一种高可扩展的SDN分布式控制平面的研究与实现

发布时间：2017-09-26 18:06

  本文关键词：一种高可扩展的SDN分布式控制平面的研究与实现

  更多相关文章： SDN 控制器 分布式 集群 可扩展性 ZooKeeper 负载均衡

【摘要】：SDN(软件定义网络)促进了互联网的创新和快速演进,越来越多的机构开始采用SDN技术部署网络。在SDN网络中,控制器负责对整个网络进行集中化的控制,是整个网络的核心,一旦控制器在性能或安全性上得不到有效保障,随即而来的就是整个网络的服务能力降级甚至全网瘫痪。此外,从组网角度看,单一控制器也无法应付跨多个区域的SDN网络问题。因此,单点控制器部署SDN网络的方式存在着性能、可靠性以及可扩展性等方面的问题,无法应对大规模网络。对此,需要采用多控制器协调部署的方式以提高控制平面的性能、可靠性以及可扩展性,本文基于分布式、集群、以及负载均衡的思想,给出了一种高度可扩展的SDN控制平面架构。从分布式技术角度看,由于控制器在SDN网络中具有天然的的集中控制特性并掌控着全局网络状态信息,确保各控制器的全网信息一致性显得尤为重要。所以,对于所给出的控制平面架构来说,最关键的部分在于解决好控制器之间的协作问题。本文在ZooKeeper提供的原子操作基础上进行功能封装,设计了控制器成员管理、群组管理、事件通报以及数据共享等功能用以管理好各控制器,确保网络状态的一致性。此外,还研究了在平面中使用由OpenFlow交换机和控制器构建的负载均衡器,灵活动态地应用负载均衡算法,以进一步提高系统的整体处理能力,进而进一步提高系统扩展性。最后通过模拟实验验证了方案的可行性,该方案能够在保证性能的前提下,具有良好的可靠性和可扩展性。
【关键词】：SDN 控制器 分布式 集群 可扩展性 ZooKeeper 负载均衡
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.02
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 研究背景和意义14-16
• 1.2 国内外相关工作的研究16-21
• 1.2.1 可扩展的控制平面研究思路16-18
• 1.2.2 相关研究方案18-21
• 1.3 研究内容21-22
• 1.4 论文组织22-23
• 第二章 相关工作综述23-40
• 2.1 OpenFlow技术23-26
• 2.2 控制器26-29
• 2.2.1 控制器工作模式27
• 2.2.2 控制器的性能评价与测试27-28
• 2.2.3 Floodlight控制器28-29
• 2.3 集群技术29-33
• 2.3.1 集群的简介29-30
• 2.3.2 集群技术的分类30-31
• 2.3.3 存储方式31-32
• 2.3.4 控制器集群的关键问题分析32-33
• 2.4 负载均衡技术33-37
• 2.4.1 负载均衡算法的分类33-34
• 2.4.2 动态反馈机制34-35
• 2.4.3 基于OpenFlow的负载均衡研究35-37
• 2.5 分布式技术37-39
• 2.5.1 分布式技术的特点37-38
• 2.5.2 分布式控制平面特性分析38-39
• 2.6 本章小结39-40
• 第三章 基于Zookeeper的分布式控制平面40-54
• 3.1 ZooKeeper40-43
• 3.1.1 ZooKeeper简介40
• 3.1.2 ZooKeeper的工作原理40-43
• 3.2 控制平面总体架构设计43-45
• 3.3 Zookeeper集群管理功能设计45-49
• 3.3.1 集群成员管理46-47
• 3.3.2 群组管理47-48
• 3.3.3 Leader选举48-49
• 3.3.4 集群事件通知49
• 3.4 数据共享实现49-50
• 3.4.1 实时同步49-50
• 3.4.2 数据恢复50
• 3.5 集群与组的配置50-51
• 3.6 关键问题的分析51-53
• 3.7 本章小结53-54
• 第四章 基于OpenFlow的动态负载均衡系统设计54-60
• 4.1 基于OpenFlow的控制器负载均衡架构54-56
• 4.1.1 总体架构设计54-56
• 4.1.2 可扩展性分析56
• 4.2 监控模块设计56-58
• 4.2.1 负载评价设计56-57
• 4.2.2 动态负载信息获取57-58
• 4.3 决策模块设计58-59
• 4.3.1 决策算法58-59
• 4.3.2 流表管理模型59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 实验与分析60-65
• 5.1 测试环境60
• 5.2 系统可靠性分析60-61
• 5.3 性能测试与分析61-63
• 5.4 负载均衡效果测试63-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 论文总结65
• 6.2 论文展望65-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况70-71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 Haytham EIFadeel;舒克;;可扩展性的艺术(上)[J];程序员;2009年05期

