基于共享环路与流量负载均衡的SDN数据平面故障恢复方法

发布时间：2020-11-08 22:06

　　 经过十几年的发展,信息与通信技术取得了较大的进步,然而传统网络架构在面向新兴技术时遭遇了巨大的挑战,传统网络架构的缺陷也逐渐显现。例如,底层网络遍布大量复杂隔离的网络协议,网络维护成本过高;基于传统网络架构,底层网络的流量传输规则难以实时配置,因此难以实时实现上层应用所需的网络行为。针对传统网络架构的缺陷和瓶颈问题,学术界提出软件定义网络(Software Defined Network,SDN)的概念并进行了深入研究。SDN将传统网络节点的数据转发功能和控制功能相分离,控制功能集中于控制器,基于控制器,运维人员可以通过编程管理数据平面的转发设备,从而实现网络可编程化。在SDN发展的过程中,SDN数据平面故障是需要关注和解决的问题,因为数据平面承担着数据转发的作用,数据平面发生组件故障将造成网络小范围瘫痪,并直接影响用户通信。大体上SDN数据平面故障恢复方案可以分为两类:反应式故障恢复方案和主动式故障恢复方案。相比起前者,后者在恢复时延方面的表现更加优越,也因此主动式恢复方案是当前故障恢复研究领域的主流。但是目前大部分主动式恢复方案存在两个缺陷:(a)主动式恢复方案消耗大量备份资源,本文的备份资源指的是备份路径流表项(b)网络流量变化影响备份路径性能,从而造成数据流重定向后备份路径拥塞。针对这两个缺陷我们提出两种故障恢复方案:(1)为了在保证恢复时延的基础上尽量减少备份资源消耗,我们提出基于共享环路的主动式单链路故障恢复方案,通过规划备份路径和设计相应流表来提高备份路径流表项利用率,从而减少备份资源消耗。(2)为了尽可能避免网络流量变化影响备份路径性能,以期实现数据流重定向后备份路径不发生拥塞,均衡网络各链路负载。我们提出基于流量负载均衡的主动式单链路故障恢复方案,将流量预测和故障恢复相结合,对流量进行预测,并且将预测值用于备份路径选取。除此以外,基于预测值定期更新备份路径来尽可能保证备份路径的性能。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP393.02
【部分图文】：

非营利性组织［３２］，致力于推进ＳＤＮ相关技术的发展，其提出的ＳＤＮ架构具有相??当的权威性并得到业界的认同。??如图２－１所示，ＯＮＦ提出的ＳＤＮ架构主要包含三层：数据平面、控制平面??以及应用平面。数据平面主要是由ＳＤＮ交换机组成的数据转发网络。数据平面??的交换机负责高速的数据转发和信息收集，交换机通过南向接口与控制平面的控??制器进行信息交互（交互的信息主要包括ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ－ｔｏ－ｓｗｉｔｃｈ、ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ、??ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ等类型信息），如今广泛应用的南向接口为ＯＮＦ提倡的ＯｐｅｎＦｌｏｗ协??议。控制平面的主要作用为监控管理数据平面的数据转发设备。控制平面的控制??９??

?用于唯一标识流表项，控制器过滤流表项的??ｃｏｕｎｔｅｒｓ数据时发挥作用。??具体的匹配过程如图２－２所示，数据包在进入流表后优先匹配第一个流表中??的表项，根据表项优先级依次匹配，根据匹配结果执行相应的动作集，可以是发??往后序流表（只能发往编号比自身大的流表），或者发往某个端口，从该端口输??出该数据包、或者发往组表等等。如果所有表项都没有匹配，则发生上文所述的??ｔａｂｌｅ－ｍｉｓｓ行为，根据配置数据包被抛弃、或者通知控制器。??ＳＤＮ交换机??Ｊ￣?＾??Ｐａｃｋｅｔ?进入交?????????Ｐａｃｋｅｔ?离开??换ｆ?执行动作Ｉ交换机??｜匹配流表?集???１中的表???????项，根据??匹配结果??执行动作??集??图２－２数据包匹配流程??（２）组表??组表与流表类似，存在多个组表项用于转发数据包，组表是流表转发数据包??方式的补充。组表项相关的字段如表２－３显示：??１４??

