基于SDN的数据中心网络的时空结合流量调度机制

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随着下一代网络技术的快速发展和大量分布式业务的涌现,数据中心网络的规模逐渐扩大,网络流量更加复杂。软件定义网络(Software Defined Network,SDN)将控制功能与数据转发功能进行分离,能够实现灵活的软件化管理,因此被很好地应用于数据中心网络。然而,现有的基于SDN的数据中心网络流量调度方案大多是针对单条流的调度处理,缺乏对流量整体特征及业务特性的描述。故而怎样利用SDN集中控制的优势,来更高效地且更有针对性地调度和管理数据中心网络的流量,是需要着重考虑的问题。本文重点从数据中心网络中流的整体特征及业务特性两方面进行研究,从空间角度和时空结合角度分别设计了基于SDN的流量调度方案,旨在提升网络整体性能、节约网络资源。本文的主要贡献如下:针对流量的整体特征进行分析,从空间角度提出了一种基于果蝇优化算法的网络流量调度方案。提出了聚合流和子群的概念,将同源同宿的多条流量统一聚合,以多条聚合流分配路径的平均负载均衡程度作为优化目标。将果蝇优化算法引入并部署在控制器中,实现多条流量的同时最优调度。本方案的优点在于:对于同源同宿的多条流量,不必逐一通过控制器进行调度安排,而是一次性由控制器统一调度,从整体上减少流的传输完成时间、节约网络资源和控制开销。实验仿真表明,该算法在平均吞吐量、负载均衡程度以及链路带宽利用率上都有较大的性能提升。针对流量的业务特性进行分析,从时空结合角度提出了一种基于业务类型与优先级的网络流量调度方案。时间上为不同业务类型的流量进行优先级的定量设置,按照设置的优先级顺序进行调度;空间上为不同业务类型的流量分配不同的优化目标和调度算法进行最佳选路。最后,将时间与空间、优先级与选路相互结合,共同为不同业务类型的流量进行调度处理。实验仿真表明,该方案在平均吞吐量、丢包率、时延敏感流平均往返时延等网络性能上均有较明显的优势。
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