软件定义网络下控制与数据平面资源联合优化问题研究

发布时间：2020-03-21 17:03

【摘要】：软件定义网络将控制层和数据层分离开来,为控制层提供全局视角,从而做出高效的决策和网络管理来保证用户体验。然而,软件定义网络中的资源(如流表项,控制器处理能力,链路带宽和交换机处理能力等)是有限的,在处理日益增长的网络流量时往往需要进行有效的资源优化。另外,网络中的不确定性,包括流动态性和拓扑的非对称性,也会对现有的网络资源优化方法提出挑战。已有的方法要么不能处理网络中的不确定性,要么需要额外的软硬件增加计算或存储资源来达到负载均衡目的。因此如何在资源受限下克服网络中的不确定性来进行资源优化是十分必要的。本文分别针对单控制器和多控制器场景进行控制和数据层的资源联合优化。对于单控制器场景,本研究设计满足链路资源和控制器处理能力的负载均衡算法,该算法首先主动为部分流部署聚合路径,然后利用反应式路由策略为剩下的流部署流表项。对于多控制器场景,本研究提出控制层和数据层负载均衡联合优化策略(RDMAR)。本文形式化定义这两个问题,并且证明这两个问题是NP难问题。为了解决这两个问题,本研究提出基于随机取整的算法,并且分析该算法在多数实际情况可以实现常数的近似比。系统测试和大规模仿真的实验结果显示本文提出的PrePass算法可以满足资源限制,且相比于精确匹配的路由策略仅仅增加5%-10%的链路负载。另外,本研究通过仿真结果来评估RDMAR算法,结果显示本研究提出的算法与已有的方法相比,可以降低70%的响应时间,而仅仅增加近3%的链路负载.
【图文】：

接受的［＇逡逑２．１．２交换机计算能力限制逡逑软件定义网络的核心是将数据层和控制层分离开来，并且让交换机根据控逡逑制层的决策专门负责数据层操作。因此，交换机不再需要负责复杂的决策和控逡逑制。在软件定义网络情况下，交换机主要搭载一个低功率的ＣＰＵ，因此具有有限逡逑的计算能力。例如，已有文献１５１的测试结果指出在没有任何流经过的情况下，逡逑５４０６ｚｌ交换机每秒仅仅可以安装２７５条流表项。因此，为了使得交换机更高效地逡逑工作，我们期望除了必要的转发的操作，交换机的计算负载可以较轻。比如我们逡逑希望安装流表项的数ｇ能够降低。逡逑２．１．３网络中的不确定性逡逑

采用反应
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP393.0

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本文编号：2593649