基于SDN的数据中心网络业务流保护与调度算法

发布时间：2020-05-27 22:21

【摘要】：随着互联网的快速发展以及新兴技术的不断出现,数据中心网络(Data Center Network,DCN)的流量呈现出爆发式的增长,这给传统业务流保护与调度带来巨大挑战。传统业务流保护方案由于缺少全局的网络拓扑信息为数据支持,容易导致网络的局部最优解;而业务流调度是在业务流保护的基础上所进行的研究,部分业务流调度容易引起网络的局部链路拥塞和不能充分利用网络中丰富的链路资源。因此,研究学者提出将软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)与数据中心网络相结合来解决以上问题,本论文研究内容如下所示:1.现有业务流保护方案缺少从不同业务流的需求和用户的角度去进行分析,同时网络链路状态信息也在实时变化且链路容易出现故障,因此容易产生数据包的丢失以致影响用户对网络服务的体验效果。针对这个问题,本文提出基于流类型的故障恢复(Flow Type Based Failure Recovery,FT-FR)方法:首先将网络中业务流划分为三类;然后介绍不同业务流的定制化需求;最后为不同业务流设计差异化的业务流保护策略。仿真结果表明,FT-FR相对于基于备份资源的故障恢复和快速故障恢复在交换机流表项消耗方面分别节约27.2%和37.5%、链路故障恢复时延分别降低11.4%和15.3%、网络平均吞吐量没有变化。2.业务流保护策略所规划的备份路径结果是业务流调度策略的输入参数,只有知道备份路径后才可以进行业务流调度操作。在对业务流进行调度操作时,由于资源节点与操作节点之间容易形成环路,因此很难规划出合适的业务流调度操作顺序,从而会延长业务流调度时间及导致数据包的丢失。针对这个问题,本文提出业务流速率限制(Rate-Limit)的调度方法:首先根据网络的当前状态、目标状态及约束条件共同生成一个R-O图;然后根据R-O图中是否产生环路来决定采用哪种业务流调度策略。仿真结果表明,本文所提方案相比于等价多路径(Equal-Cost Multi-Path,ECMP)和PureSDN在业务流调度速度方面提高24.7%和19.6%、数据包的丢失率降低18.4%和4.7%、网络链路带宽利用率提高21.5%和5.07%。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP393.0

【参考文献】