面向数据分发服务的网络虚拟化技术研究

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nadiazhao
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近年来,随着大数据和云计算等各种新型网络服务的出现,业务类型日益丰富,网络中新增了很多例如VoIP、视频会议等多媒体业务。用户对网络的服务质量(Quality of Service,QoS)的需求日益提高。而传统的网络功能单一,可扩展性差,已经部署的网络架构设备供应商众多,没有统一的标准,因此很难实现统一的配置与管理,并且传统的网络架构复杂,无法完全承载当今发展的新技术。在这种背景下,网络虚拟化技术出现了,而软件定义网络(Software Defined Network,SDN)作为虚拟化的重要成就之一,提出了控制与转发相分离的思想,将复杂的控制逻辑从传统的物理设备中抽离出来,对底层物理设备进行集中的管理与控制,并通过丰富灵活的API为上层应用提供了统一的可编程接口与全局管理视图。SDN的出现,为人们保障业务的QoS提供了新的思路。论文从实际需求出发,将SDN技术引用到实验室虚拟企业网项目中。虚拟企业网中的业务数据包括视频会议、语音、文件传输与DDS(Data Distribution Service,数据分发服务)等,为提高数据的传输效率和网络的资源利用率,本文利用SDN对带宽和时延等网络资源的全局视图,设计并实现了一种基于业务QoS的路由方法(Service QoS-based Routing Method,SQBRM),实现了根据业务对网络资源的需求以及网络状态进行路径的选择,一定程度上保障了业务的QoS,实现了负载均衡。SQBRM还考虑了链路故障的情况,预留备份路径,一定程度上提高了系统的容错性。而DDS作为虚拟企业网中的重要通信模型,采用发布订阅模式进行数据的分发,但是没有考虑主题数据资源的分布以及底层网络的拓扑结构,因此存在单个链路上重复排队发送相同数据的问题,降低了带宽利用率,也增加了数据的排队时延,因此,本文对DDS现有的非集中式发现机制进行改进,提出了一种改进的非集中式发现机制(Improved Decentralized Discovery Mechanism,IDDM),获取网络中主题数据分布信息,为后续研究打基础。在SQBRM的设计与实现中,首先通过SDN控制器获取必要的信息,然后对获取的信息进行处理,分别得到网络拓扑信息、链路带宽信息与链路时延信息,然后根据一定的路径选择策略,计算最优路径,同时预留备份路径。不同于SDN架构中传统的最短路径计算方法,SQBRM结合了业务对带宽与时延的需求,以及当前的网络状态,最终计算出一条满足业务需求的路径,提高了网络的资源利用率。在IDDM的设计与实现中,首先总结当前DDS架构的发现机制,然后介绍提出的改进架构。当前的DDS非集中式发现机制采用RTPS协议,首先进行参与者的发现,然后进行参与者通信实体的发现,在远端与本地的实体匹配成功时交换并记录实体的信息。在整个发现过程中,DDS并不关心匹配失败的实体。基于此,论文对DDS的底层发现模块进行改进,增加对匹配失败的实体的处理,获取其主题信息,从而获取网络中主题数据的分布信息。论文最后利用Mininet仿真工具分别对上述设计与实现的各种功能进行仿真实验,测试了各个模块的正确性。并通过对结果进行分析与总结,证明了论文提出的各方案的优越性与实用性。
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