基于云平台的高逼真链路仿真研究

发布时间：2020-02-21 18:30

【摘要】：针对Open Stack云平台不能准确仿真虚拟链路性能参数的问题,提出高逼真链路仿真方法。通过多粒度虚拟化技术仿真虚拟网络节点,基于软件定义网络构建虚拟网络节点间的虚拟链路。根据虚拟网络节点间通信所处的计算节点位置不同,分别实现宿主机内和跨宿主机间的链路仿真,从而支持虚拟链路中带宽、延时、丢包率性能参数的灵活配置与自动化部署。实验结果表明,该方法能够准确地对虚拟链路性能参数进行仿真,并且提高链路仿真的逼真度。
【图文】：

总体架构,网络仿真,平台,链路仿真

湫偷耐釻缒Ｄ馄淛S2和OPNET尽管可以实现对链路性能参数的模拟，但所构建的模拟环境不能支持实际应用系统的部署运行，不足以支撑网络化信息系统的研制［14］。目前基于云平台的链路仿真，，综合考虑链路带宽、延时、丢包率3个重要性能参数的并不多，即使考虑了链路物理特性，也未能考虑链路仿真的通用性、逼真度问题。2基于云平台的网络仿真架构链路仿真基于开放云平台，应用于网络仿真平台，为虚拟网络节点间建立通信链路，使虚拟链路具备物理链路的特性。利用OpenStack云平台提供分布式计算环境，其总体架构如图1所示，包括1个控制节点、1个网络节点和2个计算节点，为虚拟网络节点分配计算、存储、网络等资源，基于多粒度虚拟化技术仿真虚拟网络节点，链路仿真模块部署在计算节点上。基于云平台的链路仿真主要分为宿主机内的链路仿真和跨宿主机间的链路仿真。针对宿主机内的链路仿真，其数据交换发生在同一个计算节点上，由该节点的内核进行统一调度。报文暂存在内存中，可根据虚拟网卡的队列管理规则直接对报文进行处理，提升链路仿真的性能。针对跨宿主机间的链路仿真，由于数据交换发生在不同的计算节点上，数据报文经过隧道封装后通过底层物理网络传输，因此需要研究面向数据报文的链路仿真模型，提升链路仿真的逼真度。图1基于云平台的网络仿真总体架构2．1虚拟网络节点仿真虚拟网络节点仿真主要使用主流的虚拟化技术:全虚拟化和操作系统级虚拟化。全虚拟化需要CPU支持硬件虚拟化，在虚拟机和硬件之间增加了中间软件层虚拟机管理程序(hypervisor)，hypervisor负责分配硬件资源和编译虚拟机发出的指令，运行在虚拟机上的操作系统无需经过任何修改。全虚拟化技术提供最佳隔离，具有简化迁移和安全便携的特性

虚拟链,链路性能,参数

第43卷第8期张浩，刘渊，王晓锋，等:基于云平台的高逼真链路仿真研究机、路由器负责构建动态灵活的虚拟链路，实现端到端的互联互通。针对宿主机内的虚拟链路，数据报文直接通过br-int转发，br-int是一个普通的L2层交换机。针对跨宿主机间的虚拟链路，数据报文除了经过br-int，还会经过br-tun，br-tun是一个根据流表转发的OpenFlow交换机，数据报文需经过gre隧道封装通过底层物理网络传输，其主要目的是为了实现多租户间流量的隔离。图2基于OVS的虚拟链路2．3链路性能参数许多协议和应用在部署到真实的网络环境中会产生延时和丢包，因此，有必要复现网络行为，仿真出真实的链路环境，构建灵活、透明、逼真的虚拟链路。根据虚拟网络中虚拟网络节点的多样性和差异性，对虚拟链路中带宽、延时、丢包率3个重要的性能参数进行仿真。1)带宽。精确的带宽限制是影响链路性能的重要参数之一。在链路上的数据报文到达虚拟网卡时，基于队列管理规则，限制网卡流量为指定的带宽，过剩的流量存储在队列中。如果队列已满，那么丢弃接收到的数据报文。默认的虚拟网卡队列为FIFO队列，只能修改队列长度，无任何带宽限制策略。常见的用来限制带宽的队列有tbf，htb，cbq。2)延时。链路的延时包括发送延时、传播延时、处理延时、排队延时。发送延时受到数据帧长度的影响;传播延时受到传输介质、传输距离的影响;处理延时、排队延时受到数据报文收发速率、数据报文等待排队的影响。针对宿主机内的链路延时仿真，在数据报文出队前，增加其在队列中的等待时间。针对跨宿主机间的链路延时仿真，采用面向数据报文的链路仿真模型，计算出数据报文在物理链路中的传播延时，对每个报文的仿真延时进行差分补偿。3)丢包率。当链路两端的收发报文速率相?

【相似文献】