基于SDN的数据中心负载均衡及拥塞控制机制研究

发布时间：2021-02-13 02:15

　　随着云计算的迅速发展,数据中心内的流量呈指数级增长,网络中的负载分布极不均衡,导致网络产生拥塞。但是用户对服务质量的要求不断提高,因此数据中心的负载均衡以及拥塞控制机制越来越受到人们的关注。当前数据中心网络负载均衡算法更倾向于在不同路径上分配相同数量的流,没有考虑流量大小等属性,随着流量的增加会出现链路负载分布不均匀等问题,导致数据流的时延增加和产生丢包。本文主要研究软件定义网络下数据中心负载均衡及拥塞控制机制。本文首先研究了数据中心网络通常采用的负载均衡方案,并将其分为两类:基于服务器的负载均衡和基于链路的负载均衡。针对目前已有方案中存在的数据流映射冲突、没有考虑链路状态以及流量属性等问题,提出了一种基于流分类的负载均衡方案LBFC（Load Balancing Based on flow Classification）。LBFC采用动态阈值来区分大、小流,对不同的流采取不同的方式进行处理,以解决固定阈值导致控制器处理小流开销更大的问题,以及无法适应数据中心流量动态变化的问题。同时采用基于概率的自适应选路算法来为大流选择转发路径,降低了因路径权重值更新不及时而将多条大流分配到同一条路... 

【文章来源】：南京邮电大学江苏省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

数据中心相关技术的研究方法

图 1.2 SDN 负载均衡/拥塞控制架构（1）主机部分。主机部分负责数据的采集以及与控制器之间进行通信。利用主算和缓存能力，通过数据采集模块对主机即将注入网络的数据流进行预先的统计和样使得网络中的交换机不需要承担大部分数据流的统计与解析，在一定程度上缓解缓存资源不足的问题。（2）交换机部分。交换机负责完成数据平面的数据转发工作，为了提升交换机率并减少控制报文的开销，控制器根据网络拓扑信息预先计算出主机间的默认路由路径中的交换机中预先配置相应的流表。（3）控制器部分。控制器部分可以分为两个大的模块：负载均衡模块和拥塞控负载均衡模块由网络监测模块、阈值计算模块、成本计算模块、路径计算模块和流块组成。首先网络监测模块使用链路层发现协议来探测网络拓扑并收集链路状态信计算模块根据链路已用带宽计算路径成本，阈值计算模块基于平均剩余可用带宽求阈值，并将该阈值发送给边缘层交换机，由边缘层交换机负责大、小流的判定。路

图 2.1 软件定义网络架构由许多网络设备构成，包括路由器、交换机等网络络设备只负责数据的转发，移除了复杂的控制功能中的设备通过南向接口与控制层中的控制器进行通作。最核心的部件是控制器，控制器负责监控整个网络下发。向上通过北向接口与应用层之间进行交互，。位于 SDN 架构的最上层，主要为用户提供各种类型员可以以编程的形式来实现定制化的功能和业务。要的特征：性。SDN 为用户提供了一系列通用的可编程接口，现对网络的灵活控制和管理，从而加快了网络业务


本文编号：3031809