基于FPGA的SDN中QoS保障算法的设计与实现

摘要

传统网络越发难以面对复杂化的网络结构,于是诞生了一种新型网络架构,即软件定义网络(SDN)。SDN数据中心的业务流主要有长流和短流,长流有持续时间长、时延不敏感、带宽需求高的特点;而短流持续时间短、时延敏感程度高、带宽需求低。短流的流量占总流量不足20%,但流量条数则约占总流量数的80%以上;长流的流量占总流量80%以上,但流量条数不足总流量数的20%。研究发现,在出端口队列中长流往往在短流前,造成短流长时间等待,极易引发网络拥塞。根据2种业务流特点提出排队机制和路由优化保障机制,将短流设置为高优先级队列,由SDN控制器优先调度排队机制;将长流设置为低优先级队列,同时采用路由保障算法进行补偿。路由保障算法首先删除不满足长流带宽需求的链路,再计算最短时延路径。为了提升本设计的算法效率,使用FPGA和万兆以太网对SDN中业务流进行仿真,并在FPGA上仿真验证了本设计对于网络的时延、带宽的优化与FPGA并行运算的优势。