软件定义联网分布式控制机制和实现方法研究

摘要

软件定义联网SDN具有易管理和可编程的优点，可以集中管理网络，但是集中的单SDN控制器存在扩展性的问题。业界提出了多SDN控制器架构，但是大部分的架构中SDN控制器和SDN交换机之间采用静态的配置关系，而网络中流量是不断变化的，带来了控制器负载不平衡的问题。
　　通过分析目前多SDN控制器架构的特点，本文提出一个面向负载均衡的多SDN控制器控制机制，根据网络情况，动态调整控制器和交换机之间的关系。另外，根据OpenFlow协议中不同OpenFlow消息的作用和控制器的角色，设计了一种交换机迁移机制。在此基础上，提出一个控制器自适应算法，根据网络流量的变化，动态添加、删除控制器和迁移交换机，该算法在考虑控制器负载和控制器与交换机之间的传输时延两个因素的同时，尽可能减少迁移次数。本文实现了多SDN控制器负载均衡机制，主要分为负载测量模块、决策模块和交换机迁移模块，负载测量模块周期性收集和计算控制器的负载，决策模块根据控制器的负载、网络流量请求和设置的阈值确定具体做什么操作，迁移模块通过修改控制器的角色实现了交换机的迁移。
　　测试结果表明，该多SDN控制器控制机制不仅可以提高控制平面的扩展性，还实现了控制器之间的负载均衡；该算法可以根据网络流量变化动态调整控制器的个数，合理利用了控制器资源，提高了控制器的资源使用率；与就近迁移和空闲资源利用率最低迁移策略相比，该算法更好地均衡了控制器之间的负载。

目录

声明

专用术语注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的内容与安排

第二章 相关技术分析

2.1 SDN技术分析

2.2 OpenFlow协议

2.3 SDN分布式控制平面研究现状

2.4 本章小结

第三章 多SDN控制器控制机制的研究与设计

3.1 多SDN控制器的功能架构

3.2 交换机的无缝迁移机制

3.3 面向负载均衡的控制器自适应算法

3.4 本章小结

第四章 多SDN控制器负载均衡机制的实现

4.1 系统实现结构

4.2 负载测量模块

4.3 决策模块

4.4 迁移模块

4.5 本章小结

第五章 测试和实验结果分析

5.1 测试环境及测试方案

5.2 交换机迁移机制的测试与结果分析

5.3 自适应算法测试与结果分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 下一步工作展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