【摘要】：隨著云計算、大數(shù)據(jù)等新業(yè)務(wù)的興起,網(wǎng)絡(luò)規(guī)模及網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)呈現(xiàn)爆炸式增長。數(shù)據(jù)中心作為IT服務(wù)的重要基礎(chǔ)設(shè)施,其所承載的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷日益加重。如何實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡分配,減小網(wǎng)絡(luò)擁塞,成為數(shù)據(jù)中心急需解決的問題,僅僅通過改善傳統(tǒng)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已經(jīng)無法滿足當(dāng)前數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)需求,在這種大背景下新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)SDN應(yīng)運而生。究其本質(zhì),SDN體系即一種網(wǎng)絡(luò)分層架構(gòu),其核心思想是實現(xiàn)控制層與數(shù)據(jù)層的解耦,由SDN控制器完成對于網(wǎng)絡(luò)全部功能的集中控制。相比于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的分布式控制,SDN網(wǎng)絡(luò)的集中控制功能及其軟件可編程的方式極大地增加了網(wǎng)絡(luò)的靈活性,將SDN引入數(shù)據(jù)中心以緩解數(shù)據(jù)中心流量壓力已經(jīng)引起了越來越廣泛的關(guān)注。當(dāng)前數(shù)據(jù)中心廣泛采用的胖樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),能夠為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流傳輸提供多條等價路徑,該拓?fù)涞亩嗦窂教匦阅軌蛱岣呔W(wǎng)絡(luò)吞吐量及帶寬。但是數(shù)據(jù)中心采用的傳統(tǒng)路由算法ECMP,僅僅是從數(shù)量上將數(shù)據(jù)流近似平均的分配至多條等價路徑,這種算法并不適合數(shù)據(jù)中心流量復(fù)雜多變的情形。而軟件定義網(wǎng)絡(luò)的集中架構(gòu)優(yōu)勢,使得網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)實時狀況對流量分流進行動態(tài)調(diào)整,從而使得多路徑特性得到充分發(fā)揮。因此本文將對SDN網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的多鏈路負(fù)載均衡策略進行研究。本文選用控制器Ryu作為算法實現(xiàn)的平臺,通過在控制器中設(shè)計與實現(xiàn)3個自定義模塊:信息收集模塊、路由模塊、流表轉(zhuǎn)發(fā)模塊來完成方案部署。首先通過信息收集模塊得到網(wǎng)絡(luò)完整拓?fù)洳ν負(fù)浣Y(jié)構(gòu)中的各鏈路實時狀態(tài)進行集中監(jiān)控。然后由路由模塊通過最優(yōu)k短路徑算法實現(xiàn)對于源主機與目的主機間k可靠路徑的選取,并制定綜合評估模型將各功能模塊所收集的網(wǎng)絡(luò)實時狀態(tài)信息進行整合,按所得結(jié)果對k短路徑進行優(yōu)先級排列,進而得到最有利于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡的傳輸路徑。最后由流量轉(zhuǎn)發(fā)模塊向所選鏈路上的所有交換設(shè)備下發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)流處理決策。該策略可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實時狀態(tài)動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)負(fù)載,有效緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞,進而優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能,實現(xiàn)數(shù)據(jù)高效轉(zhuǎn)發(fā)。在仿真平臺Mininet上模擬Fat-Tree拓?fù)?將其與部署了多鏈路負(fù)載均衡策略的Ryu控制器連接,在完整的SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下模擬真實數(shù)據(jù)中心流量模型,對本文方案進行測試。通過對比不同算法的帶寬利用率、時延以及吞吐量,證明了本文方案在數(shù)據(jù)中心流量較大時,負(fù)載均衡效果更好,降低了傳輸時延,增大了網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP308;TP393.02
【圖文】：

基于SDN 的多鏈路負(fù)載均衡策略研究組件包所包含的子組件與 OF 協(xié)議相關(guān)，主要功能是完成協(xié)議消息的封裝在該組件中包含了 OpenFlow 的所有版本，如本文 Ryu 控制器所支持的 ofproto_v1_3 完成 OF 協(xié)議數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義，而對于 OF 協(xié)議的編解碼任_v1_3_parser 負(fù)責(zé)。 app 組件包組件主要功能是存放 Ryu 的應(yīng)用組件，這些應(yīng)用組件又可以細分為基礎(chǔ)應(yīng)T 應(yīng)用組件。該組件中已經(jīng)包含了很多編寫好的基礎(chǔ)應(yīng)用組件，如：simple_stp、simple_vlan 等，分別用于傳統(tǒng)二層交換、防廣播風(fēng)暴策略以及 VL基礎(chǔ)功能應(yīng)用的實現(xiàn)，研發(fā)人員可在已有網(wǎng)絡(luò)功能的基礎(chǔ)上進行自定義新]。

兩者均使用 networkx 的有向圖存儲_discover 此函數(shù)為模塊主循環(huán)函數(shù)，又包含了 get_topology 與show_topology 的周期性執(zhí)行，分別用于實現(xiàn)控制器對于交換機口、等網(wǎng)絡(luò)資源的實時獲取及網(wǎng)絡(luò)信息在終端格式化展示

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 張朝昆;崔勇;唐

本文編號：2725045