軟件定義的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)控制層性能優(yōu)化研究.pdf

1、近年來(lái)，軟件定義網(wǎng)絡(luò)倡導(dǎo)將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備中的邏輯控制層與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層分離，并將所抽離出來(lái)的邏輯控制層以集中化的方式實(shí)現(xiàn)，從而形成對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的集中控制。因而在此軟件定義網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架下，網(wǎng)絡(luò)管理者可以通過(guò)軟件定義網(wǎng)絡(luò)所提供的API接口便捷地管理網(wǎng)絡(luò)。為了管理復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，軟件定義網(wǎng)絡(luò)的控制平面通常由多個(gè)控制器所組成的控制器集群分布式實(shí)現(xiàn)（例如，Onix)，而數(shù)據(jù)平面交換機(jī)通常靜態(tài)連接于控制器。
　　但是，由于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量頻繁波動(dòng)，數(shù)據(jù)平面

2、交換機(jī)和控制平面控制器的靜態(tài)鏈接會(huì)導(dǎo)致高控制器響應(yīng)時(shí)延。因此，在前人工作表明軟件定義交換機(jī)可在不同控制器之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)上，針對(duì)此控制平面響應(yīng)時(shí)延高的問(wèn)題，有必要在軟件定義的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中采用控制平面與數(shù)據(jù)平面的動(dòng)態(tài)連接方式。
　　在軟件定義的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，為了同時(shí)地減少控制器響應(yīng)時(shí)間和控制流量帶來(lái)的額外開(kāi)銷，本文將控制器的處理隊(duì)列抽象為一個(gè)M/M/1隊(duì)列并得到整個(gè)控制平面的響應(yīng)時(shí)延及流量開(kāi)銷，最終將此控制器動(dòng)態(tài)配置問(wèn)題抽

3、象為一個(gè)最小化優(yōu)化問(wèn)題，并通過(guò)真實(shí)系統(tǒng)驗(yàn)證了模型的正確性。在這個(gè)問(wèn)題中，各個(gè)控制器有一定的處理能力用來(lái)處理所連接的交換機(jī)發(fā)出的請(qǐng)求。而各個(gè)交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)流量變化的時(shí)候動(dòng)態(tài)地匹配到不同的交換機(jī)上。在規(guī)模龐大數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，需要設(shè)計(jì)一個(gè)高效的算法解決此問(wèn)題以滿足交換機(jī)能夠及時(shí)重新匹配到新的控制器上。
　　為此，基于穩(wěn)態(tài)匹配理論和合作博弈理論，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)兩階段算法將原控制器動(dòng)態(tài)配置問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)有轉(zhuǎn)移的穩(wěn)態(tài)匹配問(wèn)題。通過(guò)理論證明，本文