检索结果-南通市图书馆

SDN中区分交换机等级的控制器负载均衡算法

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

计算机应用与软件 2020年第6期37卷 142-147,153页

作者：蒋雯丽梁思远赵芳利赵峰王聪一西安邮电大学通信与信息工程学院陕西西安710121

针对软件定义网络(Software Definition Network,SDN)多控制器负载不均衡问题,提出基于Q-learning算法区分交换机等级的SDN控制器负载均衡算法。依据交换机所影响网络资源划分等级,在进行控制器负载均衡的同时避免高等级交换机连接至同... 详细信息

针对软件定义网络(Software Definition Network,SDN)多控制器负载不均衡问题,提出基于Q-learning算法区分交换机等级的SDN控制器负载均衡算法。依据交换机所影响网络资源划分等级,在进行控制器负载均衡的同时避免高等级交换机连接至同一控制器,提升全网络生存性。仿真结果表明:该算法可以有效地实现控制器负载均衡功能,同时可以有效根据控制器等级进行迁移分配,限制了单个控制器故障对全网资源的影响,提升了网络生存性。

关键词： SDN 交换机强化学习控制器负载均衡

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

软件定义网络中控制器负载均衡关键技术研究

软件定义网络中控制器负载均衡关键技术研究

作者：刘强战略支援部队信息工程大学

学位级别：硕士

软件定义网络（Software-Defined Networking,SDN）是一种新兴的网络设计与管理范例。通过将控制平面于数据平面分离以及支持网络可编程性,SDN可实现网络管理的简化与集中控制,可大幅降低网络的复杂性,受到了产业界和学术界的广泛关注。... 详细信息

软件定义网络（Software-Defined Networking,SDN）是一种新兴的网络设计与管理范例。通过将控制平面于数据平面分离以及支持网络可编程性,SDN可实现网络管理的简化与集中控制,可大幅降低网络的复杂性,受到了产业界和学术界的广泛关注。SDN网络设备的控制和管理由控制器中的集中式软件实现,有效解决了传统网络中存在的管理困难、配置复杂等问题。随着网络规模的扩大以及网络流量的增长,单个SDN控制器无法满足网络管理所面临的可靠性以及可扩展性问题。因此,基于多域规划和多SDN控制器的弹性控制平面技术应运而生。对于基于多控制器的SDN网络,不合理的控制器部署、交换机与控制器的静态连接关系以及底层流量的动态变化,都将会导致多控制器间所需处理的任务量差异显著,造成部分控制器过载,而多控制器间的负载失衡将严重影响网络的性能。因此,大规模SDN网络中的多控制器负载均衡问题成为了近些年产学界关注的热点。当前的多控制器负载均衡方案主要分为以下两种方式:静态方式通过优化控制器的部署实现控制器的负载均衡,而动态方式则通过交换机迁移实现控制器的负载均衡。但上述解决方案仍存在以下问题有待解决:（1）在控制器部署层面,网络规模的扩大使问题变得更加复杂,需要更长的计算时间才能获得最佳的解决方案。尤其是在虚拟网络切片中,资源需求的的变化以及大量网络设备的加入和离开使问题更加复杂。此外,现有的方案在应对意外和紧急事件（例如地震）的发生后而出现的紧急请求时,无法确定出适当的控制器位置;（2）在交换机迁移层面,迁入和迁出子域的选择未考虑整体性,容易陷入局部最优,过多的控制器部署会增加网络开销,同时交换机迁移机制也未考虑迁移门限的动态变化和过多交换机迁移所带来的二次迁移问题。本文依托于国家自然科学基金项目—“信息通信网络中广义鲁棒控制机理研究”,以多控制器负载均衡技术为研究目标,通过改进和优化当前静态式与动态式负载均衡方案,实现多控制器间负载均衡性能的提升。本文的主要研究工作如下:1.针对控制器部署过程中无法确定适当的控制器部署位置问题,本文提出了一种基于图论的控制器部署方法,主要思想是将控制器部署在具有高显著性链路较多的节点上。实验结果表明,即使在大型网络中,该控制器部署方法也可缩短控制路径的长度并保持较低的控制器负载。2.针对交换机迁移过程中迁入和迁出子域的选择容易陷入局部最优问题,本文综合考虑网络中主要开销,基于生物遗传思想设计了最优迁移域选择算法,以实现最优迁入和迁出域的获取;同时类比种群迁徙现象,引入基于交换机存活期的淘汰机制,并设计相应的交换机竞争迁移算法,以实现各子域交换机数量的均衡。仿真结果表明,所提方法可有效优化迁移域的选取,保证控制器负载的均衡分布。

