基于Zookeeper的SDN多控制器架構(gòu)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、分類號：分類號：TP393密級：密級：公開公開研究生學(xué)位論文論文題目（中文）論文題目（中文）基于基于ZookeeperZookeeper的SDNSDN多控制器架構(gòu)的多控制器架構(gòu)的研究與實(shí)現(xiàn)研究與實(shí)現(xiàn)論文題目（外文）論文題目（外文）DesignImplementationofDesignImplementationofMultipleSDNMultipleSDNControllersviaControllersviaZookeeperZo

2、okeeper研究生姓名研究生姓名田心寧田心寧學(xué)科、專業(yè)學(xué)科、專業(yè)軟件工程軟件工程研究方向研究方向軟件定義網(wǎng)絡(luò)軟件定義網(wǎng)絡(luò)學(xué)位級別學(xué)位級別碩士導(dǎo)師姓名、職稱導(dǎo)師姓名、職稱陳文波陳文波副教授教授論文工作論文工作起止年月起止年月20142014年9月至月至20162016年5月論文提交日期論文提交日期20162016年4月論文答辯日期論文答辯日期20162016年5月學(xué)位授予日期學(xué)位授予日期校址：甘肅省蘭州市校址：甘肅省蘭州市I基于基于Zo

3、okeeper的SDN多控制器多控制器架構(gòu)的架構(gòu)的研究研究與實(shí)現(xiàn)與實(shí)現(xiàn)中文摘要中文摘要當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人類社會(huì)的一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)設(shè)施，對推動(dòng)社會(huì)發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步起著十分重要的作用。但是隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷增多，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已經(jīng)越來越不能滿足當(dāng)今企業(yè)、運(yùn)營商以及用戶的需求。特別是到了云計(jì)算時(shí)代，數(shù)據(jù)中心的多租戶、虛擬機(jī)遷移等業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)虛擬化的要求越來越高。以O(shè)penFlow為代表的SDN（SoftwareDefinedw

4、k）技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)分為數(shù)據(jù)平面和控制平面，數(shù)據(jù)平面主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，而控制平面則負(fù)責(zé)制訂相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)策略。這種控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離的架構(gòu)使控制層擺脫了對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的依賴，提供了靈活、便捷的可編程能力。SDN使用集中控制使其很容易實(shí)現(xiàn)資源池化，動(dòng)態(tài)按需調(diào)度使用，并能更好地彈性擴(kuò)展。同時(shí)，其開放的API，即南向和北向接口，可以催生產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。SDN架構(gòu)中，控制器極為重要，但控制能力的集中化，也意味著如果控制層可擴(kuò)展性或者可靠性達(dá)不到

5、要求，隨之而來的將是全網(wǎng)的服務(wù)能力的降級甚至是癱瘓。隨著近兩年SDN技術(shù)由“概念”向“落地”轉(zhuǎn)型，多控制器的設(shè)計(jì)成為其實(shí)現(xiàn)工業(yè)部署的核心問題之一。本文研究了多控制器系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中多個(gè)方面所面臨的問題與應(yīng)該權(quán)衡的設(shè)計(jì)原則，對比了多種已有的方案和理論模型。本文提出了一種使用Zookeeper進(jìn)行集群管理的多控制器架構(gòu)，使用Ryu作為控制器，使用OpenVswitch作為OpenFlow交換機(jī)。在本文提出的架構(gòu)中，控制器之間狀態(tài)交由Zook

6、eeper管理，全網(wǎng)視圖信息也由Zookeeper服務(wù)器維護(hù)。每臺(tái)交換機(jī)都連接多個(gè)控制器，在其主控制器失效的情況下，其他控制器可接管交換機(jī)，從而避免了單一控制器造成的單點(diǎn)故障，同時(shí)，相比于早期的單一控制器控制整個(gè)OpenFlow網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)，多臺(tái)控制器協(xié)同工作也有效減輕了每臺(tái)控制器的負(fù)載?？刂破骺梢詣?dòng)態(tài)添加，將全網(wǎng)拓?fù)湫畔⒔挥蒢ookeeper統(tǒng)一管理，利用分布式系統(tǒng)的鎖定方式實(shí)現(xiàn)分布互斥的選舉算法，實(shí)現(xiàn)了控制器失效應(yīng)付機(jī)制。最后，本文對