基于FPGA的SDN多控制器負載均衡方法研究與實現(xiàn)
發(fā)布時間：2020-12-08 07:58
近十年來,網(wǎng)絡技術不斷革新發(fā)展,網(wǎng)絡在人們生活中所占用的比率越來越大,網(wǎng)絡購物、在線辦公、遠程視訊和移動支付等已成為人們的日常。然而,高速發(fā)展的網(wǎng)絡在給生活帶來便利的同時,對網(wǎng)絡性能的需求也隨之增加。傳統(tǒng)網(wǎng)絡的靜態(tài)架構分散且復雜,其局限性無法滿足新興網(wǎng)絡技術的需求。SDN技術通過將網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的轉發(fā)過程（數(shù)據(jù)平面）與路由過程（控制平面）分離,促進網(wǎng)絡管理,并通過編程實現(xiàn)高效的網(wǎng)絡配置,降低了對網(wǎng)絡設備的硬性需求。由于單一控制器的SDN網(wǎng)絡難以滿足大規(guī)模網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的傳輸,因而基于多控制器的分布式SDN網(wǎng)絡架構成為當前領域的研究熱點之一�；诙嗫刂破鞯姆植际絊DN網(wǎng)絡提高了網(wǎng)絡的靈活性并實現(xiàn)了網(wǎng)絡的可拓展,但也面臨著負載均衡性的問題。通過交換機遷移的方法可以在一定程度上改善控制平面負載不均衡的問題。然而現(xiàn)有的交換機遷移方案大多是在控制平面中軟件實現(xiàn),這使得在算法在運行時會在控制器中產(chǎn)生額外的負載,同時將算法結果發(fā)送至每個控制器以及進行拓撲同步時會產(chǎn)生較多的通信開銷。針對該問題,本文設計一種基于FPGA的交換機遷移算法。論文的創(chuàng)新性工作包括:1)針對軟件定義網(wǎng)絡（SDN）中子域控制器存在負載均衡...
【文章來源】：桂林電子科技大學廣西壯族自治區(qū)
【文章頁數(shù)】：52 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
§1.1 課題研究背景
§1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
§1.2.2 SDN多控制器
§1.2.2 最短路徑算法
§1.3 研究目標與內(nèi)容
§1.4 論文的組織結構
第二章 相關技術
§2.1 NetMagic平臺概述
§2.2 NetMagic08 平臺架構
§2.3 NetMagic工作模式
§2.4 NetMagic開發(fā)流程
§2.5 UM用戶模塊及其關鍵技術
§2.5.1 UM報文處理流程
§2.5.2 軟件訪問控制技術
§2.5.3 UM接口時序及局部總線技術
§2.5.4 內(nèi)部數(shù)據(jù)包格式
§2.6 基于FPGA的多控制器協(xié)同模型
§2.6.1 動態(tài)資源協(xié)調平面存儲器
§2.6.2 基于FPGA的 SDN交換機
§2.7 本章小結
第三章 基于FPGA的交換機遷移算法
§3.1 交換機遷移算法模型構建
§3.2 算法描述
§3.2.1 遷出域及遷移交換機選取
§3.2.2 編碼與初始化
§3.2.3 選擇運算
§3.2.4 交叉與變異運算
§3.2.5 隨機數(shù)的生成
§3.3 算法實現(xiàn)
§3.4 實驗與結果分析
§3.5 本章小結
第四章 基于FPGA的最短路徑算法實現(xiàn)
§4.1 最短路徑算法概述
§4.1.1 Dijkstra算法
§4.1.2 Bellman-Ford算法
§4.1.3 Floyd-Warshall算法
§4.1.4 A*算法
§4.2 基于FPGA的 Floyd算法實現(xiàn)
§4.3 實驗與結果分析
§4.3.1 功能驗證
§4.3.2 性能測試
§4.4 本章小結
第五章 總結與展望
§5.1 主要工作總結
§5.2 未來研究工作展望
參考文獻
致謝
作者在攻讀碩士期間主要研究成果
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于回溯蟻群-粒子群混合算法的多點路徑規(guī)劃[J]. 劉麗玨,羅舒寧,高琰,陳美妃. 通信學報. 2019(02)
[2]SDN網(wǎng)絡測量技術綜述[J]. 張恒,蔡志平,李陽. 中國科學:信息科學. 2018(03)
[3]基于定向加權A~*算法的自主移動機器人路徑規(guī)劃[J]. 張超超,房建東. 計算機應用. 2017(S2)
[4]一種基于多SDN控制器的交換機遷移機制[J]. 李婉,沈蘇彬,吳振宇. 計算機技術與發(fā)展. 2018(01)
[5]SDN中基于過程優(yōu)化的交換機競爭遷移算法[J]. 胡濤,張建輝,孔維功,楊森,曹路佳. 通信學報. 2017(08)
