基于可编程硬件的软件定义网络中带QoS保证的数据面研究

发布时间：2022-02-22 19:11

　　随着Internet技术和规模的迅猛发展,互联网上的业务种类层出不穷,传统网络的尽力而为的服务已不能满足现阶段网络发展的要求；另一方面,网络设备的封闭性阻碍了网络创新,这促使了软件定义网络的产生和可编程硬件在网络研究与应用中的大量使用。由于传统硬件的封闭性,以前的网络研究多是基于软件模拟,缺乏在硬件环境中的实现与评估,或者过于简单和硬性,缺乏应用价值。本文首先介绍了软件定义网络的发展现状,其中OpenFlow已经取得一定的成功。其次介绍QoS的基本概念,并重点分析了目前的主流的两类队列调度算法：基于时间戳的公平队列调度算法和基于轮询的调度算法,并结合硬件环境分析了这些算法的缺点：它们不是难以实现就是缺乏灵活性。接着,本文针对传统算法的缺点和软件定义网络的新特点提出了一种新的基于DWRR的队列调度算法SADWRR。该算法在DWRR的基础上,为了软件定义网络聚流的隔离性、适应不均匀的流量并充分利用闲置的硬件资源,采用双层策略,在聚流间采用固定带宽分配策略,在聚流内采用基于权重的策略,使得资源分配具有灵活性和可控性。然后,本文在介绍了常见软件定义网络的数据面后,基于可编程硬件设计了带QoS保... 

【文章来源】：浙江大学浙江省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 QoS与队列调度的研究现状
    1.3 研究意义
    1.4 本章小结
第2章 主流队列调度算法介绍及分析
    2.1 队列调度算法基本原理
        2.1.1 队列调度算法的特性要求
        2.1.2 Generalized Processor Sharing理想模型
    2.2 基于时间戳的队列调度算法
        2.2.1 加权公平队列算法WFQ
        2.2.2 最差情况加权公平队列算法WF2Q
        2.2.3 最差情况加权公平队列算法改进版WF2Q+
        2.2.4 基于时间戳的队列调度算法总结
    2.3 基于轮询的队列调度算法
        2.3.1 加权轮询WRR
        2.3.2 差额轮询DRR
        2.3.3 分层轮询SRR
        2.3.4 进位轮询cWRR
        2.3.5 基于优先级的最差情况公平差额轮询PwFDRR
        2.3.6 基于轮询的队列调度算法总结
    2.4 本章小结
第3章 基于流的双层自适应权重轮询算法
    3.1 软件定义网络与OpenFlow
        3.1.1 新网络架构的必要性
        3.1.2 软件定义网络概述
        3.1.3 OpenFlow概述
        3.1.4 OpenFlow对QoS的需要
    3.2 算法描述
        3.2.1 算法设计思想
        3.2.2 描述与伪代码
        3.2.3 算法使用场景列举
    3.3 本章小结
第4章 基于FPGA的带Qos的SDN数据面设计
    4.1 OpenFlow的数据面平台
        4.1.1 软交换机Open vSwitch
        4.1.2 支持OpenFlow的商用硬件
        4.1.3 NetFPGA可编程硬件
    4.2 基于NetFPGA的OpenFlow数据面设计
        4.2.1 NetFPGA流水线结构
        4.2.2 数据包格式、模块头与控制字
        4.2.3 数据链路层
        4.2.4 网络层
    4.3 包含QoS模块的数据面
    4.4 本章小结
第5章 实验验证
    5.1 场景
        5.1.1 验证平台
        5.1.2 资源预留验证
        5.1.3 资源隔离验证
        5.1.4 按权重分配带宽验证
    5.2 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 主要内容
    6.2 今后的工作
参考文献
攻读硕士学位期间主要的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种与缓冲区紧耦合的环形循环滑动窗口的数据流抽取算法[J]. 詹英,吴春明,王宝军.  电子学报. 2011(04)



本文编号：3640059