2 徐恪;徐明伟;李琦;林嵩;;互联网体系结构多维可扩展性分析与实例研究[J];中国科学(E辑:信息科学);2008年10期

3 曹锐;吴建平;徐明伟;;系统多维可扩展理论的研究[J];小型微型计算机系统;2009年09期

4 张志强;;大数据时代数据的创新[J];软件和信息服务;2013年06期

5 林晓森,戴琼海,尔桂花;多参考预测链的时域可扩展性和抗错性[J];清华大学学报(自然科学版);2005年01期

6 江泓;金蓓弘;;支持可扩展性的设计模式协作研究[J];计算机工程与设计;2007年06期

7 周锐锐;王刚;费爱国;毕笃彦;;无线自组织网的可扩展性仿真[J];航空计算技术;2007年03期

8 邱恭安;张顺颐;;流感知网络的可扩展性研究[J];计算机工程与应用;2007年29期

9 游胜玉;周定康;;应用功能树结构提高程序可扩展性方法的研究[J];计算机与现代化;2007年12期

10 Haytham EIFadeel;舒克;;可扩展性的艺术(下)[J];程序员;2009年08期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 孙艳峰;徐永安;;复杂网络广播技术的可扩展性研究[A];2006全国复杂网络学术会议论文集[C];2006年

2 赵金辉;韩岗;朱耀铠;;FlexRay网络的可扩展性解决方案[A];2013年中国信息通信研究新进展论文集[C];2014年

3 聂智军;王宝园;;基于分区策略的RANS方程并行算法可扩展性分析[A];计算流体力学研究进展——第十二届全国计算流体力学会议论文集[C];2004年

4 王囡;王大玲;于戈;马婷;;Ontology-Scalability:一种基于本体实现社会网络可扩展性的算法[A];第二十四届中国数据库学术会议论文集（技术报告篇）[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 刘欢;UPS采购应重视负载与可扩展性[N];政府采购信息报;2010年

2 张承东;戴尔新型存储设备可扩展性提升三倍[N];网络世界;2008年

3 赛迪评测计算机外围设备实验室;性能出众 可扩展性高[N];中国计算机报;2003年

4 中国软件评测中心媒体测试部;设计出众 可扩展性优秀[N];中国计算机报;2009年

5 ;HP Unix服务器: 产品、服务双优[N];计算机世界;2003年

6 李佚;告别Unix，，你准备好了吗[N];计算机世界;2005年

7 本报记者 李万予;SDN为何雷声大、雨点小？[N];中国计算机报;2013年

8 ;浪潮英信NL230/NF280强调高可扩展性[N];电脑商报;2004年

9 肖庆飞;崭新的商务体验[N];中国计算机报;2002年

10 本报记者 于翔;惠普集成归档平台2.1提升可扩展性[N];网络世界;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘永亮;ERP软件功能的可扩展性的研究[D];浙江大学;2003年

2 武磊;对等游戏平台的可扩展性与状状一致性的研究[D];华中科技大学;2011年

3 冯博群;虚拟化环境中SSD可扩展性的研究与优化[D];上海交通大学;2014年

4 王长生;软件可扩展性设计与实现[D];电子科技大学;2006年

5 詹骥;高可扩展性流媒体播放器的研究和设计[D];电子科技大学;2005年

6 田炽;基于HDFS的高可扩展性云存储的研究与实现[D];华南理工大学;2012年

7 蹇戈;分布式BGP协议邻居规模可扩展性分析与负载均衡研究[D];国防科学技术大学;2009年

8 王冠英;BitTorrent系统中可扩展性的研究[D];浙江大学;2005年

9 郭宗源;高可扩展性且防范女巫攻击的P2P社交网络路由算法[D];西安电子科技大学;2011年

10 黄丽娟;基于可扩展性Web框架短信平台研制[D];浙江工业大学;2012年

本文编号：924939