?第三章基于共享环路的主动式单链路故障恢复方法???２中的三条备份路径都包含路径＜５１－５８－３９４１０－５４＞，则部署在该路径＜５１－５８－８９－??Ｓ１０－Ｓ４〉上的目的地为Ｈ２的备份流表项可以被这三条备份路径所重复利用，因??此备份资源消耗较少。而图３－１中的三条备份路径复用率较低，较为分散，因此??大部分目的地为Ｈ２的备份流表项难以被重复利用，从而备份资源消耗较多。??
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 章妍会;;考虑负荷控制的配电网故障恢复探讨[J];科学中国人;2017年05期

2 严兰;配电网故障恢复需要智能型远程控制及保护终端[J];电工技术杂志;2004年07期

3 杨长义;IBM-PC/XT及其兼容机硬盘常见故障恢复方法浅谈[J];计算机应用研究;1989年06期

4 潘庆球;龙广钱;;车控室加装车站控制器重启复位按钮设计探讨[J];城市轨道交通研究;2014年S1期

5 郑朝明,赵冬梅,高曙,何赞峰;基于分层思想的配电网故障恢复及恢复算法[J];电力系统及其自动化学报;2002年06期

6 洪涛;;智能配电网故障恢复的现状与发展探析[J];硅谷;2014年22期

7 范钧慧;徐楠;刘皓明;;含分布式风光电源的配电系统故障恢复策略[J];江苏电机工程;2014年01期

8 郭运城;卢炜;李明;韦钢;;配电网故障恢复研究现状及展望[J];电力与能源;2014年03期

9 马爱杰;高压配电网故障恢复系统推理策略[J];水利电力机械;2005年04期

10 李锋;流带──UNIX系统安装和故障恢复的好帮手[J];中国金融电脑;1997年03期

相关博士学位论文 前10条

1 陈文涛;城域以太网若干关键问题研究[D];清华大学;2009年

2 黄雄峰;网络化控制系统瞬时故障恢复和安全控制研究[D];华中科技大学;2015年

3 张浩;配电网协同保护与自愈控制研究[D];北京交通大学;2012年

4 姚玉海;基于预想事故集的配电网自愈控制研究[D];华北电力大学(北京);2016年

5 康治平;无线传感器网络链路数据故障诊断与网络连通恢复方法研究[D];重庆大学;2015年

6 王昌照;含分布式电源配电网故障恢复与可靠性评估研究[D];华南理工大学;2015年

7 邹必昌;含分布式发电的配电网重构及故障恢复算法研究[D];武汉大学;2012年

8 潘淑文;加权复杂网络抗毁性及其故障恢复技术研究[D];北京邮电大学;2011年

9 周长春;高压直流输电系统次同步振荡阻尼特性研究[D];浙江大学;2004年

10 周艳玲;MPLS网络下多播技术的研究[D];东华大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 冯斯详;基于共享环路与流量负载均衡的SDN数据平面故障恢复方法[D];北京邮电大学;2019年

2 林山峰;计及分布式发电的配电网孤岛划分与故障恢复[D];西南石油大学;2018年

3 付倩;智能配电网的灾害评估及故障恢复研究[D];东北大学;2015年

4 韩玘桓;交直流配电网故障恢复策略研究[D];山东理工大学;2018年

5 周靖为;故障恢复时间不确定的不正常航班恢复问题研究[D];南京航空航天大学;2018年

6 王立坤;SDN网络链路和控制器故障恢复机制研究[D];大连理工大学;2018年

7 向文;面向并行迭代计算的故障恢复技术研究[D];湖南大学;2014年

8 侯宇馨;含SNOP的配电网故障恢复优化方法研究[D];华北电力大学(北京);2018年

9 曹玉洁;基于博弈论的主动配电网故障恢复策略研究[D];燕山大学;2018年

10 齐亮;智能配电网风险评估及动态故障恢复策略研究[D];东北大学;2017年

本文编号：2875420