关键词：软件定义网络控制器负载均衡多域规划控制器部署交换机迁移

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

软件定义网络中多控制器负载均衡技术研究

软件定义网络中多控制器负载均衡技术研究

作者：胡涛战略支援部队信息工程大学

学位级别：硕士

软件定义网络(Software-Defined Networking,SDN),作为一种新型的网络体系架构,实现了数据平面和控制平面的完全解耦,很好地解决了基于TCP/IP体系的传统网络中存在的结构僵化、管理困难、配置复杂等问题,受到学术界以及产业界的密切关... 详细信息

软件定义网络(Software-Defined Networking,SDN),作为一种新型的网络体系架构,实现了数据平面和控制平面的完全解耦,很好地解决了基于TCP/IP体系的传统网络中存在的结构僵化、管理困难、配置复杂等问题,受到学术界以及产业界的密切关注。随着网络流量的不断增加和拓扑规模的逐步扩大,单个SDN控制器在管理网络时受到可扩展性和可靠性等诸多限制。因而,业界提出通过多控制器多域规划实现弹性SDN控制平面。对于多控制器SDN网络而言,由于网络流量的动态变化、多控制器的不合理部署以及交换机和控制器之间的静态连接关系,导致各个控制器间处理能力差异较大,容易产生过载或轻载控制器,形成负载失衡,严重降低了SDN网络性能。因此,在大规模SDN中,如何均衡多控制器负载逐渐成为近些年学者们研究的热点问题。就现阶段研究进展而言,在网络中主要通过以下三种方式实现多控制器负载均衡:在网络构建初始阶段均衡规划SDN多域、在网络构建过程中调整控制器部署、在网络构建完成后迁移交换机。但上述解决方案仍存在以下问题有待改善:(1)在多域规划层面,关于交换机与控制器之间的稳定连接和双向映射机制缺乏研究;(2)在控制器部署层面,传统的控制器部署方案难以同时兼顾控制节点可靠性和负载均衡性能;(3)在交换机迁移层面,迁移对象选取不合理和迁移机制设计复杂导致交换机迁移效能低下。依托国家高技术研究发展计划(“863”计划)项目—“软件定义网络体系结构与关键技术”,设定多控制器负载均衡为本文的研究目标,对多域规划,控制器部署和交换机迁移三种不同层面的负载均衡方案进行分析和研究,提出相应的优化和改进策略,有效提升多控制器负载均衡性能。本文的研究工作及主要贡献如下:1.针对SDN网络构建初始阶段,现有多域规划方案存在SDN多域划分不合理和网络设备连接稳定性差的问题,提出了一种基于双向匹配的多域均衡规划方法。首先,探索网络中跳数、时延和流量信息对SDN多域规划的影响,进而构建交换机和控制器的双向匹配表。然后,按照优化排序原则从两个列表中选取交换机和控制器实施双向匹配,并通过模拟退火算法优化匹配关系,实现分布式网络中合理的SDN多域规划和稳定的设备连接。从数学分析的角度对匹配方法有效性进行论证,同时仿真结果表明,该方法能够合理地配属交换机和控制器之间的连接关系进而完成多域均衡划分,有效降低流请求排队时延,控制器负载均衡率至少提高了21.4%。2.针对SDN网络构建过程中,现有控制器部署方案存在控制平面可靠性和负载均衡难以同时兼顾的问题,提出了一种基于可靠性评估的多控制器均衡部署方法。首先,分析链路失效和节点失效所导致的网络故障场景,通过定义节点效能和路径质量对节点可靠性进行综合评估,并在网络中设定均衡因子,优化控制器部署位置;然后改进K-Center聚类方法,引入冗余函数,依据节点吸引度和控制器负载均衡率分配交换机给控制器,实现可靠且均衡的多控制器部署。仿真结果表明,与现有方法相比,所需控制器数量平均减少22.1%,控制平面弹性明显增强,控制器负载均衡性能得到较大提升。3.针对SDN网络构建完成后,现有交换机迁移方案存在目标控制器选取僵化和交换机迁移冲突的问题,设计了一种基于分布式决策的交换机动态迁移方法。通过对交换机迁移冲突现象进行深入分析,提出交换机分布式迁移,分为三个阶段进行实施:首先,收集网络信息并结合控制器负载状况构建分布式迁移决策域;然后在域中依据选取概率确定迁移交换机,综合权衡数据收集、交换机迁移和状态同步三种代价选择目标控制器;最后建立迁移时钟模型,执行交换机迁移和控制器角色转换。仿真结果表明,该方法能够有效降低交换机迁移带来的通信开销,流建立时间平均缩短了0.14s,控制器资源利用率提升了21.7%。

