軟件定義數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的穩(wěn)定性分析與主動同步.pdf

1、隨著云計算網(wǎng)絡的快速發(fā)展，作為云計算基礎(chǔ)框架的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡吸引了來自學術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，并得到了高速發(fā)展。諸如數(shù)據(jù)收集、視頻內(nèi)容托管交互、社交網(wǎng)絡等網(wǎng)絡應用都需要依靠數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的支撐，在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡迅猛發(fā)展的同時，其各項性能指標所受到的檢驗也日趨嚴格。軟件定義網(wǎng)絡（SDN）技術(shù)越來越多地被運用到數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的管理與構(gòu)建當中，以更好地實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的全局部署。
　　在SDN控制中，單個控制器控制的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡由于控制器本

2、身性能的限制，其可控制的服務器數(shù)量相對有限，勢必無法滿足云計算網(wǎng)絡的快速發(fā)展對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡可擴展性的要求。多區(qū)域多控制器數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡通過增加控制器數(shù)量增強對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的整體控制，以滿足大型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡對于可擴展性及穩(wěn)定性的要求。然而由于控制器只對其所控制的區(qū)域網(wǎng)絡負責，因而需確?？刂破髦g信息的一致性才能避免多控制器系統(tǒng)的崩潰，從而需要在控制器之間進行信息同步?，F(xiàn)有的控制器之間的同步算法是一種基于時間的周期同步算法，然而不論是采用定時

3、更新還是定時更新與實時更新混合的周期同步算法都可能導致網(wǎng)絡信息的不一致性，從而致使整個網(wǎng)絡具有較高的丟包率和較差的負載平衡。
　　為了保證網(wǎng)絡的一致性，本文提出了一個基于事件觸發(fā)的主動同步算法，在本文的算法中，控制器之間的信息同步是根據(jù)選定的服務器上的負載是否超過其所在區(qū)域的所有服務器總負載的平均值而被觸發(fā)的。因為相較于基于時間的同步而言，基于事件觸發(fā)同步有更好的靈活性，使得主動同步算法不僅對負載變化更為敏感，也消除了同步與時間之

4、間的關(guān)聯(lián)，避免了整個網(wǎng)絡中轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)的出現(xiàn)。仿真實驗結(jié)果表明，與現(xiàn)有的周期同步算法相比，主動同步算法在丟包率和負載平衡方面有著更好的性能。而在相近的負載平衡性能表現(xiàn)下，主動同步算法相比周期同步算法也有著更少的同步開銷。
　　在提出了多個控制器控制下的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的主動同步算法之后，本文通過網(wǎng)絡中的鏈路負載作為事件狀態(tài)，負載的變化視為離散事件，將數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡建立為一個五元離散事件系統(tǒng)，根據(jù)李雅普洛夫穩(wěn)定性分析方法，找出了可以令該系統(tǒng)滿足