基于SDN实现云数据中心Web请求快速响应的方法研究

发布时间：2017-12-21 01:05

  本文关键词：基于SDN实现云数据中心Web请求快速响应的方法研究　出处：《吉林大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：随着信息技术和网络技术的飞速发展,如今互联网无处不在,人们习惯通过互联网工作学习,沟通交流,购物娱乐。随之而来的则是普遍拥有巨大访问总量和并发访问量的大型站点的不断涌现,此类站点需要构建在能够承担相应访问量的大型数据中心中。为了响应大量的访问请求,云数据中心通常会提供运行相同服务的主机,从而分担因巨大访问量所带来的处理负担,达到同时响应大量并发请求的目的。而这一过程相对于用户而言却是透明的,用户只需关心其响应速度和服务质量,因此如何使云数据中心对大量的请求提供快速的响应成为了研究热点。为了加快请求的响应速度,首先应该优化数据中心网络的拓扑结构。伴随着服务器数量和业务规模的不断扩展,数据中心需要拥有一个足以保障宽带但开销较小的大规模网络拓扑结构,这样的优越性对于提升访问速度有显著的作用。其次,提升访问速度还应该考虑服务器的负载均衡问题,充分利用各台服务器的CPU、内存等资源来增大吞吐量,提高响应速度。除此之外,大量并发请求的到来会使数据中心网络面临巨大的挑战,可能出现网络拥塞,甚至是丢包等情况,导致响应时间延长。因此,提升请求的Qo S是提升响应速度的重要手段。近年来,SDN网络架构称为互联网领域研究的热点,被业界认定为新一代互联网的发展方向[1]。该架构通过将传统路由器的控制平面抽象到控制层,使其能够掌握全网的拓扑、链路以及主机的信息,进而管理全局网络设备,很容易完成服务器及链路的负载均衡,从而规避了硬件负载均衡服务器方式价格昂贵,灵活性差,且存在单点故障等一系列缺点。与此同时,该架构还能够基于各种粒度灵活地实现Qos路由策略。综上所述,为了实现云数据中心web请求的快速响应,本文提出利用SDN作为数据中心的网络架构,底层采用当前数据中心广泛使用的FAT-Tree网络拓扑,不仅能够更加方便有效的实现负载均衡,规避了传统负载均衡的缺点,同时还能根据流量类型,制定灵活的Qo S策略,保证web请求流量的响应时间。为此,本文的工作如下:首先,研究SDN网络架构和Open Flow协议的产生背景、适用场景以及它与传统网络的不同之处。其次,研究了SDN的实现原理、各种控制器的模块结构以及Open Flow协议[2]。然后,研究了当前数据中心常用的拓扑结构,并重点分析了Fat-Tree拓扑结构的原理及其优缺点。最后,研究了数据中心中负载均衡算法的实现方式,及其负载均衡算法、Qo S路由算法。最终,在总结上述研究工作的基础上,本文提出了在SDN控制器中利用改进的一致性hash算法选择响应请求的目标主机,实现负载均衡,然后通过控制器掌握的全网信息,利用拉格朗日松弛算法,在多项式时间内选择出一条能够在规定的延迟内到达选择的目标主机且拥有最小代价的路径。通过上述两方面的改进,加快了web请求的响应速度。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP308

【参考文献】

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1 YAN Jinyao;ZHANG Hailong;SHUAI Qianjun;LIU Bo;GUO Xiao;;HiQoS:An SDN-Based Multipath QoS Solution[J];中国通信;2015年05期

2 张朝昆;崔勇;唐，

本文编号：1314065