基于SDN的胖树数据中心网络负载均衡研究

发布时间：2021-05-18 20:23

　　随着近十年我国互联网技术的迅猛发展,产生了多样的网络业务应用和规模庞大的数据流量。在目前大数据、云计算迅猛兴起的环境下,数据中心网络规模越来越大,所面临的网络内部流量压力也随之增大。如何有效地调度网络内部流量,缓解流量压力,保障网络的负载均衡,已经成为数据中心网络目前为止亟待解决的问题,仅仅使用难以维护和扩展的传统TCP/IP架构已经不足以满足当今数据中心网络不断发展的需求,带宽利用率低等问题一直存在,在这种大背景下促使着人们对新型网络架构的研究,于是软件定义网络（SDN）的思想应运而生。SDN的概念颠覆了传统网络的体系结构。在SDN概念中,关键思想是网络控制层与转发层的解耦,相较于传统网络体系结构的分布式控制,软件定义网络逻辑上的集中控制功能使网络灵活性得到了极大的增加,并且通过控制器实时获取网络中的状态信息可以更方便地管理网络。把SDN技术引入到数据中心网络以解决其内部负载均衡问题逐渐受到了广泛关注,由于目前广泛使用胖树拓扑作为数据中心的网络结构,因此本文重点研究了一种基于SDN的胖树数据中心网络负载均衡策略。本文选用Ryu控制器作为SDN控制层面的控制器,在其上开发并实现4个负载... 

【文章来源】：兰州交通大学甘肃省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 SDN起源及发展现状
        1.2.2 数据中心负载均衡的研究现状
    1.3 本文的主要工作
    1.4 论文的结构安排
2 相关理论与技术研究
    2.1 SDN介绍
        2.1.1 SDN定义
        2.1.2 SDN架构概述
        2.1.3 SDN特征
    2.2 OpenFlow及其相关技术研究
        2.2.1 OpenFlow交换机
        2.2.2 OpenFlow控制器
    2.3 蚁群算法的研究
        2.3.1 蚁群算法背景
        2.3.2 蚁群算法原理
        2.3.3 蚁群算法特点
    2.4 数据中心网络拓扑及其相关技术
        2.4.1 数据中心网络拓扑
        2.4.2 传统负载均衡技术
        2.4.3 SDN与负载均衡技术
    2.5 本章小结
3 基于SDN的胖树数据中心网络负载均衡策略设计与实现
    3.1 现有负载均衡策略的研究与分析
        3.1.1 ECMP算法
        3.1.2 DLB算法
    3.2 负载均衡策略总设计
        3.2.1 整体架构
        3.2.2 运行流程
    3.3 拓扑发现模块
    3.4 网络资源监测模块
    3.5 蚁群算法路由模块
        3.5.1 蚂蚁选取下一节点的规则
        3.5.2 信息素的更新
        3.5.3 最优路径的确定规则
        3.5.4 算法描述
    3.6 流表导入模块
    3.7 本章小结
4 仿真测试与结果分析
    4.1 网络拓扑仿真
        4.1.1 仿真平台Mininet
        4.1.2 Mininet安装及拓扑仿真研究
        4.1.3 数据中心胖树拓扑的创建
    4.2 Ryu控制器
    4.3 仿真实验环境
        4.3.1 实验环境设定
        4.3.2 随机流量生成
    4.4 仿真实验与结果分析
        4.4.1 性能评估指标
        4.4.2 测试与结果分析
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]未来网络体系架构研究综述[J]. 黄韬,刘江,霍如,魏亮,刘韵洁.  通信学报. 2014(08)
[2]基于OpenFlow的SDN技术研究[J]. 左青云,陈鸣,赵广松,邢长友,张国敏,蒋培成.  软件学报. 2013(05)

硕士论文
[1]基于SDN的多路径负载均衡算法及流表分配优化算法研究[D]. 付应辉.安徽大学 2017
[2]基于Openflow的虚拟交换技术的研究[D]. 李彬先.山东大学 2015



本文编号：3194431