基于SDN的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡路由技術研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡業(yè)務量的快速增長，網(wǎng)絡運營商不斷加大服務器和存儲設備部署密度，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡節(jié)點和鏈路呈指數(shù)型增長。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡體系結構下，由于網(wǎng)絡管理和網(wǎng)絡物理拓撲的緊密綁定關系，網(wǎng)絡設備增加，網(wǎng)絡復雜度必然增加，網(wǎng)絡管理變得越來越困難，這嚴重制約了網(wǎng)絡服務質量的提高。軟件定義網(wǎng)絡（software define network，SDN）是一種新型的網(wǎng)絡架構，它通過將網(wǎng)絡設備控制面和轉發(fā)面的解耦，提供對交換機直接集中式的編程能力，通過對網(wǎng)絡進行抽

2、象，屏蔽底層復雜度，為上層提供簡單、高效的配置與管理。同時，SDN控制器可以實時獲取全局網(wǎng)絡的拓撲信息、狀態(tài)信息以及應用需求，能夠方便地為網(wǎng)絡流選擇較優(yōu)路由路徑。目前，探索基于SDN的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡路由算法是業(yè)界的研究熱點，尤其是深入開展有效解決網(wǎng)絡負載均衡和網(wǎng)絡能耗問題的研究具有重要意義。
　　論文在 SDN架構及其實現(xiàn)協(xié)議—OpenFlow的基礎上，從數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡流量特征研究入手，以SDN架構的集中控制編程為技術路線，針對網(wǎng)絡負

3、載均衡和網(wǎng)絡節(jié)能兩個重要問題，設計了具體的路由算法，完成的工作如下：
　　①論文針對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡流量的大小流特征，設計了一種基于 SDN的流分類的動態(tài)負載均衡路由。首先，通過OpenFlow協(xié)議收集網(wǎng)絡的拓撲結構、交換機負載等信息，動態(tài)地為流選擇路由。然后，只針對潛在大象流進行檢測，減輕控制器開銷。最后，對大象流進行重路由，為其選擇最大用帶寬路徑避免碰撞。論文在Fat-Tree拓撲下對兩種流量模型進行了仿真實驗。結果表明：與傳統(tǒng)的

4、ECMP和Hedera動態(tài)規(guī)劃路由方案相比，論文提出的路由方案能夠提高網(wǎng)絡平均吞吐量和負載均衡性能，在核心交換機上負載分布更加均勻。
　　②論文針對數(shù)據(jù)中心流量具有明顯的晝夜模式特征，提出了鏈路利用率約束的節(jié)能優(yōu)化問題，并設計了一種基于SDN的帶寬感知的節(jié)能路由。該方案在滿足網(wǎng)絡連通性和網(wǎng)路最大鏈路利用率約束條件下，通過休眠合適的交換機和鏈路，將流量集中在盡可能少的鏈路上，實現(xiàn)節(jié)能目標的同時，使網(wǎng)絡負載均衡，避免網(wǎng)絡擁塞。論文在F