关键词：软件定义网络控制器负载均衡多域规划控制器部署交换机迁移

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

软件定义网络中多控制器间负载均衡研究

软件定义网络中多控制器间负载均衡研究

作者：王杉杉重庆邮电大学

学位级别：硕士

软件定义网络作为未来网络的一种典型范例,实现了转发功能与控制功能的分离,通过提供开放的编程接口有效地解决了传统网络因功能和应用不断扩展所导致的网络结构复杂化的问题。随着网络用户的不断增加以及SDN部署场景的多样化,单个SDN... 详细信息

软件定义网络作为未来网络的一种典型范例,实现了转发功能与控制功能的分离,通过提供开放的编程接口有效地解决了传统网络因功能和应用不断扩展所导致的网络结构复杂化的问题。随着网络用户的不断增加以及SDN部署场景的多样化,单个SDN控制器所组成的网络已经不能满足人们的需求。因而,多控制器分布式部署逐渐受到学术界以及产业界的密切关注。由于在SDN中部署多控制器受到控制器个数以及控制器部署位置等因素的影响,很容易导致各个控制器间出现过载或轻载的现象,造成网络设备成本以及大量网络资源的浪费。因此,在大规模SDN部署中,如何平衡各控制器间的负载已成为近些年研究人员所关注的重点问题。本文主要从两个层面实现了多控制器间的负载均衡。针对控制器部署层面,现有的多控制器部署方案存在网络开销大和交换机与控制器连接不稳定等问题,本文改进了一种基于网络开销优化的多控制器部署方法。首先根据交换机的流请求速率和交换机与控制器间的距离对控制器的影响,以及控制器剩余容量对交换机的影响搭建交换机与控制器的双向匹配列表。其次,以网络开销为优化目标,同时使用模拟退火算法对匹配关系进行优化,实现多控制器间的负载均衡。仿真结果表明,该方法能够有效的减少网络开销和提高网络设备间的稳定性。针对多域规划层面,现有的多域规划方案存在网络通信时延长和SDN多域规划不合理等问题,本文改进了一种基于时延和负载的多控制器部署方法。首先将网络拓扑映射为无向图,利用交换机与控制器间的距离构建相似度矩阵,进而求出随机游走拉普拉斯矩阵。随后对无向图进行标准割,并引入指示向量,再基于聚谱类的思想将多控制器部署问题转化为对随机游走拉普拉斯矩阵的特征向量求解问题后,采用改进后的K-medoids算法对由特征向量组成的指示向量矩阵的行向量进行聚类。仿真结果表明,该方法在合理划分SDN域的同时可以有效降低网络的通信时延。

