软件定义网络中的动态负载均衡与节能机制

• 作者: 李福亮 王兴伟 鲁垚光 黄敏
• 来源期刊: 计算机学报
• 学科: 工学
• 关键词: 负载均衡 节能 软件定义网络 链路偏好 流调度
• 年，卷（期）: 2020,（10）
• 所属期刊栏目: 社交网络
• 页码范围: 1969-1982
• 页数: 14页
• 分类号: TP393
• 语种: 中文
• DOI: 10.11897/SP.J.1016.2020.01969

摘要

软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)作为一种新型的网络范式,解决了网络协议臃肿、网络创新困难等问题,但仍面临着诸多挑战如负载均衡与节能.为了应对这一挑战,本文设计了一种动态机制用以解决SDN面临的负载均衡与节能问题.首先,本文提出SDN负载均衡与节能机制的框架.整个框架分为流量监测机制、路由和流调度机制、OpenFlow协议部分和基础设施部分.其中,流量监测机制负责监控网络近似实时的状态,实现数据流级别的流量测量;路由和流调度机制负责在对即将休眠或可能出现拥塞的链路进行流调度;OpenFlow协议负责控制平面和数据平面之间的交互;基础设施部分在转发数据的同时负责数据流路径快速地安装和更新.其次,本文设计了一种基于网络整体流量和数据流速率变化的动态轮询算法,实现了以较小的开销获得流级别的流量测量.然后,本文提出一种基于链路偏好的随机路由算法和两种流调度算法以实现SDN的动态负载均衡与节能.在路由算法中,本文综合负载均衡与节能两个因素,将链路利用率映射为链路的偏好,根据链路的偏好对链路上的流量进行调控,进而使得数据流在路由阶段就能实现负载均衡与节能.这种映射关系随着网络的流量以及链路的利用率动态变化,体现了路由机制良好的动态性.此外,两种流调度算法实现对网络中拥塞链路和空闲链路的流调度,进而达到均衡网络负载和节能的目的.最后,基于Ryu控制器和Mininet平台对SDN中的动态负载均衡与节能机制进行了仿真实验.实验结果表明,本文设计的机制在实现负载均衡的同时最高可节能25％左右,并且在链路平均利用率和能效等多个指标上,明显优于对比机制.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王兴伟		347	1979	22.0	33.0
2	黄敏		284	1586	18.0	30.0
3	李福亮		8	98	3.0	8.0
4	鲁垚光		2	2	1.0	1.0