基于SDN的網(wǎng)絡負載平衡算法研究.pdf

1、軟件自定義網(wǎng)絡已經(jīng)成為未來互聯(lián)網(wǎng)研究領域的熱點問題，無論業(yè)界通信廠商還是科研機構(gòu)都在積極的進行研發(fā)與部署。尤其在數(shù)據(jù)中心被廣泛使用的應用場景下，集中控制模式的優(yōu)點能夠有效保證網(wǎng)絡中流量調(diào)度策略的動態(tài)性與靈活性，這是傳統(tǒng)分布式網(wǎng)絡架構(gòu)所不具備的。
　　負載均衡作為保證網(wǎng)絡服務質(zhì)量的方案之一，已存在很多相關(guān)研究，但在SDN網(wǎng)絡中如何有效的利用OpenFlow協(xié)議原理去實現(xiàn)鏈路負載均衡機制，仍然有待開發(fā)與完善。因此本文研究基于SDN的鏈

2、路負載均衡問題，旨在從控制層面通過探索SDN三層架構(gòu)的開發(fā)模式，設計并實現(xiàn)一種鏈路負載均衡的解決方案。
　　本課題旨在解決如何在源和目的節(jié)點之間合理調(diào)配流量，實現(xiàn)多路徑的轉(zhuǎn)發(fā)以及備份。具體工作如下：
　　1）流量轉(zhuǎn)發(fā)策略的定義與部署，在SDN網(wǎng)絡建立初期并沒有任何轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，所以我們需要保證在各式各樣的SDN網(wǎng)絡中能夠?qū)ξ覀冊O計研究的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則進行部署，保證轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則能夠正常運行，數(shù)據(jù)能夠根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則得到有效傳輸，并且隨著數(shù)據(jù)量的

3、增大而導致鏈路負載過重時，控制器會根據(jù)相關(guān)算法來進行負載均衡的控制。
　　2)針對當前負載均衡算法的復雜度和網(wǎng)絡利用率等問題,本文提出了TPLB算法。基于此算法，可以將整個網(wǎng)絡拓撲進行分割并分塊處理，在保證負載均衡的效率優(yōu)先的原則下確保網(wǎng)絡也不會產(chǎn)生臨時環(huán)路，并且可以在網(wǎng)絡發(fā)生失效時能快速的重路由。
　　3）不同轉(zhuǎn)發(fā)策略性能的比較，通過與常用的ECMP以及SPF的轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議之間的比較，從而得出我們設計的轉(zhuǎn)發(fā)策略的優(yōu)點以及合理之

4、處。在具體測試過程中，我們使用了算法復雜度，鏈路恢復時間以及網(wǎng)絡覆蓋率幾個指標將其與已知的算法進行比較。通過比較可以發(fā)現(xiàn)在不損失網(wǎng)絡覆蓋率的情況下，算法復雜度以及鏈路恢復時間都有30％以上的提高。
　　本文的實驗部署在Linux環(huán)境下，遵循思科公司提供的基于C語言的onePK開發(fā)套件完成了代碼實現(xiàn)。最后對本文所提出的鏈路負載均衡解決方案進行了不同網(wǎng)絡上的部署和性能分析，試驗結(jié)果表明本方案有較好的穩(wěn)定性。根據(jù)在與其它已知算法的比較后