关键词：软件定义网络控制器负载均衡控制器部署多域规划

基于贝叶斯网络的SDON控制器自学习负载均衡算法

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

光通信技术 2019年第12期43卷 10-15页

作者：蒋雯丽梁思远赵芳利赵峰西安邮电大学通信与信息工程学院

随着软件定义光网络(SDON)规模的增大,需多个控制器共同为全网提供服务,而控制器负载均衡问题影响到全网服务能力和网络生存性。提出一种基于贝叶斯网络的SDON控制器自学习负载均衡算法。首先,在考虑控制器负载、控制器吞吐量和光交换... 详细信息

随着软件定义光网络(SDON)规模的增大,需多个控制器共同为全网提供服务,而控制器负载均衡问题影响到全网服务能力和网络生存性。提出一种基于贝叶斯网络的SDON控制器自学习负载均衡算法。首先,在考虑控制器负载、控制器吞吐量和光交换机迁移时延等控制器相关参数的情况下,利用贝叶斯网络预测负载拥塞程度;其次,结合强化学习算法作出最优动作决策,并利用反馈机制实现参数权重的自我调节,从而调整控制器负载拥塞程度实现负载均衡。仿真结果表明:与Q-learning算法相比,该算法更好地实现了控制器负载均衡功能,更快地提高了负载均衡效率。

关键词：软件定义光网络贝叶斯网络强化学习控制器负载均衡

SDN网络控制器与服务器负载均衡的研究与设计

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

SDN网络控制器与服务器负载均衡的研究与设计

作者：周亚宁北京邮电大学

学位级别：硕士

软件定义网络(Software-Defined Networking,SDN)是一种新型网络架构,已经引起了业界的广泛研究和重视。随着用户需求的增大,网络规模也日益庞大,SDN网络也不例外,针对此需求,多控制器架构部署应用而生,而多节点架构必定存在负载分布不... 详细信息

软件定义网络(Software-Defined Networking,SDN)是一种新型网络架构,已经引起了业界的广泛研究和重视。随着用户需求的增大,网络规模也日益庞大,SDN网络也不例外,针对此需求,多控制器架构部署应用而生,而多节点架构必定存在负载分布不均衡问题。此外,SDN网络的提出使得我们可以利用SDN特性进一步研究已经存在的网络问题,这其中就包括服务器集群的负载均衡问题。结合软件定义网络的特点和需求,本文主要研究SDN网络中多控制器和服务器集群的负载均衡机制,并且分别提出了优化方案。本文的主要研究内容包括以下两个方面:(一)提出了基于交换机组的多控制器负载均衡方案。本方案在基于交换机迁移策略的基础上,设计了负载监测,负载均衡决策和交换机迁移三个模块。其中,负载监测和交换机迁移模块部署在本地控制器上,分别负责控制器和交换机负载的监测、通告和交换机迁移的实现。负载均衡模块部署在全局控制器上,负责处理过载控制器。本论文在这个模块中设计了交换机组-目标控制器组选择算法、最优交换机组-目标控制器组选择算法和最优目标控制器组选择算法,从全局最优角度出发,在管理成本、迁移成本和负载均衡度三个条件的约束下,选择出最优的交换机组和目标控制器组。算法不仅优化了网络开销和负载均衡度,而且还避免了交换机频繁迁移和多个交换机被迁移到同一台控制器而导致的过载问题。另外,本论文提出交换机组思想,以及在交换机迁移过程中利用多线程机制将待迁移交换机组的所有交换机同时迁移的方法,提高了方案的时间效率。(二)提出了基于动态自适应通告策略的服务器集群负载均衡方案。该方案在基于综合负载的负载均衡策略基础上,设计了负载推送模块和负载均衡模块,分别部署在服务器和控制器上。其中,负载推送模块中设计了服务器推送负载给控制器的策略,此策略中综合考虑了服务器计算压力、控制器获取服务器状态的实时性和网络开销这三个因素,采用了可变周期的运行状态读取方式,使得服务器在不带来太大计算压力的前提下能够及时获取状态变化。同时,此推送策略在减小因推送服务器运行状态带来的网络开销的基础上,提高了控制器获取服务器运行状态的实时性。负载均衡模块中设计了多队列的目标服务器选择算法,此种方法不仅提高了服务器负载的均衡度,而且优化了由大流导致的服务器快速过载的问题。

