本文關鍵詞：分布式控制器應用狀態(tài)切片的在線遷移研究

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【摘要】：網絡規(guī)模的擴大和網絡數據的多樣化使傳統(tǒng)網絡結構變得日趨復雜,傳統(tǒng)網絡設備也因承載的功能不斷擴展而變得臃腫不堪,同時也增加了網管人員對整個網絡的管理難度。軟件定義網絡的出現顛覆了傳統(tǒng)網絡中控制平面和轉發(fā)平面耦合的思想,通過解耦將控制平面與轉發(fā)平面進行分離,轉發(fā)平面只負責數據轉發(fā)而轉發(fā)規(guī)則由控制平面控制。實現了底層物理設備對上層應用的透明化,簡化了復雜網絡的管理問題。在大型的、復雜的網絡數據中心中,部署SDN單節(jié)點控制器并基于全網視圖的狀態(tài)下采用最佳的轉發(fā)決策是實現智能化網絡管理的有效方法。相較于單節(jié)點控制器容易產生故障、出現負載不均的問題,“邏輯上集中物理上分散”的分布式控制器通過動態(tài)擴展轉發(fā)節(jié)點可以很好的解決單節(jié)點控制器的缺點和不足。但也帶來了新的問題,分布式控制器架構多數依賴于分布式存儲,這將會造成過高的規(guī)則轉發(fā)延遲;過度的控制器資源配置用來適應網絡突發(fā)的峰值,會造成大量的資源浪費同時也增加了部署成本。一些將應用狀態(tài)進行切片的研究方法的提出雖然解決了資源浪費的問題,但尚未針對分布式控制器的靈活調整進行完整的研究。本文完成了應用狀態(tài)切片的在線遷移研究和設計,以應用狀態(tài)切片遷移為核心、結合控制器實例管理和轉發(fā)設備遷移實現了應用服務的在線遷移。這相較于同類工作有兩大好處,既能減少應用在整個系統(tǒng)中的存儲開銷又能讓應用在控制器實例動態(tài)調整過程中順利運行。具體的實現細節(jié)包括:(1)對分布式控制器的控制器實例的負載狀況監(jiān)控并分析,根據預設的閾值來決定動態(tài)的增加或減少控制器實例的數量;(2)設計遷移交換機和應用狀態(tài)切片的相關傳輸協議,在整個遷移過程時采用本文設計的遷移策略、遷移協議和控制器信令發(fā)送協議來協同完成,為了保證網絡的正常運行整個遷移過程對于頂部應用層和用戶是透明的;(3)將上述工作設計成SDN分布式控制器應用狀態(tài)切片遷移算法,該算法能夠在分布式控制器中完成控制器實例、轉發(fā)設備和應用狀態(tài)切片的同步調整,算法能夠通用于分層式控制器和協作式控制器以提高這些控制器的工作效率。最后,本文對所提出的工作進行了一系列實驗。實驗結果表明該架構很好地解決了SDN分布式控制器動態(tài)遷移過程中負載均衡的問題,降低了系統(tǒng)開銷和網絡延遲。
【關鍵詞】：軟件定義網絡 OpenFlow 分布式控制器 應用狀態(tài)切片遷移 交換機遷移
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP393.05
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究背景和意義10-12
• 1.2 相關研究現狀12-14
• 1.3 本文的主要工作14-15
• 1.4 本文主要結構15-16
• 第2章 相關理論和技術介紹16-27
• 2.1 SDN與OpenFlow協議概述16-20
• 2.1.1 SDN概述16-18
• 2.1.2 OpenFlow協議18-20
• 2.2 分布式控制模型20-21
• 2.3 基于OpenFlow轉發(fā)設備遷移策略21-24
• 2.4 應用狀態(tài)切片24-27
• 第3章 應用狀態(tài)切片遷移架構27-46
• 3.1 ASPM系統(tǒng)結構27-28
• 3.2 ASPM工作流程28-29
• 3.3 ASPM模塊詳解29-43
• 3.3.1 系統(tǒng)監(jiān)控模塊29-30
• 3.3.2 遷移決策模塊30-36
• 3.3.3 交換機遷移模塊36-41
• 3.3.4 ASPM遷移模塊41-43
• 3.4 ASPM算法設計43-46
• 3.4.1 算法描述43-44
• 3.4.2 算法偽代碼44-46
• 第4章 實驗及性能分析46-55
• 4.1 實驗環(huán)境介紹46-47
• 4.2 實驗場景47
• 4.3 實驗方案及驗證結果47-53
• 4.3.1 控制器實例負載過高48-51
• 4.3.2 控制器實例負載過低51-53
• 4.4 遷移協議對比53-55
• 第5章 總結與展望55-57
• 5.1 總結55-56
• 5.2 展望56-57
• 參考文獻57-60
• 作者簡介及在學期間所取得的科研成果60-61
• 致謝61

【參考文獻】

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1 鄭W氼，

本文編號：891460