SDN网络中发布/订阅系统性能优化方案的研究与设计

发布时间：2021-05-20 08:54

　　基于主题的发布/订阅系统作为一种分布式消息传输中间件,对消息按照其特征进行了分类,实现了消息发送端（发布者）和消息接收端（订阅者）的解耦。而SDN网络具有集中控制的特性,实现了控制和转发的分离,SDN交换机的端口支持添加不同带宽的优先队列,队列的带宽大小直接决定其转发数据的能力。将发布/订阅系统与SDN网络相结合则可以用不同的队列传输不同主题的消息,从而实现基于主题的区分服务。目前,发布/订阅系统和SDN的结合尚不完善,在队列带宽的调整算法方面还有很大的发展空间。队列带宽的调整算法是指根据队列的排队时延和优先级动态调整队列带宽,以适应网络的实时变化。但现有的排队时延获取方法不甚准确,导致带宽调整的效果欠佳。同时,队列带宽的调整只局限在单个网络节点,并未考虑用户对端到端时延的需求。此外,系统在流量管理、接口性能方面都需要改善和优化。基于目前的研究现状,本文提出了以下系统性能优化方案:其一是提出两种获取队列排队时延的方法,一种是增量差法,利用进出队列的字节数增量巧妙地避免时间差对队列长度的影响,同时减小由丢包造成的误差;另一种是XGBoost模型预测法,利用机器学习中的XGBoost模型对... 

【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究内容
        1.2.1 排队时延的获取方法
        1.2.2 基于用户需求的队列带宽调整算法
        1.2.3 系统流量管理和接口性能优化
    1.3 论文组织
    1.4 本章小结
第二章 相关技术概述
    2.1 软件定义网络
        2.1.1 广义SDN
        2.1.2 OpenFlow
        2.1.3 SDN控制器
        2.1.4 SDN交换机
        2.1.5 Flow table
        2.1.6 Meter table
    2.2 基于SDN的发布/订阅系统
    2.3 优先队列
    2.4 随机早期检测
    2.5 XGBoost模型
    2.6 RESTful架构
    2.7 本章小结
第三章 需求分析
    3.1 需求概述
    3.2 控制器需求
        3.2.1 排队时延获取
        3.2.2 队列带宽动态调整
        3.2.3 流量管理
    3.3 管理员需求
        3.3.1 约束值设定
        3.3.2 用户需求协商
    3.4 用户需求
        3.4.1 时延需求
        3.4.2 反馈监听
        3.4.3 接口调用
    3.5 本章小结
第四章 系统概要设计
    4.1 系统架构
    4.2 排队时延的获取
        4.2.1 增量差法
        4.2.2 XGBoost模型预测法
    4.3 基于用户需求的队列带宽动态调整
        4.3.1 本地带宽调整
        4.3.2 全局质量控制
    4.4 流量管理与接口性能优化
        4.4.1 流量信息收集
        4.4.2 用户订阅限制
        4.4.3 流量上限管理
        4.4.4 接口性能优化
    4.5 本章小结
第五章 系统详细设计与实现
    5.1 工程概览
    5.2 排队时延获取方法的实现
        5.2.1 增量差法实现
        5.2.2 XGBoost模型预测法实现
    5.3 队列带宽动态调整算法实现
        5.3.1 本地带宽调整
        5.3.2 全局质量控制
    5.4 系统流量管理与接口性能优化实现
        5.4.1 流量信息收集
        5.4.2 用户订阅限制
        5.4.3 流量上限管理
        5.4.4 接口优化实现
    5.5 本章小结
第六章 系统测试与验证
    6.1 测试目标
    6.2 测试环境
    6.3 测试内容
        6.3.1 增量差法和XGBoost模型预测法有效性测试
        6.3.2 队列调整算法相关测试
        6.3.3 流量管理测试
        6.3.4 接口性能测试
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 工作总结
    7.2 工作展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Towards SDN Based Queuing Delay Estimation[J]. MA Haiyan,YAN Jinyao,Panagiotis Georgopoulos,Bernhard Plattner.  中国通信. 2016(03)
[2]主动测量SDN性能的机制[J]. 陈鸣,代飞,许博,邢长友,李兵,张国敏.  通信学报. 2015(06)
[3]软件定义网络（SDN）研究进展[J]. 张朝昆,崔勇,唐翯翯,吴建平.  软件学报. 2015(01)
[4]控制时延的主动队列管理算法[J]. 吴东.  计算机应用. 2014(03)
[5]高性能发布/订阅系统接口服务的设计与应用[J]. 温鹏,章洋.  软件. 2013(11)
[6]基于OpenFlow的SDN技术研究[J]. 左青云,陈鸣,赵广松,邢长友,张国敏,蒋培成.  软件学报. 2013(05)
[7]基于发布/订阅机制的Web服务QoS信息分发模型[J]. 郑啸,罗军舟,曹玖新,宋爱波.  计算机研究与发展. 2010(06)
[8]发布订阅模式数据交换中间件设计与实现[J]. 高德宏,张新家,陈春雷,刘维宇.  计算机应用. 2010(04)
[9]一种参数自适应的主动队列管理算法—自适应BLUE[J]. 刘伟彦,孙雁飞,张顺颐,刘斌.  电子与信息学报. 2009(02)

硕士论文
[1]基于FPGA的异构链路快速交换技术的研究与实现[D]. 郑广杰.北京邮电大学 2014



本文编号：3197479