基于可靠性与负载优化的多控制器弹性部署算法

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(国家数字交换系统工程技术研究中心,郑州 450002)

0 概述

随着软件定义网络(Software Defined Network,SDN)[1]的引入,传统网络中逻辑集中式架构开始朝着控制和数据平面分离的方向转变,这种转变能够方便网络的管理和维护,因此,受到学界和工业界的广泛关注。随着SDN网络规模的不断扩大,单个控制器已经难以满足现有的网络需求。为提高网络的可拓展性,避免单点失效,研究人员在集中式控制的基础上提出将网络划分为多个域,通过部署多个控制器来实现逻辑上集中、物理上分布的SDN网络[2]。多控制器的部署主要有3个关键:控制器的部署数量;控制器的部署位置;交换机与控制器间的映射关系,即哪些交换机由哪些控制器控制。一个网络所需的控制器数量由实际场景所决定,因此,本文主要研究和分析控制器的部署位置和交换机与控制器间的映射关系。

在实际中,要实现控制器的合理部署,会面临较多挑战。控制层的失效概率要满足特定的要求以保证网络的可靠性。同时,要利用控制器的负载优化来保证负载的合理分配,并减少交换机到控制器的时延,以提高网络性能。

目前,针对多控制器部署的研究主要分为两类:

1)考虑时延、负载均衡等因素,通过多目标优化来求解控制器部署的位置。文献[3]考虑控制报文的平均时延和最差时延后确定控制器的最佳部署位置。文献[4]针对控制器的负载过大导致时延显著增加的问题,提出在满足控制器负载均衡的条件下,寻求平均时延最优部署。……