SDN環(huán)境下的隊列管理算法研究.pdf

1、近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，爆炸式增長的業(yè)務(wù)量以及用戶需求不斷提高，使網(wǎng)絡(luò)流量呈指數(shù)增長。而網(wǎng)絡(luò)流量的持續(xù)增長使得實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源越來越稀缺，網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象頻繁發(fā)生。傳統(tǒng)擁塞控制采用分布式的工作方式，缺乏全局網(wǎng)絡(luò)信息，使其性能受到局限。軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software-defined Networking，SDN）是一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將數(shù)據(jù)層面和控制層面進(jìn)行分離，數(shù)據(jù)層面獲取全網(wǎng)的狀態(tài)信息，控制層面則是利用全網(wǎng)視圖對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行的

2、集中控制管理，這樣的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的局限性，提升了鏈路資源的利用率。但是，正因為數(shù)據(jù)層面和控制層面相分離，就會使得控制層面的控制器與數(shù)據(jù)層面的交換機(jī)之間存在一定的時延，有可能影響到控制器接收事件的次序以及下發(fā)指令到交換機(jī)的執(zhí)行速度。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有突發(fā)數(shù)據(jù)流經(jīng)過時，交換機(jī)配置速度跟不上，就有可能造成網(wǎng)絡(luò)擁塞的現(xiàn)象。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時，如果數(shù)據(jù)層面能自主根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時情況對數(shù)據(jù)流進(jìn)行控制，那么就能緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞，使控制器能有條不紊地進(jìn)行配置，

3、而工作于數(shù)據(jù)層面的隊列管理算法正好與SDN有適配性，兩者互補(bǔ)互助，既能有效地對網(wǎng)絡(luò)擁塞進(jìn)行控制管理，又能優(yōu)化算法性能。
　　本文著重研究的是基于SDN的隊列管理算法。主要針對單靠SDN控制器實(shí)時調(diào)整網(wǎng)絡(luò)資源分配的局限性，造成的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平面擁塞，進(jìn)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸延遲和延遲抖動等問題，提出將隊列管理算法用于數(shù)據(jù)平面中，在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)突發(fā)數(shù)據(jù)流的時候，能夠?qū)崟r控制SDN數(shù)據(jù)層轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)流，減輕控制器的負(fù)載，本文主要工作如下:
　

4、　首先，詳細(xì)介紹了SDN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、OpenFlow協(xié)議以及數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)平面的匹配過程。分析現(xiàn)在SDN網(wǎng)絡(luò)存在的問題，通過對中間節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)流量控制管理，來解決擁塞問題。
　　其次，分析主動隊列管理(Active Queue Management，AQM)中的常用算法，其中隨機(jī)早期檢測算法(Random Early Detection，RED)是IETE推薦的基于路由器的擁塞控制機(jī)制。在分析RED算法以及改進(jìn)算法的優(yōu)勢和不足之處后，提出