基于OpenFlow的数据中心网络路由策略研究与设计

发布时间：2017-08-07 00:10

  本文关键词：基于OpenFlow的数据中心网络路由策略研究与设计

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【摘要】：互联网经过数十载的发展,已经成为人们生活中的不可或缺的组成部分。近几年云计算技术的发展与大数据概念的提出,各种新兴的互联网应用不断涌现,数据中心在互联网中占据了举足轻重的地位。如今的互联网包括数据中心面临诸多问题,原有的体系架构已经无法与新兴的网络服务和应用相适应。SDN体系架构和OpenFlow技术的出现,将传统网络的控制层与转发层分离,实现了对网络的可编程控制,为解决数据中心网络乃至互联网面临的问题提供了一个新的思路。本文以OpenFlow技术为主要手段,主要研究数据中心网络中的路由方法,以解决数据中心网络中的负载问题。现有的数据中心网络的路由方法,主要采取静态的路由方式,缺少来自于网络的反馈信息,从而导致网络带宽资源分配不合理,不能够充分利用数据中心网络提供的大量的冗余的带宽资源,造成了资源的浪费。本文首先提出一种基于流分类的动态的数据中心网络路由策略。本文提出的策略使用OpenFlow技术,实时监控并收集网络中的链路信息和数据流信息,作为计算路由的参考依据。对进入网络中的新数据流,利用网络的链路信息,采取贪心策略为其进行路由,以达到负载均衡为目的。之后,通过收集网络中数据流的信息将网络中转发的流区分为大小流,并依据大流的转发状态和链路的状态对大流的路由进行动态调整,使大流尽量获得更多的带宽,提高链路的利用率,减小拥塞发生的概率。其次,本文提出了一种基于OpenFlow的拥塞路由管理策略。通过OpenFlow实时监控网络中链路的使用状态。当发现一条发生拥塞的链路后,启动拥塞路由管理策略对拥塞链路上的大流进行重路由,为其选择更适合的路由。在进行重路由时,从拥塞的链路起点采取回溯的方式进行,从而减小重路由的开销。这种拥塞路由管理策略在拥塞发生后开始实施,直到拥塞状态结束,以一种被动的方式来缓解网络中出现的拥塞情况,是对本文提出的基于流分类的动态路由策略的补充。最后本文使用基于OpenFlow的Mininet仿真实验平台,与已有的数据中心网络路由方法进行实验并对比分析,证明本文所提出的策略能够提高网络的链路利用率,提高网络的吞吐量。
【关键词】：OpenFlow 数据中心 Fat-Tree 路由策略
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP308;TP393.02
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 课题研究现状10-13
• 1.2.1 互联网体系架构研究现状10-11
• 1.2.2 数据中心网络的研究现状11-13
• 1.3 本文的主要工作13-14
• 1.4 论文的组织结构14-15
• 2 相关技术研究15-27
• 2.1 SDN架构概述与OpenFlow技术15-23
• 2.1.1 SDN概述15-17
• 2.1.2 OpenFlow技术研究17-23
• 2.2 数据中心网络相关技术23-26
• 2.2.1 数据中心网络的Fat-Tree架构23-25
• 2.2.2 数据中心网络的路由技术25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 3 基于流分类的数据中心网络动态多径路由策略27-37
• 3.1 现有路由策略存在的问题27-28
• 3.1.1 ECMP存在的问题27
• 3.1.2 DLB存在的问题27-28
• 3.2 动态的流分类路由策略28-36
• 3.2.1 方法设计思想28-30
• 3.2.2 流分类路由控制的系统框架30-33
• 3.2.3 路由策略的实现及算法设计33-36
• 3.3 本章小结36-37
• 4 基于OpenFlow的数据中心网络拥塞路由管理策略37-45
• 4.1 基于OpenFlow的拥塞路由管理策略的主要思想37-39
• 4.2 拥塞路由管理逻辑39-44
• 4.2.1 拥塞路由管理逻辑的总体设计及流程39-40
• 4.2.2 拥塞链路上大流的路由调整策略40-41
• 4.2.3 拥塞状态下网络中新流的路由策略41-44
• 4.3 本章小结44-45
• 5 实验结果与分析45-50
• 5.1 实验环境搭建与实验设计思路45-46
• 5.1.1 实验环境的搭建45
• 5.1.2 实验设计思路45-46
• 5.2 基于OpenFlow和流分类的数据中心网络的路由策略46-48
• 5.3 数据中心网络拥塞路由管理策略48-49
• 5.4 本章小结49-50
• 结论50-51
• 参考文献51-54
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况54-55
• 致谢55-56

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 左青云;陈鸣;赵广松;邢长友;张国敏;蒋培成;;基于OpenFlow的SDN技术研究[J];软件学报;2013年05期

2 薛淼;符刚;朱斌;李勇辉;;基于SDN/NFV的核心网演进关键技术研究[J];邮电设计技术;2014年03期

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本文编号：632019