OpenFIow分布式多控制器设计与实现.pdfVIP

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2013电力行业信息化年会论文集 OpenFIow分布式多控制器设计与实现 吴舜,苏丹,吴佳。李坤,杜剑雯。聂正璞 (国网冀北电力有限公司信通分公司北京100053) 摘 要:近年来出现的OpenFlow给网络尤其是云数据中心网络的构建提供了崭新的网络和路由技术。为了解 决单控制器模型可能出现的瓶颈问题,提出了多控制器的设计方案。分析、比较了单控制器和多控制器的性能 差异。揭示了单控制器的瓶颈问题;给出了多控制器方案中各自治域中的链路发现策略,阐述了如何根据已发 现的链路,生成相应的逻辑拓扑;设计并实现了域内和域间的选路算法,并提出了实现时提高效率的优化方案。 测试结果验证了设计的有效性。 关键词:OpenFlow;路由;自治域;多控制器 自治域,每个自治域都由一个控制器单独控制和管理, 1 引言 这使得网络管理员可以在网络中配置任意数量的控制 器以满足性能需要。这种采用自治域的方式,可以大大 OpenFlowll.2】技术可以自然地、非常好地支持云数据 中心的网络动态调整、虚拟机分配与迁移、带宽保证以 减小控制器之间的通信开销,每个控制器只需要关心 及其他QoS保证、灵活的路由控制、防火墙和负载均衡 自己管理范围内的交换机及链路信息,不用知道其他 等。为云数据中心尤其是大型云数据中心的构建和运 域的信息。 维提供了强大的技术支持。 为了适应基于自治域的分布式多控制器,本文在 单控制器的选路和转发策略上做出了修改,提出了域 在OpenFlow体系中,单控制器方式实现简单,但如 果网络规模迅速扩大.整个网络完全依赖于一个单一 内和域间的选路方案。基本的思想是域内通信使用单 的控制器可能会产生以下几个问题:第一。流向单一控 播.域间通信使用广播。 制器的控制流量会随着交换机数目的增长而增长,而 至于自治域间的通信【4】,每个自治域都需至少要有 单一控制器和交换机之间的带宽是有限的;第二,如果 一台网关交换机.它们与一般的交换机没有什么不同, 网络很大.无论控制器放到哪里,总会有一些交换机遭 只不过会维护一条连接到其他自治域的广播链路。 受长时间的流表建立时延。从而大大降低数据平面的 2 问题描述 转发速率:第三,由于整个系统的性能受控制器处理能 力的约束.而单一控制器的性能有限,随着网络规模的 一个数据分组在OpenFlow网络中的历程【5|6】如下: 扩大.最终单一控制器会难以应付。 该分组从某一主机(host)出发,到达与这个主机直连的 本文提出了一种基于自治域【3】的分布式多控制器 交换机之后。交换机查询自己的流表(flowtable),发现 设计方案。如图l所示,本方案将原网络分成了若干个 没有与该分组目的地址相对应的流(flowentry),它便会 图1 多控制器网络体系结构 63 2013电力行业信息化年会论文集 询问与这个交换机直接相连的控制器.向它发送一条 个自治域的所有强连通分支。强连通分支之间的选路 策略与域间的选路策略一致。也就是说,就算要路由的 含有分组信息的packet.in消息。控制器收到packet.in 消息之后。查询整个网络拓扑,找到与该分组源、目的 源和目的地址都在同一个自治域内,如果它们分属

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