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分布式SDN控制平面下可靠的控制流传输路径选择

发布时间:2021-07-23 14:01
  针对分布式SDN控制平面中控制流传输路径选择问题,分析控制流传输的可靠性并提出一种控制森林的控制流路径选择模型.该模型是基于网络中每个组件故障的影响程度,通过启发式优化来寻求近似最优解.最后,在多个拓扑上进行模拟实验,将所提的算法与已有的算法在可靠性、路径长度等方面进行分析与比较,结果表明,该算法能有效提高可靠性并对路径长度造成的影响极小. 

【文章来源】:福州大学学报(自然科学版). 2020,48(02)北大核心

【文章页数】:7 页

【部分图文】:

分布式SDN控制平面下可靠的控制流传输路径选择


单控制器的生成树

森林,控制器


如图2所示, 控制器C1和C2是控制森林中的两个控制器. 在图2(a)中S7连接到控制器C1, 若S7的父节点S8故障, S7因缺少非树链路重路由控制流导致其将与C1失去连接, 即S7是一个不被保护的节点. 而在图2(b)中, S7连接到C2, 因此能够被S3保护.由于多控制器的存在, 有额外的保护机制存在. 即一个节点可以被另一个控制域中的节点保护, 在其父节点故障时将控制流重路由到另一个控制器. 尽管存在一致性的问题, 但该机制保证节点能正常工作, 特别当分布式控制平面中某个控制器故障时, 其优点更能得到体现. 如果一个控制器故障, 该控制器管辖的交换机节点的控制流都将受影响, 使控制域内的交换机处于失联状态. 在图2(b)中, S8可重路由控制流到S6, 与C2建立新的连接, 不因C1故障而失去与控制平面的连接. 上述保护机制被定义为森林保护, C2被称为S8的保护控制器. 然而, 森林保护还需要考虑保护控制器的负载问题, 因为其可能会大幅增加保护控制器的负载, 从而增加网络级联故障的风险. 本研究引入控制器的负载限制Lr以避免由森林保护引起的控制器过载, 用Lr表示放置在节点r上的控制器能管理的交换机的最大数量. 同时, 用L ri r =1表示放置在节点r上的控制器有足够的剩余负载来管理节点i的子孙节点. L ri r 可以根据下式计算:

可靠性,控制器,节点,算法


图3~4是两种算法在两种放置方法下, 控制器从3个增加到6个时的森林权重的统计结果, 其中, 控制器负载上限Lr设置为网络中的节点数. 从实验结果可知, 随着控制器数量的增加, w(F)下降. 对于节点数量较少的AboveNet, 当控制器的数量为5个时, CTPS算法构造的控制森林中只有一个叶节点未被保护, w(F)=1; 而GSA算法构造的森林在两种放置的场景下w(F)分别是3和5, 并且GSA算法需要6个控制器才能将权重下降到1. 这是因为CTPS算法根据w(F)为每个节点选择控制器, 而不是根据就近原则来选择; CTPS算法会将一些无法被保护的节点的子孙节点移到其他控制树, 可以大量减少其数量, 即减少节点的权重, 从而降低w(F), 提高可靠性.图4 PionierL3中可靠性对比


本文编号:3299426

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