基于OpenFlow网络的服务器负载均衡技术研究

发布时间：2017-11-25 09:08

  本文关键词：基于OpenFlow网络的服务器负载均衡技术研究

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【摘要】：数据中心作为互联网重要的基础设施,承担着数据存储、计算和传输等重要任务。数据中心内集中放置了各种关键业务系统,如:搜索服务,分布式数据库,web服务等。丰富的应用服务使数据中心的规模不断扩大,复杂的数据处理业务,以集群通信为主的通信模式给数据中心内部服务器的处理能力和网络传输能力带来了极大的挑战。单纯采用价格昂贵的高性能服务器和高端交换机而没有合理的资源管理分配策略,容易造成系统资源和网络资源的浪费,且提高了数据中心的维护成本。虚拟化技术在一定程度上可以解决上述问题。通过采用虚拟机迁移技术,从而充分利用了服务器上的物理资源,达到服务器间负载均衡目的。但是虚拟机迁移的同时会导致相关网络流量传输路径的变化,而这种变化容易使得网络中某些链路发生拥塞,从而导致数据包丢失、传输时延长等问题,进而影响应用程序的性能。因此,如何通过虚拟机迁移技术保证服务器负载均衡的同时,保证应用的服务质量,成为亟待解决的问题。本文研究基于OpenFlow网络的数据中心服务器网络联合负载均衡策略。OpenFlow协议支持对网络设备和网络流的配置和管理,监控它们的运行状态,其集中式网络管理弥补了传统分布式网络管理复杂的不足。本文首先介绍了虚拟机迁移技术的原理及应用、SDN网络架构和OpenFlow协议的特点。然后,设计了基于OpenFlow网络的数据中心服务器负载均衡框架,通过集中监控物理服务器和虚拟机的资源使用情况,判断物理主机是否过载;由OpenFlow控制器获取网络拓扑、链路可用带宽等网络资源使用情况,作为负载均衡算法的依据;设计服务器网络联合负载均衡策略,策略包括探测过载物理主机,选择迁移虚拟机,选择目的主机三个方面,在选择目的主机时,不仅考虑了物理服务器上资源的限制,还根据虚拟机上运行的应用对网络带宽和时延的不同需求而对网络通信开销进行评估,避免虚拟机在迁移后由于服务器资源或网络拥塞影响应用程序的服务质量。最后利用SDN网络模拟实验平台Mininet自定义创建数据中心拓扑,通过实验对本文的OpenFlow负载均衡框架和服务器网络联合负载均衡算法进行验证,并与仅考虑服务器资源的贪心算法进行比较,对提出的框架和算法的可行性和有效性进行测试。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.05
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本文编号：1225476