基于OpenFlow的服务器集群负载均衡的研究

发布时间：2017-09-22 21:05

  本文关键词：基于OpenFlow的服务器集群负载均衡的研究

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【摘要】：随着Internet服务和电子商务的迅速崛起,互联网已成为人们日常生活乃至国家经济都离不开的基础设施之一。人们对网络响应和带宽等性能指标也有了更高的要求。虽然现代大型公司内部部署大量的服务器集群,在一定程度上缓解了该问题,但是仍然出现了诸如响应时间过长、带宽拥挤等网络性能指标问题。产生该问题的主要原因可以归结为是由于服务器集群中的任务分配不合理导致其中一些服务器节点负载过重,而另一些节点却处于空闲状态。负载均衡技术能够实现流量的合理分配,因此能够在一定程度上解决该问题,使得整个网络的使用效率得到提高。但由于传统网络体系结构的限制,使得负载均衡技术在传统网络中实施的灵活性较差。作为一种新兴网络架构,软件定义网络SDN (Software Define Network)的出现摆脱了传统网络体系结构的限制,该框架通过实现网络控制平面和网络转发层面分离,实现了整个网络的简化管理。OpenFlow是大多数人唯一看得到的具体化的SDN的实现形式,因此本文在基于OpenFlow网络平台上提出了一种实现服务器集群负载均衡的算法,该算法利用OpenFlow的一些特性(如集中化控制等),可以很好地改善服务器集群负载均衡在软件实现及硬件方面的不足,为实现服务器集群负载均衡提供一种简单有效且灵活性高的解决方案。论文首先介绍了该题目的研究背景、国内外研究现状。其次对负载均衡以及OpenFlow相关概念和技术进展逐一进行了阐述。之后,从服务器负载的度量、网络负载的度量以及路径选择三个方面提出了基于OpenFlow的服务器集群负载均衡的算法的实现。最后,本课题利用OpenFlow交换机和SDN控制器Floodlight进行实验仿真,通过对控制器中添加相关算法实现模块,对本文提出的基于OpenFlow的服务器集群负载均衡算法进行方案测试。通过对实验结果数据的整理和分析,证明本文提出的新算法能够综合服务器运行状态和网络负载,为用户数据包进行路径选择,如此以来不但提高了服务器集群整体处理性能,而且体现了OpenFlow网络的优势。
【关键词】：OpenFlow 软件定义网络 服务器集群 负载均衡
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP393.05
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题研究的背景与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 负载均衡技术研究现状10-12
• 1.2.2 OpenFlow技术研究现状12-13
• 1.3 研究内容13
• 1.4 本文结构13-14
• 第2章 负载均衡与OpenFlow相关技术研究14-29
• 2.1 负载均衡技术14-20
• 2.1.1 负载均衡概述14-15
• 2.1.2 负载均衡系统架构15-16
• 2.1.3 负载均衡技术16-17
• 2.1.4 负载均衡算法17-20
• 2.2 OpenFlow技术20-28
• 2.2.1 软件定义网络架构20-21
• 2.2.2 OpenFlow起源21-22
• 2.2.3 OpenFlow协议22
• 2.2.4 OpenFlow交换机22-27
• 2.2.5 OpenFlow控制器27-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 基于OpenFlow的服务器集群负载均衡算法的研究与设计29-40
• 3.1 基于OpenFlow的服务器集群负载均衡算法需解决的关键问题29-30
• 3.2 适用场景及网络拓扑结构30-31
• 3.3 服务器状态的监控与负载度量31-35
• 3.3.1 SNMP与服务器状态监控31-32
• 3.3.2 服务器负载的度量32-35
• 3.4 网络负载的度量35-37
• 3.4.1 OpenFlow交换机的工作状态度量35-36
• 3.4.2 网络链路负载度量36
• 3.4.3 网络负载度量36-37
• 3.5 路径选择算法37-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第4章 基于OpenFlow的服务器负载均衡算法的模型设计与实现40-48
• 4.1 Floodlight控制器40-41
• 4.2 整体架构设计及控制器工作流程41-43
• 4.3 主要模块设计43-45
• 4.4 主要模块代码实现45-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第5章 实验测试及结果分析48-52
• 5.1 实验环境48-49
• 5.1.1 环境配置48-49
• 5.2 实验测试方案49
• 5.3 测试结果49-51
• 5.4 本章小结51-52
• 第6章 总结与展望52-53
• 6.1 本文总结52
• 6.2 本文展望52-53
• 参考文献53-57
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果57-58
• 致谢58

【参考文献】

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本文编号：902840