[6]軟件定義網(wǎng)絡中基于時延的Floyd算法[J]. 熊向峰,曹東,趙欣,許進,胡燕. 光通信研究. 2017(04)
[7]基于多目標優(yōu)化的軟件定義網(wǎng)絡負載均衡方案[J]. 劉必果,束永安,付應輝. 計算機應用. 2017(06)
[8]基于地理坐標和軌跡數(shù)據(jù)的路徑推薦方法[J]. 蔣仲安,王明,陳雅. 通信學報. 2017(05)
[9]基于Floyd算法的多重最短路問題的改進算法[J]. 左秀峰,沈萬杰. 計算機科學. 2017(05)
[10]綜合導航網(wǎng)格模型及其在智慧旅游尋徑中的應用[J]. 朱慶,王燁萍,張駿驍,陳崇泰,曹振宇. 西南交通大學學報. 2017(01)
碩士論文
[1]基于NetMagic網(wǎng)絡拓撲發(fā)現(xiàn)的研究[D]. 廖飛.湖南工業(yè)大學 2014
本文編號：2904745
【文章來源】：桂林電子科技大學廣西壯族自治區(qū)
【文章頁數(shù)】：52 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
§1.1 課題研究背景
§1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
§1.2.2 SDN多控制器
§1.2.2 最短路徑算法
§1.3 研究目標與內(nèi)容
§1.4 論文的組織結構
第二章 相關技術
§2.1 NetMagic平臺概述
§2.2 NetMagic08 平臺架構
§2.3 NetMagic工作模式
§2.4 NetMagic開發(fā)流程
§2.5 UM用戶模塊及其關鍵技術
§2.5.1 UM報文處理流程
§2.5.2 軟件訪問控制技術
§2.5.3 UM接口時序及局部總線技術
§2.5.4 內(nèi)部數(shù)據(jù)包格式
§2.6 基于FPGA的多控制器協(xié)同模型
§2.6.1 動態(tài)資源協(xié)調平面存儲器
§2.6.2 基于FPGA的 SDN交換機
§2.7 本章小結
第三章 基于FPGA的交換機遷移算法
§3.1 交換機遷移算法模型構建
§3.2 算法描述
§3.2.1 遷出域及遷移交換機選取
§3.2.2 編碼與初始化
§3.2.3 選擇運算
§3.2.4 交叉與變異運算
§3.2.5 隨機數(shù)的生成
§3.3 算法實現(xiàn)
§3.4 實驗與結果分析
§3.5 本章小結
第四章 基于FPGA的最短路徑算法實現(xiàn)
§4.1 最短路徑算法概述
§4.1.1 Dijkstra算法
§4.1.2 Bellman-Ford算法
§4.1.3 Floyd-Warshall算法
§4.1.4 A*算法
§4.2 基于FPGA的 Floyd算法實現(xiàn)
§4.3 實驗與結果分析
§4.3.1 功能驗證
§4.3.2 性能測試
§4.4 本章小結
第五章 總結與展望
§5.1 主要工作總結
§5.2 未來研究工作展望
參考文獻
致謝
作者在攻讀碩士期間主要研究成果
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于回溯蟻群-粒子群混合算法的多點路徑規(guī)劃[J]. 劉麗玨,羅舒寧,高琰,陳美妃. 通信學報. 2019(02)
[2]SDN網(wǎng)絡測量技術綜述[J]. 張恒,蔡志平,李陽. 中國科學:信息科學. 2018(03)
[3]基于定向加權A~*算法的自主移動機器人路徑規(guī)劃[J]. 張超超,房建東. 計算機應用. 2017(S2)
[4]一種基于多SDN控制器的交換機遷移機制[J]. 李婉,沈蘇彬,吳振宇. 計算機技術與發(fā)展. 2018(01)
[5]SDN中基于過程優(yōu)化的交換機競爭遷移算法[J]. 胡濤,張建輝,孔維功,楊森,曹路佳. 通信學報. 2017(08)
[6]軟件定義網(wǎng)絡中基于時延的Floyd算法[J]. 熊向峰,曹東,趙欣,許進,胡燕. 光通信研究. 2017(04)
[7]基于多目標優(yōu)化的軟件定義網(wǎng)絡負載均衡方案[J]. 劉必果,束永安,付應輝. 計算機應用. 2017(06)
[8]基于地理坐標和軌跡數(shù)據(jù)的路徑推薦方法[J]. 蔣仲安,王明,陳雅. 通信學報. 2017(05)
[9]基于Floyd算法的多重最短路問題的改進算法[J]. 左秀峰,沈萬杰. 計算機科學. 2017(05)
[10]綜合導航網(wǎng)格模型及其在智慧旅游尋徑中的應用[J]. 朱慶,王燁萍,張駿驍,陳崇泰,曹振宇. 西南交通大學學報. 2017(01)
碩士論文
[1]基于NetMagic網(wǎng)絡拓撲發(fā)現(xiàn)的研究[D]. 廖飛.湖南工業(yè)大學 2014
本文編號：2904745
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