基于SDN的集群控制器负载均衡的研究

发布时间：2017-10-17 15:44

  本文关键词：基于SDN的集群控制器负载均衡的研究

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【摘要】：软件定义网络(software defined network)通过控制面和转发面的分离解耦,为动态配置网络和控制网络提供了丰富的可编程性,是近年来发展势头十分强劲的一种新兴网络架构。而传统逻辑统一的集中控制平面应对大规模的WAN网络环境中时,会导致网络系统的性能和可扩展性上的瓶颈。为此,集群控制器应运而生,通过超级节点以及集群共享区域实现了集群控制器之间的信息交互。但同时也衍生出了控制面与交换面的映射对应的新问题,即集群控制器之间负载不均衡问题,论文对此开展了研究、给出了解决方案。论文首先介绍了传统网络在新出现的不足,以及SDN网络的优势和大规模部署下性能与可扩展性方面的缺陷；进而对软件定义网络的集群控制器技术进行了阐述、分析。接着对集群控制器中控制面与交换面的映射问题展开了论述,提出了一种数据平面和控制平面重映射的方法与步骤；为应对不同控制转发的需求,设计了两种负载均衡的算法：共享调度池算法、代价优先交换机调度算法,前者主要以将各个控制器的负载控制在平均水平为原则,后者则着重面向能给整个网络带来明显性能提升的交换机重映射才被优先执行。最后,论文设计了实验场景,对上述两种算法进行了验证。实验结果表明,所提出的方法能较好的解决SDN集群控制器负载均衡的问题。
【关键词】：集群控制 软件定义网络 负载均衡
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.02
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 研究内容11
• 1.3 研究意义11-12
• 1.4 论文组织结构12-14
• 第2章 传统网络的不足与软件定义网络的现状14-23
• 2.1 传统网络的不足14-15
• 2.1.1 网络设备高度依赖制造商14
• 2.1.2 维护成本突出14-15
• 2.1.3 网络协议本身的复杂性15
• 2.2 计算机网络不断进化的必然性15
• 2.3 软件定义网络15-18
• 2.3.1 软件定义网络发展历程15-16
• 2.3.2 软件定义网络的核心思想16-17
• 2.3.3 软件定义网络的典型架构17-18
• 2.4 OpenFlow技术18-22
• 2.4.1 OpenFlow架构18-19
• 2.4.2 OpenFlow协议和流表处理过程19-20
• 2.4.3 常见OpenFlow消息20-22
• 2.4.4 OpenFlow的优势22
• 2.5 本章小结22-23
• 第3章 软件定义网络大规模部署和潜在问题的研究23-32
• 3.1 软件定义网络的大规模部署以及潜在问题23
• 3.1.1 可拓展性23
• 3.2 软件定义网络大规模部署的实例--B423-26
• 3.2.1 B4的应用背景24
• 3.2.2 B4与软件定义网络24-25
• 3.2.3 B4的部署效果25-26
• 3.3 常见集群控制器26-29
• 3.3.1 Onix27-29
• 3.3.2 OpenDayLight29
• 3.4 集群控制器存在的问题29-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第4章 交换机重映射步骤的研究32-38
• 4.1 进一步论述OpenFlow协议32
• 4.2 交换机重映射的依据32-33
• 4.3 集群控制器本身应该提供的支持33
• 4.4 交换机重映射步骤的前提33-35
• 4.4.1 交换机重映射的最初设想34
• 4.4.2 交换机重映射的改进34-35
• 4.5 交换机重映射具体步骤描述35-37
• 4.6 本章小结37-38
• 第5章 软件定义网络负载均衡算法的研究38-51
• 5.1 两种算法概述38
• 5.2 SPSS算法38-45
• 5.2.1 SPSS算法的适用场景39
• 5.2.2 SPSS算法的核心思想39
• 5.2.3 SPSS算法具体实施步骤39-42
• 5.2.4 SPSS伪代码描述42-45
• 5.2.5 SPSS算法分析45
• 5.3 CFSS算法45-50
• 5.3.1 CFSS算法的适用场景45
• 5.3.2 CFSS算法的核心思想45-46
• 5.3.3 CFSS算法转移量化模型46-47
• 5.3.4 CFSS算法具体实施步骤47-48
• 5.3.5 CFSS伪代码描述48-50
• 5.3.6 CFSS算法分析50
• 5.4 本章小结50-51
• 第6章 实验验证51-56
• 6.1 实验平台51-52
• 6.2 实验场景52-54
• 6.2.1 性能指标52-53
• 6.2.2 packet-in数据包的产生53
• 6.2.3 packet-in数据包发送速率53-54
• 6.3 验证结果54-55
• 6.4 本章小结55-56
• 第7章 总结与展望56-58
• 7.1 总结56
• 7.2 本文的创新点56-57
• 7.3 今后的工作57-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果62-63
• 致谢63

【共引文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 曾磊;工业无线网络中冗余机制的QoS研究[D];西南大学;2011年

2 尹德贤;局域网专署软件远程安装的研究与实现[D];大连理工大学;2006年

3 付林罡;邻近链路协议的设计[D];哈尔滨工业大学;2006年

4 李光宇;基于EVA-DTS的自动售货机监控系统[D];中南大学;2010年

5 龙慧;基于OpenFlow的分布式网络中负载均衡路由的研究[D];上海交通大学;2013年

6 田源;基于扩展DPWS的数字家庭能源管理系统的研究[D];中国海洋大学;2013年

7 胡玉民;基于分布式控制方式病房综合呼叫通信系统的设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2013年

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本文编号：1049689