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軟件定義網(wǎng)絡(luò)中面向時延和負載的多控制器放置策略

史久根 謝熠君 孫立 郭勝 劉雅麗

史久根, 謝熠君, 孫立, 郭勝, 劉雅麗. 軟件定義網(wǎng)絡(luò)中面向時延和負載的多控制器放置策略[J]. 電子與信息學報, 2019, 41(8): 1869-1876. doi: 10.11999/JEIT181053
引用本文: 史久根, 謝熠君, 孫立, 郭勝, 劉雅麗. 軟件定義網(wǎng)絡(luò)中面向時延和負載的多控制器放置策略[J]. 電子與信息學報, 2019, 41(8): 1869-1876. doi: 10.11999/JEIT181053
Jiugen SHI, Yijun XIE, Li SUN, Sheng GUO, Yali LIU. Multi-controller Placement Strategy Based on Latency and Load in Software Defined Network[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(8): 1869-1876. doi: 10.11999/JEIT181053
Citation: Jiugen SHI, Yijun XIE, Li SUN, Sheng GUO, Yali LIU. Multi-controller Placement Strategy Based on Latency and Load in Software Defined Network[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(8): 1869-1876. doi: 10.11999/JEIT181053

軟件定義網(wǎng)絡(luò)中面向時延和負載的多控制器放置策略

doi: 10.11999/JEIT181053
基金項目: 國家重大科學儀器設(shè)備開發(fā)專項(2013YQ030595)
詳細信息
    作者簡介:

    史久根:男,1963年生,副教授,研究方向為嵌入式系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

    謝熠君:男,1995年生,碩士生,研究方向為軟件定義網(wǎng)絡(luò)、控制器放置和嵌入式系統(tǒng)

    孫立:男,1993年生,碩士生,研究方向為軟件定義網(wǎng)絡(luò)、路由多播和嵌入式系統(tǒng)

    郭勝:男,1993年生,碩士生,研究方向為軟件定義網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)虛擬化和規(guī)則放置

    劉雅麗:女,1996年生,碩士生,研究方向為軟件定義網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)虛擬化和規(guī)則緩存

    通訊作者:

    謝熠君 2017110977@mail.hfut.edu.cn

  • 中圖分類號: TP393.3

Multi-controller Placement Strategy Based on Latency and Load in Software Defined Network

Funds: The National Major Scientific Instruments Development Project (2013YQ030595)
  • 摘要: 在多控制器管理的軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)中,時延和負載是控制器放置問題(CPP)要考慮的重要因素。該文以降低控制器之間的傳播時延、流請求的傳播時延和排隊時延、均衡控制器間負載為目標,提出一種控制器放置及動態(tài)調(diào)整的策略,其中包括用于初始控制器放置的負載均衡算法(BCRA)和遺傳算法(GA),用于動態(tài)調(diào)整控制器負載的在線調(diào)整算法(ADOA)。以上算法均考慮網(wǎng)絡(luò)連通性。仿真結(jié)果表明:在初始控制器放置時,在保證流請求的傳播時延、排隊時延和控制器傳播時延較低的情況下,BCRA部署在中小型網(wǎng)絡(luò)中時,其負載均衡性能與GA相近且優(yōu)于k-center和k-means算法;GA部署在大型網(wǎng)絡(luò)中時,與BCRA, k-center和k-means算法相比,使得負載均衡率平均提高了49.7%。在動態(tài)情況下,與現(xiàn)有動態(tài)調(diào)整算法相比,ADOA可以保證較低排隊時延和運行時間的同時,仍能使負載均衡參數(shù)小于1.54。
  • 圖  1  OS3E網(wǎng)絡(luò)中的性能指標

