写论文优秀论文：基于SDN的流量负载均衡调度研究

1绪论

1.1研究背景及意义
随着信息化技术的快速发展信息量也随着时间的变化产生了爆炸性的增长。由于全球的用户量的增加,海量的数据在网络中进行传输,公司需要处理这些海量的数据。虽然现代大型公司内部部署大量的服务器群,但是对资源的利用率还是不够充分,传统路由协议只是按照最短路径进行流量路由与转发,当最短路径流量已经满负荷时仍然将新的流量导入,而不会进行分流操作,所以会导致过载的链路无法正常服务,迫使用户不得不进行网络改造与升级。在大规模数据访问情形中,单台服务器会导致无法提供服务,最常见的解决方案是采用增加服务器群组来满足大量访问需求,在这种场景下如何将大量用户的访问流量分担到不同的服务器上成为决定整体业务服务质量的重要指标。
目前企业推行云存储和云视频等等,大量的本地化服务器数据也被迁移到了云端,用户也愿意有偿使用这些服务,但是在这热门服务的背后,更需要服务提供商搭建“云服务”数据中心来支持,需要成千上万的服务器搭建成复杂的群集系统,配套采购对应的存储系统以及各种互联设备(比如交换机、路由器等)。由于数据中心内部所有的节点上各种应用会产生大量流量,如何将数据中心内部巨大的负载进行均衡并有效利用是一个亟待解决的问题。

1.2本课题研究内容
本课题基于infinBand网络胖树”场景下数据网络进行研究,在规模较大的数据中心网络中,采用OpenFlow的方法,提出一种集中式的负载均衡算法,根据网络拓扑中链路的实时流量统计,平均分配服务器之间各条路径上的流量,减轻网络拓扑中负荷过重时的网络阻塞,采用软件开发的方式为数据中心提供动态的负载均衡服务。
本课题首先要构造仿真网络,搭建数据中心进行试验,采用支持OpenFlow协议方式进行负载均衡研究与总结,找出实施过程中的不足以及优点,然后针对其中的不足进行详细分析并提出改进方案,根据设计的方案提出新的负载均衡算法设计,使用Floodlight控制器编程完成支持OpenFlow协议的负载均衡算法Dijkstra最后通过Mininet仿真实验与实现了Dijkstra负载均衡算法,实验结果证明通过本方案设计提供负载均衡服务在“网络胖树拓扑的数据中心网络表现较好。
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2SDN网络及负载均衡技术

2.1SDN网络的概念
SDN被称为软件定义网络是一种优化和简化网络操作的体系结构方式,它将应用与网络服务、设备之间的交互进行更紧密的连接在一起,不论它们是物理的还是虚拟化的。目前来临的SDN浪潮中,开发网络基金会标准化组织是潮流的引领者,提出并倡导基于OpenFlow的网络架构首次向业界全面系统的阐述了SDN的重要特性,因此成为当前SDN发展的重要基础。

2.1SDN特征与优势
SDN是起源于美国斯坦福大学实验室的研究项目的技术,其核心技术OpenFlow通过将路由器和交换机中的控制平面分离出数据平面,这个控制平面是开放的,并且受到集中控制,同时将命令和逻辑发送回硬件的数据平面。从而实现了网络流量的灵活控制,为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。
它具有以下特征:
1.简单化,可以实现中心控制,可以使得很多复杂的协议处理得到简化。
2.快速部署与维护。
3.灵活扩展,从一个机柜大的网络还可以扩展到像大的运营商的网络,也可以从一个控制器得到控制。
4.开放性,因OpenFlow是其重要的组成部分,其控制平面是开放的,可以使用户有更多的选择自定义网络节省他的投资,使用户选择多家设备共存,打破垄断。
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3SDN网络负载均衡路由的研究............13
3.1Mininet仿真平台...........13
3.1.1Mininet概述............13
4SDN网络负载均衡的实现.........21
4.1路由算法实现......21
5功能分析与测试........42
5.1和远程控制器内置APP的连接.........42
5.2注册服务器......42

5功能分析与测试

5.1和远程控制器内置APP的连接
控制器绑定的地址可以在该应用APP里设置,包括端口等参数,如图31所示,和远程控制器建立连接,监听端口为9999。该应用使用c#开发,内置APP模块为JAVA开发。

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6总结和展望

6.1本文的工作总结
本文主要研究基于“胖树拓扑”的数据中心实现负载均衡问题,深入研究了现有支持OpenFlow的负载均衡,课题主要功能是实现服务器群组的负载均衡系统,解决在降低成本的情况下按需开发基于业务的负载均衡系统。利用新型网络架构下的优势,实现可灵活扩展的应用。具体的工作如下:
第一,通过对集群系统和目前的研究现状进行了介绍,描述了常用集群系统负载均衡的优点和缺点,包括论文需要着手做的工作及论文整体的结构安排。通过查阅资料,学习并了解SDN新型网络架构下的新概念、新技术。深入研究并使用了相关实现负载均衡必须要掌握的技术,比如Mininet平台、Floodnight控制器和网络结构环境的搭建工作。比较并分析了负载均衡的分类,主要包括两类:静态负载均衡和动态负载均衡。
第二,通过对各种算法的研究,并对其中Dijkstra进行了更详细的分析与设计,主要用在SDN网络中链路的查找。当服务器选中时,需要使用该算法进行加权选出最优路径。提出了系统的框架结构并且给出了系统功能的实现。
第三,根据设计的方案和系统设计框架,针对SDN网络下负载均衡的实现开发了友好的APP客户端,通过了开发的调试的工作,细致的总结了采用这种方案的多个优点。最后本文给出了已开发的客户端与远程控制器通信的截图,包括APP通信的建立与网络控制器传输数据,同时也给出了负载均衡验证的相关描述。
参考文献（略）