软件定义数据中心网络多约束节能路由算法

摘要

数据中心网络的节能路由算法大体可分为流量感知和拓扑感知两大类.前者性能的好坏很大程度取决于流量矩阵预判的准确性.由于实际网络流量动态、随机产生,具有突发性,预判流量矩阵不一定与网络实时流量状态相符,因此,这类算法往往难以保证突发流的可靠传输.而后者在休眠冗余设备时,仅从保证网络拓扑具有某种程度的连通性出发,并未考虑网络负载情况,可能导致低负载时设备空闲率较高,节能效果有限.为此,针对fat-tree拓扑的软件定义数据中心网络(software-defined data center network,SDCN),将网络流量因素引入拓扑感知节能路由机制,提出等效节点、最小网络连通子集、孤岛交换机、无效链路等概念以及辅助图模型和SDCN连通条件,给出多约束节能路由优化模型,同时还提出一种多约束节能路由算法(multi-constrained energy-saving routing,MER).MER算法在保证数据流的时延和可靠性要求前提下,尽可能多地休眠冗余交换机和链路,以降低网络能耗.最后,通过Mininet和Floodlight进行仿真测试.仿真结果表明:与文献中已有算法相比,MER具有更低的平均分组时延和丢包率,并且可以达到理想的节能效果.