本文關鍵詞： 軟件定義網絡 失效檢測 失效恢復 軟件定義數據中心　出處：《西南交通大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著云計算的快速發(fā)展,傳統架構的數據中心往往難以滿足業(yè)務的高速增長,因此基于虛擬化、SDN等技術構建的軟件定義數據中心以其彈性計算、池化資源等優(yōu)勢得到了學術界和工業(yè)界的認可。然而隨著復雜度的提升,數據中心故障檢測和故障恢復也變得愈發(fā)困難。本文從以下方面討論了軟件定義數據中心內的故障處理,并給出了一系列故障檢測與恢復措施。首先,在實際應用中,面向SDN交換機的固定周期心跳檢測機制被證明存在靈活性差、檢測周期設置困難等不足。為此,本文設計了一種交換機自適應失效檢測算法,它基于實時網絡負載和檢測響應時間,能夠動態(tài)調整檢測周期。同時為保證檢測結果的可靠性,該算法使用二次檢測機制來處理因網絡丟包、交換機響應超時等情況造成的檢查失敗問題。其次,本文研究了基于OpenFlow的網絡故障分類檢測與重路由恢復機制。由于單一故障往往引發(fā)多個對象的檢測失敗事件,該方案選擇在執(zhí)行恢復機制前對檢測結果進行過濾和合并,從而為恢復模塊提供準確的故障信息。同時,該方案使用了一種基于鏈路實時負載的重路由恢復機制,以保證恢復后網絡負載的均衡性。再次,本文利用SDN易于編程的特性,設計并實現了基于網絡邊緣檢測的負載均衡跨層恢復機制。該方案根據SDN控制器在網絡層的檢測結果更新負載均衡服務的配置,以改進現有方案在以下方面的不足:(1)服務器與交換機間的網絡故障因位于網絡邊緣,故無法通過重路由技術進行恢復。高虛擬化比例下該類故障可能波及大量的虛擬機,會嚴重影響用戶體驗。(2)傳統方案通過構建負載均衡集群提供業(yè)務,并輔以健康檢查以保證業(yè)務的高可用性。但該方案在大規(guī)模部署時,大量健康檢查數據流會減少數據中心網絡的有效帶寬,并給計算和網絡設備帶來額外負載。最后,為實現以上檢測與恢復方案,本文結合SDN控制器、云操作系統OpenStack和恢復控制器等應用組建了軟件定義數據中心故障檢測與恢復系統。通過在生產環(huán)境中對該系統的有效性和性能測試,其結果表明該系統能夠支持數據中心故障的檢測和恢復,可改進數據中心可靠性、增強用戶體驗并降低運維成本。
[Abstract]:With the rapid development of cloud computing, the traditional data center is often difficult to meet the rapid growth of business, so software defined data center based on virtualization and SDN technology is flexible computing. Pool resources and other advantages have been recognized by academia and industry. However, with the increase of complexity. Data center fault detection and fault recovery become more and more difficult. This paper discusses the following aspects of software defined data center fault processing, and gives a series of fault detection and recovery measures. In practical applications, the fixed-cycle heartbeat detection mechanism for SDN switches has been proved to have some shortcomings, such as poor flexibility, difficult to set up the detection cycle, and so on. In this paper, an adaptive fault detection algorithm for switches is designed, which can dynamically adjust the detection cycle based on real-time network load and detection response time, and ensure the reliability of the detection results. The algorithm uses the secondary detection mechanism to deal with the network packet loss, switch response timeout and other situations caused by the check failure. Secondly. In this paper, the mechanism of network fault classification and rerouting recovery based on OpenFlow is studied. The scheme chooses to filter and merge the detection results before executing the recovery mechanism, so as to provide accurate fault information for the recovery module. At the same time. This scheme uses a rerouting recovery mechanism based on link real-time load to ensure the balance of network load after recovery. Thirdly, this paper makes use of the easy programming characteristic of SDN. The cross-layer recovery mechanism of load balancing based on network edge detection is designed and implemented. This scheme updates the configuration of load balancing service according to the detection results of SDN controller in network layer. To improve the existing scheme in the following aspects of the lack of network fault between the server and the switch because of the network edge. Therefore, it can not be recovered by rerouting technology. In high virtualization scale, this kind of failure may affect a large number of virtual machines, which will seriously affect the user experience. 2) traditional solutions provide services by building load balancing clusters. But when the scheme is deployed on a large scale, a large number of health check data streams will reduce the effective bandwidth of the data center network. And bring extra load to computing and network equipment. Finally, in order to achieve the above detection and recovery scheme, this paper combines SDN controller. The software defined data center fault detection and recovery system is built by cloud operating system (OpenStack) and recovery controller. The validity and performance of the system are tested in the production environment. The results show that the system can support the fault detection and recovery of the data center, improve the reliability of the data center, enhance the user experience and reduce the cost of operation and maintenance.
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP308;TP393.0

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本文編號：1485785