    圖  2  IRIS網(wǎng)絡(luò)中的性能指標

    圖  3  動態(tài)調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)排隊時延

    圖  4  動態(tài)調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)負載均衡情況

    圖  5  動態(tài)調(diào)整后控制器數(shù)量

    圖  6  算法運行時間

    表  1  BCRA算法

     算法1 BCRA算法
     輸入:圖$G(V,E)$, ${\lambda _{i,j}}$, ${\rm{Cons}}$, ${\rm{C}}{{\rm{A}}_{{\rm{cons}}}}$, $C\;$//${\rm{C}}{{\rm{A}}_{{\rm{cons}}}}$, $C\;$都是空集
     輸出:$F$的值,控制器集合$C$和子網(wǎng)集合${\rm{C}}{{\rm{A}}_{{\rm{cons}}}}$
     (1) 計算各個節(jié)點的度$D$; //步驟(1)~步驟(10)是網(wǎng)絡(luò)劃分階段;
     (2) 計算$k = \sum\nolimits_{j = 1}^n {{\lambda _j}} /{\rm{LCPmax}}$; //${\lambda _j}$表示第$j$個交換機流量,${\rm{LCPmax}}$表示最大負載;
     (3) while $\left| C\, \right| < k$
     (4) 如果算法第1次執(zhí)行,則選擇度最大的節(jié)點${\rm{Cons}}$作為控制器節(jié)點;否則,從剩余節(jié)點中找到度最大的節(jié)點并組成集合,再從該集
    合中選擇距離當前控制器節(jié)點最近的點${\rm{Cons}}$作為新的控制器節(jié)點;
     (5) 將節(jié)點${\rm{Cons}}$加入控制器集合$C$;
     (6) while ${\rm{LC}}{{\rm{P}}_{{\rm{cons}}}} < {\mu _{{\rm{cons}}}}$//基于${\rm{Con}}$使用廣度優(yōu)先搜索方法構(gòu)建樹;
     (7) 選擇離${\rm{Con}}$最近且未被分配的節(jié)點$j$,將其加入${\rm{C}}{{\rm{A}}_{{\rm{cons}}}}$;
     (8) end while
     (9) end while
     (10) 找到每個控制器對應的交換機集合$\left\{ {{\rm{C}}{{\rm{A}}_{{\rm{cons}}}}} \right\} ,{\rm{cons}} \in C\;$,計算$F\;$的值并記為${\rm{Fold}}$;
     (11) while ${\rm{BL}} - 1 > \xi $//$\xi $是一個極小值,步驟(11)—步驟(19)是子網(wǎng)調(diào)整階段;
     (12) 找到負載最大的控制器${\rm{Cons}}$的子網(wǎng),并計算子網(wǎng)內(nèi)的邊界交換機與相鄰控制器之間的距離;
     (13) 預先計算將距離最小的交換機分配給相鄰控制器后的$F$的值,并標記為${\rm{Fnew}}$;
     (14) if ${\rm{Fnew}} \le {\rm{Fold}}$
     (15) 將距離最小的交換機分配給相鄰控制器,并令${\rm{Fold = Fnew}}$;
     (16) 更新交換機集合$\left\{ {{\rm{C}}{{\rm{A}}_{{\rm{cons}}}}} \right\}$并計算$\sum\nolimits_{j \in {\rm{C}}{{\rm{A}}_{{\rm{cons}}}}} {\lambda _{{\rm{cons}},j}^{}} $;
     (17)  end if
     (18) $F = {\rm{Fold}}$;
     (19) end while
     (20) 輸出$F,C,\left\{ {{\rm{C}}{{\rm{A}}_{{\rm{cons}}}}} \right\}$
    下載: 導出CSV

    表  2  BLA算法

     算法2 BLA算法
     輸入:圖$G(V,E)$, ${\lambda _{i,j}}$, ${\mu _i}$, ${\rm{CA}}$, $C\,$//${\rm{CA}}$是空集
     輸出:適應度函數(shù)值$F$
     (1) for $i \in C$
     (2) 選擇節(jié)點$j$,其滿足離控制器$i$最近且未被標記;
     (3) if $\sum\nolimits_{j \in {\rm{C}}{{\rm{A}}_i}} {{\lambda _{i,j}}} < {\mu _i}$
     (4) 將節(jié)點$j$加入${\rm{C}}{{\rm{A}}_i}$;
     (5) end if
     (6) end for
     (7) 找到每個控制器對應的交換機集合$\left\{ {{\rm{C}}{{\rm{A}}_i}} \right\} ,i \in C\,$,計算
    $F\,$的值并記為${\rm{Fold}}$;
     (8) 接著調(diào)用BCRA的子網(wǎng)調(diào)整階段算法;//即算法1的步
    驟(11)—步驟(19);
     (9) 輸出$F$
    下載: 導出CSV

