基于SDN的多租户数据中心网络研究

发布时间：2017-09-17 12:37

  本文关键词：基于SDN的多租户数据中心网络研究

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【摘要】：随着Openstack、CloudStack等开源云计算平台的出现,云计算得以迅猛发展。云计算中多租户概念要求通过虚拟化技术将物理资源池化后,可以按需、动态分配租户的资源请求,同时这些资源也可以随时随地被租户撤销。在这种新趋势下,每个租户的资源请求可抽象为一组虚拟机构成的虚拟数据中心(Vritual Data Center,VDC),为了满足虚拟机间传递数据和中间文件的需求,虚拟机之间需要有虚拟链路来提供带宽保障。目前VDC映射算法成为了新的研究热点,VDC映射算法解决的是如何以更高的资源利用率或更少的能耗来把虚拟资源请求映射到物理资源的问题。然而已有的VDC映射算法中并没有考虑VDC的可靠性,VDC可靠性与VDC服务质量和VDC供应商所消耗的物理资源紧密相关,因此对VDC可靠性的研究将有极大的价值。本文将提出一个启发式算法来解决可靠性感知的VDC映射问题。仿真结果证明,与已有的2EM算法相比,该算法能够满足租户VDC的可靠性需求,能在不增加额外能耗的前提下减少数据中心网络最大约30%的带宽消耗。在多租户场景下,除了VDC映射算法外,多租户数据中心网络架构是另外一个重要的研究方向。研究人员提出了许多适用于多租户数据中心的网络架构来解决如何在多租户之间共享网络资源的问题,其中最具代表性的是SecondNet架构,它首次提出以VDC为租户资源请求单位来管理数据中心网络。然而多租户环境还要求数据中心网络必须支持海量租户、租户隔离、虚拟机无缝迁移等功能,要实现这些功能需要这些网络架构与其他多种技术协同工作,这不仅仅增加了网络管理人员的学习成本,也增加了维护的难度。软件定义网络(Software Defined Network,SDN)是一种新兴的网络架构,它主张控制与转发分离、控制逻辑集中的思想。在多租户数据中心中,采用SDN技术可以快速实现多租户隔离、虚拟机无缝迁移等功能。因此,本文将SDN技术与已有VDC管理架构SecondNet融合,设计并实现一个基于SDN的VDC管理平台,该平台通过SDN管理数据中心网络资源、Openstack管理数据中心计算资源、VDC管理算法控制全网资源的调配。通过验证,该平台具备基本VDC管理功能,并屏蔽了输入输出的实现细节,VDC管理算法研究人员只需要实现算法逻辑部分就可以让新算法部署在一个真实的多租户数据中心环境中。
【关键词】：多租户 SDN 数据中心网络 VDC Openstack
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP308;TP393.02
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 缩略词表14-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 研究背景与意义15-16
• 1.2 本文主要贡献和创新16-17
• 1.3 本文结构安排17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 第二章 可靠性感知下的VDC映射算法研究19-33
• 2.1 研究现状19-20
• 2.1.1 VDC映射算法19-20
• 2.1.2 VDC动态调整算法20
• 2.2 问题描述20-22
• 2.2.1 可靠性感知下的VDC映射问题20-21
• 2.2.2 可靠性模型21-22
• 2.2.3 带宽消耗模型22
• 2.3 RAVDC算法22-27
• 2.3.1 找分组24-26
• 2.3.2 映射分组26-27
• 2.4 仿真与分析27-32
• 2.4.1 仿真环境设置27-29
• 2.4.2 性能比较29-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 基于SDN的VDC管理平台总体设计33-47
• 3.1 相关技术介绍33-40
• 3.1.1 SDN架构33-34
• 3.1.2 Openflow协议34-38
• 3.1.3 Openflow控制器-Floodlight38
• 3.1.4 Openflow仿真环境-Mininet38-39
• 3.1.5 Openstack云平台39-40
• 3.1.6 RESTful API40
• 3.2 多租户数据中心网络架构研究现状40-42
• 3.3 基于SDN的VDC管理平台的功能设计42-44
• 3.3.1 平台的定位42-43
• 3.3.2 平台的核心功能43-44
• 3.4 基于SDN的VDC管理平台的系统架构设计44-46
• 3.4.1 架构全局视图44-45
• 3.4.2 VDC管理子系统45
• 3.4.3 VDC虚拟机管理子系统45-46
• 3.4.4 VDC网络管理子系统46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 基于SDN的VDC管理平台详细设计及实现47-85
• 4.1 VDC虚拟机管理子系统的设计与实现47-59
• 4.1.1 VDC虚拟机管理子系统设计核心思想47-48
• 4.1.2 VDC虚拟机管理子系统的系统架构设计48-49
• 4.1.3 VDC虚拟机管理子系统设计关键技术49-54
• 4.1.4 Openstack中的虚拟机管理54-57
• 4.1.5 VDC虚拟机管理子系统的实现57-59
• 4.2 VDC网络管理子系统的设计与实现59-73
• 4.2.1 VDC网络管理子系统设计核心思想59-60
• 4.2.2 VDC网络管理子系统的系统架构设计60-61
• 4.2.3 VDC网络管理子系统的设计关键技术61-71
• 4.2.4 VDC网络管理子系统实现71-73
• 4.3 VDC管理子系统的设计与实现73-84
• 4.3.1 VDC管理子系统设计核心思想73
• 4.3.2 VDC管理子系统的系统架构设计73-75
• 4.3.3 VDC管理子系统设计关键技术75-80
• 4.3.4 VDC管理子系统实现80-84
• 4.4 本章小结84-85
• 第五章 平台功能验证85-96
• 5.1 测试环境搭建85-87
• 5.1.1 测试环境拓扑85-86
• 5.1.2 硬件设备说明86
• 5.1.3 IP地址配置86-87
• 5.2 平台功能测试87-94
• 5.2.1 测试用例87-88
• 5.2.2 平台启动88
• 5.2.3 VDC创建测试88-90
• 5.2.4 VDC隔离测试90-93
• 5.2.5 VDC删除测试93
• 5.2.6 VDC动态调整测试93-94
• 5.3 基于平台测试RAVDC算法94-95
• 5.3.1 测试用例94
• 5.3.2 测试结果94-95
• 5.4 本章小结95-96
• 第六章 总结与展望96-98
• 6.1 本文工作总结96-97
• 6.2 后续研究方向97-98
• 致谢98-99
• 参考文献99-102
• 附录102-104
• 攻硕期间取得的研究成果104-105

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王健;梁灿;;SDN技术在城域传送网中的应用研究[J];电信工程技术与标准化;2014年11期

2 叶可江;吴朝晖;姜晓红;何钦铭;;虚拟化云计算平台的能耗管理[J];计算机学报;2012年06期

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本文编号：869489