軟件定義網(wǎng)絡(luò)多控制器負(fù)載分配關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)的急劇膨脹和應(yīng)用組合的不斷擴(kuò)充，已逐漸使得垂直封閉的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)難以追趕新業(yè)務(wù)的需求。軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Networking，SDN）作為一種控制面和數(shù)據(jù)面邏輯彼此分離的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，由于其可控性及靈活性的特點(diǎn)，正受到越來越多的關(guān)注。
　　SDN控制器是 SDN網(wǎng)絡(luò)中的控制大腦，其可伸縮性和可靠性對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能和穩(wěn)定性起著決定作用。為了提升可伸縮性和可靠性，控制平面一般被實(shí)現(xiàn)為由多控制器集群構(gòu)成的

2、分布式系統(tǒng)，來自數(shù)據(jù)平面交換機(jī)的請求負(fù)載因而被靜態(tài)地、不區(qū)分服務(wù)地分配給一個或多個控制器處理。然而，靜態(tài)的負(fù)載分配會導(dǎo)致服務(wù)請求的響應(yīng)時間顯著增長且劇烈波動，這是因?yàn)樨?fù)載的實(shí)時變動特性加上靜態(tài)的負(fù)載分配方式會導(dǎo)致控制器集群中產(chǎn)生一些熱點(diǎn)控制器。這些熱點(diǎn)控制器在處理交換機(jī)的請求負(fù)載時會產(chǎn)生非常長的時延，從而影響網(wǎng)絡(luò)整體的性能。而不區(qū)分服務(wù)的負(fù)載分配更是會造成服務(wù)質(zhì)量的嚴(yán)重受損，因?yàn)椴煌愋偷木W(wǎng)絡(luò)服務(wù)在控制平面的處理時延差異明顯，需要多種級

3、別的服務(wù)性能保障。
　　因此，我們提出一種基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能保障的多控制器負(fù)載分配方法。在 SDN中為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供實(shí)時的性能保障。首先，我們提出一種基于實(shí)時調(diào)度器（RT-Scheduler）的請求負(fù)載分配架構(gòu)，該架構(gòu)有助于構(gòu)建各服務(wù)獨(dú)立且并行的控制平面?；谠摷軜?gòu)，我們以降低網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的處理時延為目標(biāo)，考慮動態(tài)請求負(fù)載分配問題，并將原問題轉(zhuǎn)化為一個基于穩(wěn)定匹配和聯(lián)盟博弈的兩階段連續(xù)優(yōu)化問題。我們對提出方法的近似性以及復(fù)雜度展開理論分析

4、，證明了該方法可以在隨網(wǎng)絡(luò)規(guī)模線性增加的時間內(nèi)計算得到近似最優(yōu)解。
　　此外，我們還設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一種基于協(xié)調(diào)層的多控制器負(fù)載分配系統(tǒng) SDN-RT，由編排器、資源管理器和實(shí)時調(diào)度器（RT-Scheduler）三個組件構(gòu)成。通過 SDN-RT，網(wǎng)絡(luò)管理者可以真實(shí)地、有效地實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能保障的多控制器負(fù)載分配。
　　最后，我們對提出的方法和系統(tǒng)進(jìn)行了評價與分析。評價結(jié)果顯示我們提出的負(fù)載分配方法能夠快速計算出近似最優(yōu)解。和