SDN多控制器的高效部署策略研究.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，應(yīng)用的增多導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，給傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network，SDN)應(yīng)運(yùn)而生，其數(shù)據(jù)層面與控制層面分離的思想使之成為解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的主流方案。不過(guò)，現(xiàn)階段關(guān)于SDN的相關(guān)研究仍然處于興起階段，其中有不少研究問(wèn)題需要解決。
　　對(duì)于大規(guī)模廣域網(wǎng)，如何在合適的位置、部署合適數(shù)目的控制器是研究人員關(guān)注的問(wèn)題，一般需要考慮全局延遲性、網(wǎng)絡(luò)吞吐量、控制

2、器網(wǎng)絡(luò)負(fù)載等多個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)。由于控制器的部署位置往往從已有的交換機(jī)節(jié)點(diǎn)位置中選擇，且不改變?cè)械木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，控制器的部署問(wèn)題相當(dāng)于拓?fù)鋱D上的分區(qū)問(wèn)題。一些現(xiàn)有的解決方案，包括基于K均值及其變形的方法、基于譜聚類(lèi)的方法等。不過(guò)，研究發(fā)現(xiàn)，部分解決方案僅是圖數(shù)據(jù)聚類(lèi)方案在網(wǎng)絡(luò)上的推廣，未能充分考慮網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了一種高效的SDN控制器部署方案。該方案結(jié)合了控制器負(fù)載平衡、網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)性等性能指標(biāo)，分為兩個(gè)

3、階段:SDN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的子域劃分和SDN控制器的最優(yōu)部署。具體說(shuō)，本文提出了一種基于擴(kuò)散距離的子域劃分方案。區(qū)別于傳統(tǒng)度量，基于擴(kuò)散距離的劃分，具備各個(gè)劃分內(nèi)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量盡量相當(dāng);同一劃分內(nèi)節(jié)點(diǎn)鏈接較多、不同劃分的節(jié)點(diǎn)之間鏈接較少等優(yōu)勢(shì)。這些對(duì)于平衡控制器負(fù)載、降低網(wǎng)絡(luò)延遲有著重要的意義。其次，區(qū)別于以往將聚類(lèi)質(zhì)心作為控制器部署的方式，本文提出了基于網(wǎng)絡(luò)局部容錯(cuò)性?xún)?yōu)化的子域控制器部署算法。結(jié)合節(jié)點(diǎn)路由協(xié)議和受保護(hù)交換機(jī)的思想，尋找控制器的最

4、優(yōu)放置位置，降低網(wǎng)絡(luò)有節(jié)點(diǎn)失效時(shí)對(duì)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影響。
　　在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，本文在Internet2OS3E和Internet topology zoo中的多個(gè)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖蠝y(cè)試了所提出的多控制器部署策略，并通過(guò)仿真平臺(tái)搭建虛擬環(huán)境，與K均值聚類(lèi)、譜聚類(lèi)等經(jīng)典部署方案，進(jìn)行測(cè)試指標(biāo)的比較，評(píng)估本文提出的多控制部署策略的效果。仿真實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，本文提出的SDN多控制器部署算法在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，如網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡、全局通信延遲、局部容錯(cuò)性等具有一定的