基于SDN架构的控制层故障恢复算法

发布时间：2021-10-13 11:51

　　基于交换机迁移机制的控制层故障恢复方案在不需要额外部署备份控制器的情况下可以有效实现控制层的故障恢复。现有交换机迁移算法中多仅以交换机-控制器时延或控制器负载为迁移指标选取目标控制器,这种单一的交换机迁移方式容易造成控制层故障恢复后网络性能下降,因此本文提出了一种综合考量多种迁移指标的故障恢复算法（multi-index failure recovery algorithm,M-FRA）,首先该算法综合考量链路故障率、交换机-控制器时延和控制器负载多种指标建立目标控制器选取优化模型,然后基于贪婪思想对目标控制选取优化模型进行求解。最后仿真结果表明:本文所提算法在维持链路故障率和交换机-控制器时延一定的条件下,有效平衡了控制器间的负载,保证了控制层故障恢复后具有良好的整体性能。 

【文章来源】：重庆理工大学学报(自然科学). 2020,34(05)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

控制域划分示意图

控制器故障类型2

为验证算法的有效性，采用python2.7.3及networkx工具进行仿真验证。实验拓扑采用专注于下一代网络技术开发的Internet2网络扑，其抽象结构示意图如图4所示。Internet2网络拓扑一共包含34个网络节点用于部署控制器或交换机。整个Internet2网络共有41条链路，且每条连接链路以2/3倍的光速作为传播速率。考虑到交换机负载及控制器容量的差异性，参考文献[14]对部分参数进行设定，设置网络中交换机产生的Packet＿in消息的数量为600 k/s;设置控制器容量为[8 M,11 M]区间内的随机数;设置网络中的每条链路的故障概率为[0,0.2]区间内的随机数。另外，对于指标权重比例的设置，考虑到在不同应用场景中，网络用户的需求不同，指标权重比例设置也就不同，而本文重点在于验证算法的有效性，故将3种指标归一化后权重比例设置为1∶1∶1。最后，将仿真结果与Survior算法[11]、PPF算法[12]进行比较，其中PPF算法为就近迁移算法，指将故障域内交换机迁移至相邻控制域内，尽可能保证交换机-控制器间的时延足够小。Survior算法为负载均衡算法，指将故障域内交换机迁移至网络中负载最小的控制域内。3.2仿真分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种考虑软件定义网络控制节点故障的控制器部署和交换机迁移方法[J]. 伊鹏,刘邦舟,王文博,张少军.  电子与信息学报. 2017(08)
[2]一种软件定义网络中的控制器热备份及选举算法[J]. 王文博,汪斌强,陈飞宇,王志明,宫阳阳.  电子学报. 2016(04)



本文编号：3434608