基于时延和负载均衡的多控制器部署策略

刘振鹏， 王鑫鹏， 李 明， 任少松， 李小菲

(1.河北大学 电子信息工程学院，河北 保定 071002；2.河北大学 信息技术中心，河北 保定 071002)

0 引言

随着网络规模的增大，如何优化网络性能成为至关重要的问题。软件定义网络(software define network，SDN)是近年来新兴的一种网络结构，它将网络的控制层和数据层解耦，利用集中式的控制器对底层设备进行可编程化管理，进而实现对网络资源的灵活调配[1]。然而，随着大数据时代的到来，在大范围的SDN网络中部署健壮的控制平面仍然是一个主要的挑战。为了解决这些问题，引入了一个逻辑上集中、物理上分布的控制平面[2]。这种类型的控制体系结构通常由多个控制器组成，这些控制器之间彼此相互通信，Kandoo[3]就是这种类型的一个例子。但在引入这一体系的同时，也出现了多个控制器如何部署的问题。

目前，已经有很多对SDN控制器部署研究的文献。文献[4]首次提出控制器部署问题是一个NP问题，以平均时延和最大时延为指标，选择控制器位置。文献[5-8]提出了几种基于群体的智能优化算法，通过考虑时延作为单一目标参数来求解控制器最优部署位置。以上文献在研究控制器时延问题上均取得不错的效果，但在实际SDN环境下，控制器的负载能力也是一个不可忽略的因素。文献[9]提出了基于控制器的负载平衡因子，在已知控制器数量的情况下，通过最小化负载平衡因子和总流请求代价来获得特定控制器的位置。文献[10]为了保证控制器负载均衡和相对较低的时延，提出了一种基于层次K-means算法的多控制器部署方案，但该方案只考虑控制器子域如何分配交换机数量，在单个控制器的负载能力上未作考虑。……