基于OpenFlow保證帶寬的數(shù)據(jù)中心間網(wǎng)絡(luò)路徑規(guī)劃.pdf

1、不同規(guī)模的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，云服務(wù)提供商在不同的數(shù)據(jù)中心間同步數(shù)據(jù)，并且提供了不同功能的在線業(yè)務(wù)。由此產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)中心間網(wǎng)絡(luò)中傳輸，部分關(guān)鍵鏈路在傳輸高峰期可能會產(chǎn)生阻塞，而整體鏈路帶寬利用率又較低，并且不同的業(yè)務(wù)對帶寬、實(shí)時(shí)性等有不同的需求。這都使得數(shù)據(jù)中心間網(wǎng)絡(luò)的資源劃分和路徑規(guī)劃非常復(fù)雜。
　　SDN（Software-Defined Networking，軟件定義網(wǎng)絡(luò)）是最近幾年新興起的一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，Ope

2、nFlow是其核心協(xié)議。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器、交換機(jī)等）的配置相對獨(dú)立，且修改配置的過程繁瑣，不夠靈活。而OpenFlow協(xié)議許可遠(yuǎn)程的控制器直接控制網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)，并由此決定數(shù)據(jù)包的傳輸路徑。這種控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離的方式可以用來進(jìn)行更為靈活、精細(xì)的流量管理。
　　本文將OpenFlow協(xié)議中網(wǎng)絡(luò)管理與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)分離的思想運(yùn)用到數(shù)據(jù)中心間網(wǎng)絡(luò)路徑規(guī)劃中，提出基于OpenFlow協(xié)議保證帶寬的路徑規(guī)劃（OpenFlow-ba

3、sed Path Planning with Bandwidth Guarantee，OPPBG）策略。并提出了OPPBG策略在其路由過程中可選的兩個(gè)算法——保證帶寬的路由（Routing with Bandwidth Guarantee，RBG）算法和考慮優(yōu)先級的RBG算法（Routing with Bandwidth Guarantee and considering Priority，RBG_PRI）。當(dāng)有數(shù)據(jù)流到達(dá)，OPPBG策

4、略首先收集網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)鏈路狀態(tài)，并返回能提供該流足夠帶寬的虛擬拓?fù)?。接著，RBG算法在此拓?fù)渖蠟閿?shù)據(jù)流計(jì)算出一條最短路徑。仿真結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的短路徑優(yōu)先方案相比，采用RBG算法的OPPBG策略在降低數(shù)據(jù)中心間網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包丟失率和提高鏈路帶寬利用率上有更好的表現(xiàn)。
　　此外，本文在RBG算法基礎(chǔ)上加入對業(yè)務(wù)優(yōu)先級的考慮，稱之為RBG_PRI算法，以解決數(shù)據(jù)中心間網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)類型繁多、需求不同的問題。RBG_PRI算法在考慮鏈路帶寬的同

5、時(shí)，根據(jù)實(shí)時(shí)性等需求對數(shù)據(jù)流設(shè)置優(yōu)先級，并設(shè)置閾值來限定高優(yōu)先級流所經(jīng)過鏈路的帶寬使用量，以減少高優(yōu)先級數(shù)據(jù)流的丟包。本文也通過仿真實(shí)驗(yàn)對采用RBG_PRI算法的OPPBG策略進(jìn)行了評估，其在高優(yōu)先級業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流丟包率和平均丟包率方面上的表現(xiàn)均達(dá)到預(yù)期。此外，在實(shí)驗(yàn)過程中為了更方便的管理網(wǎng)絡(luò)資源和執(zhí)行OPPBG策略，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)SDN管理平臺。它基于控制器提供的北向接口，包含拓?fù)浍@取、路由等模塊。
　　本文工作得到了國家自然