基于SDN的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡算法研究.pdf

1、軟件自定義網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題，無(wú)論業(yè)界通信廠商還是科研機(jī)構(gòu)都在積極的進(jìn)行研發(fā)與部署。尤其在數(shù)據(jù)中心被廣泛使用的應(yīng)用場(chǎng)景下，集中控制模式的優(yōu)點(diǎn)能夠有效保證網(wǎng)絡(luò)中流量調(diào)度策略的動(dòng)態(tài)性與靈活性，這是傳統(tǒng)分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)所不具備的。
　　負(fù)載均衡作為保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的方案之一，已存在很多相關(guān)研究，但在SDN網(wǎng)絡(luò)中如何有效的利用OpenFlow協(xié)議原理去實(shí)現(xiàn)鏈路負(fù)載均衡機(jī)制，仍然有待開發(fā)與完善。因此本文研究基于SDN的鏈

2、路負(fù)載均衡問(wèn)題，旨在從控制層面通過(guò)探索SDN三層架構(gòu)的開發(fā)模式，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種鏈路負(fù)載均衡的解決方案。
　　本課題旨在解決如何在源和目的節(jié)點(diǎn)之間合理調(diào)配流量，實(shí)現(xiàn)多路徑的轉(zhuǎn)發(fā)以及備份。具體工作如下：
　　1）流量轉(zhuǎn)發(fā)策略的定義與部署，在SDN網(wǎng)絡(luò)建立初期并沒(méi)有任何轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，所以我們需要保證在各式各樣的SDN網(wǎng)絡(luò)中能夠?qū)ξ覀冊(cè)O(shè)計(jì)研究的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則進(jìn)行部署，保證轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則能夠正常運(yùn)行，數(shù)據(jù)能夠根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則得到有效傳輸，并且隨著數(shù)據(jù)量的

3、增大而導(dǎo)致鏈路負(fù)載過(guò)重時(shí)，控制器會(huì)根據(jù)相關(guān)算法來(lái)進(jìn)行負(fù)載均衡的控制。
　　2)針對(duì)當(dāng)前負(fù)載均衡算法的復(fù)雜度和網(wǎng)絡(luò)利用率等問(wèn)題,本文提出了TPLB算法?；诖怂惴ǎ梢詫⒄麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行分割并分塊處理，在保證負(fù)載均衡的效率優(yōu)先的原則下確保網(wǎng)絡(luò)也不會(huì)產(chǎn)生臨時(shí)環(huán)路，并且可以在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生失效時(shí)能快速的重路由。
　　3）不同轉(zhuǎn)發(fā)策略性能的比較，通過(guò)與常用的ECMP以及SPF的轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議之間的比較，從而得出我們?cè)O(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)發(fā)策略的優(yōu)點(diǎn)以及合理之

4、處。在具體測(cè)試過(guò)程中，我們使用了算法復(fù)雜度，鏈路恢復(fù)時(shí)間以及網(wǎng)絡(luò)覆蓋率幾個(gè)指標(biāo)將其與已知的算法進(jìn)行比較。通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)在不損失網(wǎng)絡(luò)覆蓋率的情況下，算法復(fù)雜度以及鏈路恢復(fù)時(shí)間都有30％以上的提高。
　　本文的實(shí)驗(yàn)部署在Linux環(huán)境下，遵循思科公司提供的基于C語(yǔ)言的onePK開發(fā)套件完成了代碼實(shí)現(xiàn)。最后對(duì)本文所提出的鏈路負(fù)載均衡解決方案進(jìn)行了不同網(wǎng)絡(luò)上的部署和性能分析，試驗(yàn)結(jié)果表明本方案有較好的穩(wěn)定性。根據(jù)在與其它已知算法的比較后