基于OPNET的存储SDN网络的仿真与研究

发布时间：2017-04-28 20:04

  本文关键词：基于OPNET的存储SDN网络的仿真与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：进入21世纪之后,随着互联网的普及互联网技术获得了爆炸式的发展,传统的以太网架构渐渐不能满足爆炸式增长的数据流量与复杂网络拓扑的管理需求,一种更加先进、更加灵活的互联网体系结构——软件定义网络(SDN)应运而生。SDN最大的特征就是将控制平面与数据转发平面解耦分离,对于大流量、复杂网络、网络虚拟化来说是都一种十分可行的架构方案。与此同时,使用光纤通道FC、FCoE技术的SAN网络已经成为存储网络的主流,但是SAN网络同样面临着以太网面临的问题:现有架构不能解决数据爆发和网络更加复杂带来的难题。于是,SDN与SAN相结合产生了存储软件定义网络(SSDN)。SSDN架构下的SAN网络包括四个部分:SSDN控制器、SSDN交换机、存储设备和服务器。本文主要是对SSDN网络的的数据传输进行仿真测试,在此基础上,提出一种SSDN网络中,提高大流存储数据传输QoS的传输策略(PFR-SSDN),并对其进行仿真验证。SSDN网络相比传统SAN最大的改进在于,将控制层面和数据转发层面分离,使得网络复杂度降低,可以对网络进行更加方便的集中控制和管理。SSDN交换机仅完成数据转发,其转发机制,则由控制器通过对流表的操作来规划。本文将这种原理应用于大流存储数据的传输中,将大流数据传输区别对待,由控制器为其分配专用的传输路径,路由计算时考虑网络的实时使用情况,从而提高大流存储数据传输的QoS和网络的整体性能性能。本文首先系统地介绍了课题的背景与任务,接着对本课题的理论基础做了详细说明,接着简要介绍了SSDN相关产品。然后着重阐述了PER-SSDN网络的整体架构及关键协议流程的设计,并在OPNET中,对其仿真模型进行设计与实现。最后介绍了仿真的测试环境、测试步骤与测试结果。
【关键词】：存储软件定义网络 Openflow 仿真 流路由
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.06
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 缩略词表14-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 研究背景15-17
• 1.2 课题的研究现状17-18
• 1.3 课题任务及论文结构18-19
• 第二章 现有SAN网络与SSDN技术19-31
• 2.1 存储区域网络现有技术19-24
• 2.1.1 SAN网络简介19-20
• 2.1.2 FC协议20-22
• 2.1.2.1 FC简介20
• 2.1.2.2 FC协议20-21
• 2.1.2.3 FC协议中的服务21-22
• 2.1.3 FCo E协议22-23
• 2.1.4 SCSI协议23
• 2.1.5 现有SAN架构缺陷23-24
• 2.2 现有SSDN技术24-30
• 2.2.1 SSDN概述25
• 2.2.2 Openflow协议25-28
• 2.2.2.1 Open Flow帧格式26-28
• 2.2.2.2 Open Flow流表28
• 2.2.3 SSDN交换机和控制器28-30
• 2.2.3.1 SSDN交换机的组成28-29
• 2.2.3.2 SSDN交换机的流表29-30
• 2.2.3.3 SSDN的控制器30
• 2.2.4 SSDN相关产品30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 PFR-SSDN整体框架及关键协议流程设计31-46
• 3.1 PFR-SSDN网络技术的研究31-34
• 3.1.1 SSDN网络技术的组网方式31-32
• 3.1.2 PFR-SSDN网络技术的优点32-34
• 3.1.2.1 网络的集中控制32-33
• 3.1.2.2 复杂度降低33
• 3.1.2.3 可编程性33-34
• 3.1.2.4 方便管理34
• 3.1.2.5 大流存储数据传输34
• 3.2 PFR-SSDN整体框架34-37
• 3.2.1 PFR-SSDN控制器的整体框架34-37
• 3.2.2 PFR-SSDN交换机的整体框架37
• 3.3 PFR-SSDN关键协议流程设计37-45
• 3.3.1 控制器与交换机之间建立链路的过程38-39
• 3.3.2 节点设备的登录流程39-41
• 3.3.2.1 FC节点设备的登录流程39-40
• 3.3.2.2 FCo E设备的登录流程40-41
• 3.3.3 流表的处理流程41-43
• 3.3.3.1 控制器的流表处理流程42
• 3.3.3.2 交换机的流表处理流程42-43
• 3.3.4 Per-Flow-Routing流程43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 OPNET仿真模型设计与实现46-60
• 4.1 OPNET软件简介46
• 4.2 总体仿真流程46-50
• 4.2.1 主要的帧结构及帧格式设计47-49
• 4.2.2 PFR-SSDN网络仿真需求49
• 4.2.3 总体性能指标计量49-50
• 4.3 PFR-SSDN网络拓扑模型的设计与实现50-51
• 4.4 PFR-SSDN网络各节点模型的设计与实现51-55
• 4.4.1 PFR-SSDN网络中控制器的节点模型51-52
• 4.4.2 PFR-SSDN网络交换机的节点模型52-53
• 4.4.3 PFR-SSDN网络拓扑中的channel节点模型53-54
• 4.4.4 PFR-SSDN网络中节点设备的节点模型54-55
• 4.5 进程模型的设计与实现55-59
• 4.5.1 controller节点中controller模块的进程模型55-56
• 4.5.2 channel节点中schedule模块的进程模型56-57
• 4.5.3 节点Switch中schedule模块的进程模型57-58
• 4.5.4 Switch节点、CNA和HBA节点中gen模块的进程模型58-59
• 4.6 本章小结59-60
• 第五章 仿真场景测试60-69
• 5.1 仿真软件与开发环境介绍60
• 5.2 仿真场景设计与结果分析60-68
• 5.2.1 SSDN网络数据传输测试60-63
• 5.2.2 大流存储数据传输端到端测试63-65
• 5.2.3 大流存储数据传输整网测试65-68
• 5.3 本章小结68-69
• 第六章 结束语69-70
• 6.1 本文所做的工作69
• 6.2 可以做的进一步研究69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-72
• 研究生期间的研究成果72-73

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本文编号：333444