数据中心网络负载均衡与容错研究

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1、ADissertationSubmittedtoZhejiangUniversityfortheDegreeofMasterofEngineering⑧TITLE：ResearchonLoadBalancingandFault．ToleranceofDataCenterNetworkAuthor：Supervisor：Subject：College：SubmittedDate：丛鱼鳗h，2Q!垒独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝婆太鲎或

2、其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝婆盘鲎有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫捕等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日浙江大学硕士学位论文摘要云计算时代数据量的迅猛增长，从可扩展性、可

3、用性和安全性等多个方面对数据中心提出了新的挑战，以满足数据量增长的高运算能力和强存储能力的要求。而随着高速、低延时、大规模数据中心网络的部署，数据中心网络中的很多问题也开始显现出来，如数据中心网络体系结构的设计、负载均衡、容错等。由于传统网络的分布式特性，以前数据中心网络的负载均衡和容错往往只考虑网络局部的性能，并不能达到全局最优。为了能更好地实现数据中心网络的负载均衡和容错，需从全网的角度来考虑这些问题。本文介绍了软件定义网络(SDN)，分析和研究了现有数据中心网络负载均衡和容错方法的不足，提出把软件定义网络的思想用于数据中心网络，以获得整个数据中心网络的视图，并根据此视图来实现负载均衡和

4、容错，从而弥补现有的数据中心网络无法从全局的角度实现负载均衡和容错的缺点。其次，本文基于数据中心网络流量的特点以及SDN控制器的集中控制特性，对数据中心网络的负载均衡和容错进行了研究，提出了基于大流的负载均衡算法LFLB和基于多路径的容错算法MPFT。LFLB算法根据SDN控制器中的网络拓扑信息、控制器定时收集到的各个流的信息为网络中的大流选择互不冲突的路径来达到全网的负载均衡，MPFT算法根据SDN控制器中的网络拓扑和链路利用率等信息为受故障影响的流选择绕过故障的路径。两个算法都基于SDN控制器中的全网视图，考虑了整个网络的状态，因此能更好地实现数据中心网络的负载均衡和容错。最后，本文设计

5、了实验场景，对LFLB和MPFT算法进行了验证。实验结果表明，它们能提高数据中心网络的对分带宽和吞吐量。关键词：数据中心网络，软件定义网络，OpenFlow，负载均衡，容错浙江大学颐士学位论文AbstractWiththerapidgrowthofcloudcomputingdata，cloudcomputingputsforwardhigherrequirementstodatacenterfromscalability,availabilityandsecurityaspectstomeethighercomputationandstoragecapacityrequiredbylarg

6、eamountofdata．Ontheotherhand，withthedeploymentofhighspeed，lowlatencyandlarge—scaledatacenternetwork，manyproblemshaveemerged，suchasloadbalancingandfaulttolerance．Duetothedistributedcharacteristicsoftraditionalnetwork，previousresearchesonloadbalancingandfaulttoleranceofdatacenternetworkaremostlyfocus

7、ontheperformanceoflocalnetwork，thuscannotachieveglobaloptimal．So，weneedtosolvetheseproblemsfromaglobalperspective．Firstly,thispaperintroducesSoftware-DefinedNetworkingandanalysestheshortcomingsofcurrentload