    表  3  ADOA算法

     算法3 ADOA算法
     輸入:${\rm{C}}{{\rm{A}}_i}$, ${\lambda _{i,j}}$, ${\mu _i}$, $C$, ${\rm{LC}}{{\rm{P}}_i}^{}$, $D$
     輸出:${\rm{C}}{{\rm{A}}_{i,o}}$
     (1) while ${\rm{LC}}{{\rm{P}}_i}$改變并且${\rm{T}}{{\rm{q}}_i} > {\rm{Tqmax}}$
     (2) 選擇當前子網(wǎng)中度最大的節(jié)點$o$作為從控制器;
     (3) for $j \in {\rm{C}}{{\rm{A}}_i}$
     (4) 如果${\rm{LC}}{{\rm{P}}_o} > {\rm{LC}}{{\rm{P}}_i}$,則跳出當前循環(huán)并轉(zhuǎn)入步驟2;
     (5) if 相對于控制器$i$,節(jié)點$j$離控制器$o$近;
     (6) 預先計算將$j$分配給$o$后的${\rm{T}}{{\rm{q}}_o}$;
     (7) 如果${\rm{T}}{{\rm{q}}_o} < {\rm{Tqmax}}$,則令$j \in {\rm{C}}{{\rm{A}}_{i,o}}$且$j \notin {\rm{C}}{{\rm{A}}_i}$;
     (8) end if
     (9) end for
     (10) end while
     (11) 輸出${\rm{C}}{{\rm{A}}_{i,o}}$
    下載: 導出CSV
  • HELLER B, SHERWOOD R, and MCKEOWN N. The controller placement problem[J]. ACM SIGCOMM Computer Communication Review, 2012, 42(4): 473–478. doi: 10.1145/2377677.2377767
    LANGE S, GEBERT S, ZINNER T, et al. Heuristic approaches to the controller placement problem in large scale SDN networks[J]. IEEE Transactions on Network and Service Management, 2015, 12(1): 4–17. doi: 10.1109/TNSM.2015.2402432
    ZHANGA Bang, WANG Xingwei, and HUANG Min. Multi-objective optimization controller placement problem in internet-oriented software defined network[J]. Computer Communications, 2018, 123: 24–35. doi: 10.1016/j.comcom.2018.04.008
    JALILI A, KESHTGARI M, and AKBARI R. Optimal controller placement in large scale software defined networks based on modified NSGA-II[J]. Applied Intelligence, 2018, 48(9): 2809–2823. doi: 10.1007/s10489-017-1119-5
    HU Ying, LUO Tao, BEAULIEU N C, et al. The energy-aware controller placement problem in software defined networks[J]. IEEE Communications Letters, 2017, 21(4): 741–744. doi: 10.1109/LCOMM.2016.2645558
    SALLAHI A and ST-HILAIRE M. Optimal model for the controller placement problem in software defined networks[J]. IEEE Communications Letters, 2015, 19(1): 30–33. doi: 10.1109/LCOMM.2014.2371014
    JIMÉNEZ Y, CERVELLÓ-PASTOR C, and GARCÍA A. On the controller placement for designing a distributed SDN control layer[C]. 2014 IFIP Networking Conference, Trondheim, Norway, 2014: 1–9. doi: 10.1109/IFIPNetworking.2014.6857117.
    YAO Guang, BI Jun, LI Yuliang, et al. On the capacitated controller placement problem in software defined networks[J]. IEEE Communications Letters, 2014, 18(8): 1339–1342. doi: 10.1109/LCOMM.2014.2332341
    HUQUE M T I U, SI Weisheng, JOURJON G, et al. Large-scale dynamic controller placement[J]. IEEE Transactions on Network and Service Management, 2017, 14(1): 63–76. doi: 10.1109/TNSM.2017.2651107
    SOOD K and XIANG Yong. The controller placement problem or the controller selection problem?[J]. Journal of Communications and Information Networks, 2017, 2(3): 1–9. doi: 10.1007/s41650-017-0030-x
    WANG Guodong, ZHAO Yanxiao, HUANG Jun, et al. An effective approach to controller placement in software defined wide area networks[J]. IEEE Transactions on Network and Service Management, 2018, 15(1): 344–355. doi: 10.1109/TNSM.2017.2785660
    高先明, 王寶生, 鄧文平, 等. SDN網(wǎng)絡(luò)中控制器放置問題綜述[J]. 通信學報, 2017, 38(7): 155–164. doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2017136

    GAO Xianming, WANG Baosheng, DENG Wenping, et al. Survey of controller placement problem in software defined network[J]. Journal on Communications, 2017, 38(7): 155–164. doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2017136
    WANG Tao, LIU Fangming, and XU Hong. An efficient online algorithm for dynamic SDN controller assignment in data center networks[J]. IEEE/ACM Transactions on Networking, 2017, 25(5): 2788–2801. doi: 10.1109/TNET.2017.2711641
    HU Tao, GUO Zehua, YI Peng, et al. Multi-controller based software-defined networking: A survey[J]. IEEE Access, 2018, 6: 15980–15996. doi: 10.1109/ACCESS.2018.2814738
    WANG Guodong, ZHAO Yanxiao, HUANG Jun, et al. On the data aggregation point placement in smart meter networks[C]. The 26th International Conference on Computer Communication and Networks, Vancouver, Canada, 2017: 1–6. doi: 10.1109/ICCCN.2017.8038499.
    史久根, 邾偉, 賈坤滎, 等. 軟件定義網(wǎng)絡(luò)中基于負載均衡的多控制器部署算法[J]. 電子與信息學報, 2018, 40(2): 455–461. doi: 10.11999/JEIT170464

    SHI Jiugen, ZHU Wei, JIA Kunying, et al. Multi-controller deployment algorithm based on load balance in software defined network[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2018, 40(2): 455–461. doi: 10.11999/JEIT170464
    WANG Guodong, ZHAO Yanxiao, HUANG Jun, et al. A K-means-based network partition algorithm for controller placement in software defined network[C]. 2016 IEEE International Conference on Communications, Kuala Lumpur, Malaysia, 2016: 1–6. doi: 10.1109/ICC.2016.7511441.
    BARI M F, ROY A R, CHOWDHURY S R, et al. Dynamic controller provisioning in software defined networks[C]. The 9th International Conference on Network and Service Management, Zurich, Switzerland, 2013: 18-25. doi: 10.1109/CNSM.2013.6727805.
  • 加載中
圖(6) / 表(3)
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出版歷程
  • 收稿日期:  2018-11-20
  • 修回日期:  2019-04-09
  • 網(wǎng)絡(luò)出版日期:  2019-04-23
  • 刊出日期:  2019-08-01

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