的負(fù)載均衡。該算法分為兩個(gè)階段,第一個(gè)階段通過把控制器選擇問題模擬成0-1背包問題,使用貪心算法求解,確定控制器的狀態(tài),輸出一個(gè)滿足容量約束條件的控制器和交換機(jī)部署關(guān)系；第二個(gè)階段調(diào)用本文提出的基于免疫粒子群算法的交換機(jī)遷移策略,得到一個(gè)全局負(fù)載均衡的部署關(guān)系。實(shí)驗(yàn)證明,該算法能有效的減少控制器的使用數(shù)量,提高控制器的資源使用率,并且實(shí)現(xiàn)了控制器的負(fù)載均衡。
【關(guān)鍵詞】：軟件定義網(wǎng)絡(luò) 控制器 負(fù)載均衡 免疫粒子群算法 拍賣 交換機(jī)遷移
【學(xué)位授予單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP393.02
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 課題研究背景與意義12-18
• 1.1.1 課題研究的背景12-14
• 1.1.2 軟件定義網(wǎng)絡(luò)14-17
• 1.1.3 課題研究的目的與意義17-18
• 1.2 相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀18-24
• 1.2.1 多控制器下的分布式控制架構(gòu)18-20
• 1.2.2 動(dòng)態(tài)分布式控制架構(gòu)20-21
• 1.2.3 多控制器架構(gòu)下的交換機(jī)遷移協(xié)議21-23
• 1.2.4 研究現(xiàn)狀23-24
• 1.3 提出問題24-25
• 1.4 本文的研究工作和章節(jié)安排25-28
• 第二章 基于控制器全局負(fù)載均衡的交換機(jī)遷移策略28-36
• 2.1 引言28-29
• 2.2 交換機(jī)遷移模型29-31
• 2.3 算法描述31-32
• 2.4 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析32-34
• 2.4.1 試驗(yàn)場(chǎng)景建立33
• 2.4.2 數(shù)據(jù)分析33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-36
• 第三章 一種基于改進(jìn)型拍賣的交換機(jī)遷移機(jī)制36-46
• 3.1 引言36-37
• 3.2 SDN網(wǎng)絡(luò)模型和問題描述37-39
• 3.2.1 SDN網(wǎng)絡(luò)模型37-38
• 3.2.2 估價(jià)函數(shù)38-39
• 3.2.3 SDN優(yōu)化模型39
• 3.3 拍賣模型39-41
• 3.3.1 拍賣者和競(jìng)拍者的策略39-40
• 3.3.2 收益函數(shù)40
• 3.3.3 拍賣流程40-41
• 3.3.4 收斂性和復(fù)雜度分析41
• 3.4 交換機(jī)遷移在SDN中的實(shí)現(xiàn)41-42
• 3.5 仿真分析42-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第四章 一種控制器動(dòng)態(tài)調(diào)整算法46-54
• 4.1 引言46
• 4.2 網(wǎng)絡(luò)模型46-47
• 4.3 控制器動(dòng)態(tài)調(diào)整算法47-49
• 4.4 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析49-52
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景建立49
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析49-52
• 4.5 本章小結(jié)52-54
• 第五章 結(jié)束語54-56
• 5.1 結(jié)論54-55
• 5.2 下一步工作55-56
• 致謝56-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 作者簡(jiǎn)歷62

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 付永紅;畢軍;吳建平;陳澤;王可;羅敏;;基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的一種多控制器休眠模型(英文)[J];中國通信;2014年03期

  本文關(guān)鍵詞：軟件定義網(wǎng)絡(luò)中多控制器負(fù)載優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：382501