软件定义网络中的分布式控制器系统优化研究

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2、不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担学位论文作者签名：曰期：么年么月方曰————————————————————————————软件定义网络中的分布式控制器系统优化研究————————————————————————————OptimizationoftheDistributedControllerSysteminSoftwareDefinedNetworks——

3、——————————作者姓名：付韬专业名称：计算机系统结构研究方向：软件定义网络指导教师：胡亮教授学位类别：工学博士培养单位：计算机科学与技术学院论文答辩日期：2016年12月2日授予学位日期：年月日论文评阅人：答辩委员会组成：姓名职称工作单位姓名职称工作单位盲审专家副高级西安交通大学主席许进教授北京大学盲审专家正高级中国科学院计委员孔俊教授东北师范大学算技术研究所黄岚教授吉林大学盲审专家正高级中国科学院计王生生教授吉林大学算机网络信息杨永健教授吉林大学中心刘淑芬教授吉林大学摘要摘要软件定义网络中的分布

4、式控制器系统优化研究软件定义网络是近年来计算机通讯领域中备受学术界和产业界关注的技术，在数据中心网络、无线网络等环境下均有大量的研究和产品涌现。它的核心创新在于通过数控分离产生的可编程性，这一特性直接带来了网络管理的变革，使得网络能够根据程序员编写的策略自动灵活改变。软件定义网络为研究人员和网络管理人员实验新的网络协议和进行其他创新提供了良好的基础。在软件定义网络中，从转发设备分离出来的控制逻辑被集中到了控制器（也称作网络操作系统）上，网络管理工作的重要性使得控制器的研究工作在近年来十分活跃。随着网络规

5、模的不断扩大，分布式控制器将会成为未来软件定义网络的必然选择，也因此涌现出大量架构各异的分布式控制器方案。其中，在实现控制器物理上的多节点分布后，需要对资源进行优化以实现多资源的平衡管理、减少不必要的控制器实例开销，只有实现资源的综合调度才能让分布式控制器作为网络操作系统有效管理网络的行为和状态。本文对现有的分布式控制器架构进行了系统地分析并建立了分布式系统中各种资源开销的模型，以此为基础提出了一套完整的分布式控制器优化方案，充分利用软件定义网络的可编程性实现系统资源的合理利用。该方案由控制器网络视图管

6、理和应用管理两部分构成，完成了对分布式控制器的整体优化。具体的优化工作立足于弹性变化的分布式控制器，结合存储开销、计算开销、信息同步开销和系统响应时间制定合理的优化策略。经过优化后，分布式控制器能够更加有效地根据网络实时状态进行策略的制定与执行。本文提出的SDN分布式控制器优化方案通过大量实验证实了有效性，进而通过大量对比试验探究了优化策略的有效时间及对优化策略进行重新计算的触发条件。最后，本文对未来的工作进行了设想，提出了进一步的研究方向。关键词：软件定义网络，分布式控制器，Openflow，系统优化

7、，网络视图IAbstractAbstractOptimizationoftheDistributedControllerSysteminSoftwareDefinedNetworksSoftwareDefinedNetworks(SDN)drawalotofattentionfrombothindustryandacademy,andthushavesubstantiallybroadenedSDNresearchesandproducts.ThekeycharacteristicofSDNisprog

8、rammabilitybythevirtueofseparatingcontrolandforwardfunctions.Withtheprogrammablecontrolplane,SDNachievesanencouragingimprovementonnetworkmanagement.Programmersareabletodesignnetworkstrategies,andSDNbenefitsfromadjustingnet