基于Openflow的多租户网络资源感知与控制技术研究

【摘要】：随着信息技术的快速发展,特别是大数据的出现,企业需要充分利用网络虚拟化技术带来机遇,构建自己的虚拟化平台或租用其他公司提供的虚拟数据中心。多租户共享网络作为一种新兴技术,不仅可以满足企业对数据中心网络的迫切需求,降低其部署和运营成本,还可以极大提高物理网络资源的使用效率。在多个租户的情况下,由于租户上层应用具有多样性,需求随时间、空间而不断变化,网络资源的使用状况变化很大。这都为管理和调度数据中心的资源带来了挑战。为了使得不同用户之间的需求得到满足的同时不会产生彼此的干扰,需要研究虚拟化技术来对有限的物理资源进行逻辑分割。为了更好地分配资源同时确保租户服务得到有效保证,需要我们研究如何对有限及资源进行分配,并且能够按照租户的需求进行及时的调整来提高资源的有效使用率。本文针对多租户的网络虚拟化技术进行研究,具体研究基于Openflow技术的面向多租户的虚拟数据中心网络的设计方案和网络资源感知与控制技术。包括:用户服务类型的建立。多租户网络具有满足虚拟化网络之间的隔离要求、保证每个租户不同的服务质量等要求,本文针对多租户网络的要求,并结合Openflow软件定义网络的特点,建立了基于Openv Switch的服务模型,以保证多租户网络中用户流量的标识、用户服务类型的区分等。多租户条件下路径分配及带宽资源的调度算法。本文基于Openv Switch虚拟交换机互联形成的可用物理网络资源进行抽象,形成虚拟网络层。通过引入包含了租户请求VM的数量N,组内包含VM的个数K,VM与外部通信的带宽需求Inter,VM与VM之间的通信带宽需求Intra以及租户动态变化的参数a的描述接口抽象为:(N,K,Inter,Intra,a)来对网络资源和用户需求进行抽象,进而通过接口进行网络资源的分配,提高了带宽的分配效率。网络资源感知与控制技术。针对多租户网络保证用户服务质量的特点,本文提出基于神经网络的流量感知算法。Openflow控制器实时获取各个用户的分布式状态,通过流量感知算法预测用户的流量,根据预测结果对Openv Switch进行控制。在有限带宽下,保证用户不同服务类型的服务质量。实验结果显示,通过应用我们的流量感知,控制以及分配环路控制能有效的提高网络分配的效率的同时有效的满足用户不同的需求。通过在数据中心网络中,按照我们所提出的算法进行带宽资源的分配,为数据中心网络的多租户带宽分配提供了一种可行的方法。基于Openflow的多租户数据中心网络能够有效隔离租户之间的流量,保证租户的安全通信。本文提出的带宽分配算法,能够提高数据中心网络带宽的利用率,为多个租户合理分配带宽,弹性因子的引进能够适应租户的动态请求。流量感知控制算法通过BP神经网络算法预测流量的变化趋势,能够使得单个租户在向数据中心申请的网络资源总额不变的前提下,最大限度的保证高优先级的服务质量,提高租户的服务的满意度。
【关键词】：多租户网络 数据中心网络 Openflow 流量预测
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP393.07;TP308