关键词： SDN网络控制器负载均衡服务器负载均衡

空天地一体化网络中分区分级的多SDN控制器部署研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

空天地一体化网络中分区分级的多SDN控制器部署研究

作者：廖占西安电子科技大学

学位级别：硕士

空天地一体化网络(Space-Air-Ground Integrated Network,SAGIN)是实现“6G智联万物”的重要架构。随着6G空天地一体化网络应运而生,网络管理面临着许多问题,诸如超密集型网络导致传统卫星网络管理方式固化了网络功能,网络的异构性增加... 详细信息

空天地一体化网络(Space-Air-Ground Integrated Network,SAGIN)是实现“6G智联万物”的重要架构。随着6G空天地一体化网络应运而生,网络管理面临着许多问题,诸如超密集型网络导致传统卫星网络管理方式固化了网络功能,网络的异构性增加了网络管理的复杂性等。同时,软件定义网络(Software Defined Network,SDN)技术在地面网络的成功应用,其具备集中式管理、控制/转发分离以及网络可编程等特点,因此,许多研究者将SDN技术应用于SAGIN中去解决上述问题。在基于SDN的SAGIN中,作为网络核心设备的控制器如何部署会直接影响整个网络性能,且与地面控制器部署不同,卫星网络拓扑动态变化,网络节点数量巨大,天上飞行器数量的改变以及地面用户分布不均衡,这些因素导致空天地一体化网络的控制器部署变得极具挑战性。针对上述问题,本文将基于SDN的SAGIN模型分成基于单星座的SDN分区分级SAGIN模型和基于混合星座的SDN分区分级SAGIN模型。然后,针对这两种场景分别提出基于单星座的分区分级多控制器部署策略和基于混合星座的分区分级多控制器部署策略。具体工作如下:(1)对于基于单星座的分区分级多SDN控制器部署策略,本文采用分级式多控制器部署结构,主从控制器均部署在地面网络。首先定义基于单星座的SDN分区分级SAGIN的时延模型和负载模型,并结合两者定义一个损失函数作为SDN控制器部署是否使得网络时延和控制器负载优化的衡量值。然后,以SDN控制器与交换机节点的分配关系为解空间,以最小化损失函数为优化目标,本文提出基于模拟退火算法(simulated annealing algorithm,SAA)的多控制器部署策略搜寻最优解空间。此外,由于卫星网络拓扑的动态变化和SDN控制器的负载均衡性,本文提出一种面向负载均衡的交换机迁移策略。通过上述两点确定控制器部署方案,均衡控制器负载,进而提高网络性能。最后,实验利用卫星工具包(Satellite Tool Kit,STK)模拟卫星场景并以固定时间片的间隔采集数据,通过Python实现算法策略,以数值模拟仿真的方式,从网络传播时延和控制器负载方面验证算法的有效性。(2)对于基于混合星座的分区分级多SDN控制器部署策略,本文采取分级式控制器部署结构,将一级控制器部署在地面网络,二级控制器部署在卫星上。首先针对基于混合星座的SDN分区分级SAGIN,构建分级的传播时延模型和控制器负载模型,并结合时延模型和负载模型定义损失函数。然后,提出基于k-means和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)混合的多控制器部署策略,用于优化网络的传播时延和控制器负载。最后,利用STK模拟卫星星座的运行场景,利用MATLAB以固定时间片的间隔采集实验数据,通过Python实现算法策略。实验从传播时延和控制器负载性能方面验证算法的可行性,并且针对不同的时延和控制器负载要求给出合理的多控制器部署策略。

关键词：空天地一体化网络多控制器部署软件定义网络控制器负载均衡