本文關鍵詞：軟件定義網絡中多控制器負載優(yōu)化關鍵技術研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著互聯網的高速發(fā)展,網絡用戶規(guī)模急劇膨脹及基礎設施數量的進一步擴大,傳統(tǒng)網絡的靜態(tài)架構和管理方式與各種應用的動態(tài)發(fā)展趨勢越來越不相適應。軟件定義網絡(Software Defined Network, SDN)作為一個新型的網絡體系構架,由于其易管理、可編程的特性,解決了傳統(tǒng)網絡中網絡設備復雜、配置困難等問題,受到了廣泛的關注。典型的單控制器軟件定義網絡雖然能夠在繼承SDN特點的基礎上實現網絡構建,但是單控制器網絡存在一些難以克服的固有缺陷：一是單點失效問題；二是網絡的可擴展性問題。因此,業(yè)界提出了多控制器架構下的控制體系。但大多數的架構的控制器和交換機之間的映射是靜態(tài)的,無法動態(tài)的適應網絡流量的變化,造成控制器負載失衡。因此,動態(tài)的多控制器架構應運而生,該架構通過兩種方式解決了控制器負載失衡的問題,第一種是超載控制器下的交換機遷移到其他控制器；第二種是在第一種方式的基礎上,通過設計控制層面,對控制器進行動態(tài)的調整,即增添刪除控制器,達到控制器的負載均衡。但是兩種方式存在以下問題：(1)現有的交換機遷移方式過于粗放；(2)現有的交換機遷移方式效率低；(3)現有的控制器調整策略沒有針對控制器負載均衡的選擇策略。因此,本文針對交換機遷移方式的粗放和效率低以及控制器如何調整的問題,以控制器負載均衡為目標進行研究。首先,針對交換機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遷移策略；其次,針對交換機遷移效率低的問題,提出一種基于改進型拍賣的交換機遷移機制；最后,為了適應實際網絡中流量的動態(tài)變化,提高控制器資源使用率,提出了一種控制器動態(tài)調整算法。本文具體研究內容如下：1、提出一種基于免疫粒子群算法的交換機遷移算法把交換機與控制器的部署關系建模為0-1規(guī)劃問題,將交換機與控制器的部署關系編碼為粒子的位置向量,把粒子的適應度定義為第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)位置表示交換機的最優(yōu)部署。仿真實驗表明,與典型的就近遷移策略和利用率最低遷移算法相比,該算法實現了較好的控制器負載均衡,大幅度減少了請求事件的響應時間,提高了控制器響應事件的反應速度,具有很高的實效性。2、提出一種基于改進型拍賣的交換機遷移機制在該機制內,負載較輕控制器是拍賣者,拍賣自己的剩余資源,被遷移的交換機是競拍者,競拍控制器的資源獲得服務。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格,完成交換機的遷移。為了減少拍賣結束的時間,對價格更新步長做了限定。為了最大限度的減少交換機遷移對網絡造成的影響,對過載控制器如何選擇待遷移的交換機做了說明,并說明了如何在SDN網絡中實現該遷移機制。實驗表明該遷移機制能快速的達到收斂,實現控制器的負載均衡。3、提出一種控制器動態(tài)調整算法通過動態(tài)的開啟或關閉控制器,滿足了網絡流量動態(tài)變化的需求,在保證傳輸時延的基礎上,保證了控制器的負載均衡。該算法分為兩個階段,第一個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),輸出一個滿足容量約束條件的控制器和交換機部署關系；第二個階段調用本文提出的基于免疫粒子群算法的交換機遷移策略,得到一個全局負載均衡的部署關系。實驗證明,該算法能有效的減少控制器的使用數量,提高控制器的資源使用率,并且實現了控制器的負載均衡。
【關鍵詞】：軟件定義網絡 控制器 負載均衡 免疫粒子群算法 拍賣 交換機遷移
【學位授予單位】：解放軍信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 軟件定義網絡14-17
• 1.1.3 課題研究的目的與意義17-18
• 1.2 相關技術研究現狀18-24
• 1.2.1 多控制器下的分布式控制架構18-20
• 1.2.2 動態(tài)分布式控制架構20-21
• 1.2.3 多控制器架構下的交換機遷移協議21-23
• 1.2.4 研究現狀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 基于控制器全局負載均衡的交換機遷移策略28-36
• 2.1 引言28-29
• 2.2 交換機遷移模型29-31
• 2.3 算法描述31-32
• 2.4 仿真實驗與結果分析32-34
• 2.4.1 試驗場景建立33
• 2.4.2 數據分析33-34
• 2.5 本章小結34-36
• 第三章 一種基于改進型拍賣的交換機遷移機制36-46
• 3.1 引言36-37
• 3.2 SDN網絡模型和問題描述37-39
• 3.2.1 SDN網絡模型37-38
• 3.2.2 估價函數38-39
• 3.2.3 SDN優(yōu)化模型39
• 3.3 拍賣模型39-41
• 3.3.1 拍賣者和競拍者的策略39-40
• 3.3.2 收益函數40
• 3.3.3 拍賣流程40-41
• 3.3.4 收斂性和復雜度分析41
• 3.4 交換機遷移在SDN中的實現41-42
• 3.5 仿真分析42-45
• 3.6 本章小結45-46
• 第四章 一種控制器動態(tài)調整算法46-54
• 4.1 引言46
• 4.2 網絡模型46-47
• 4.3 控制器動態(tài)調整算法47-49
• 4.4 仿真實驗與結果分析49-52
• 4.4.1 實驗場景建立49
• 4.4.2 實驗結果分析49-52
• 4.5 本章小結52-54
• 第五章 結束語54-56
• 5.1 結論54-55
• 5.2 下一步工作55-56
• 致謝56-58
• 參考文獻58-62
• 作者簡歷62

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前1條

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

  本文關鍵詞：軟件定義網絡中多控制器負載優(yōu)化關鍵技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：382501