基于SDN网络大象流负载均衡算法研究

负载均衡算法是通过对网络中的流量进行调度来提高网络资源利用率,是计算机网络中的一个重要研究方向;针对网络中大象流导致的网络拥塞和老鼠流的排队时延等负载不均衡问题,提出了带宽和时延加权负载均衡(BD-WLB)算法来提高负载均衡性能,综合考虑了大小流之间的流量特征不同,改进了传统算法的路径计算方式;算法通过控制器来获取网络流量和状态信息;然后利用带宽和时延等网络状态参数来为大象流和老鼠流分别计算最优路径;采用P4语言来对数据平面转发流程进行优化处理;实验结果表明,在高负载状态时,BD-WLB算法相比于ECMP算法提高了38.4%的网络吞吐量和41.9%的链路利用率,降低了41.8%的网络时延;使网络资源得到了更好的利用,证明了BD-WLB算法的可行性和有效性。     

基于流量调度的SDN数据中心网络拥塞控制算法

针对采用软件定义网络(SDN)的数据中心网络拥塞的问题,提出一种基于流量调度的数据中心网络拥塞控制算法。当链路发生拥塞时,该算法首先判别拥塞链路中 链路上关键度最大的大流,然后对大流进行重路由计算,选择调度开销最小的流,并进行调度代价计算,最后对调度代价最小的流进行调度。实验结果表明,所提算法能够有效缓解网络拥塞,降低丢包率,提高链路利用率,使得网络性能更为稳定。     

基于差分进化融合蚁群算法的数据中心流量调度机制

针对数据中心网络的传统流量调度方法容易引起网络拥塞及链路负载不均衡等问题,提出了一种差分进化（DE）融合蚁群（ACO）算法（DE-ACO）的动态流量调度机制,对数据中心网络中的大象流调度进行优化。首先,利用软件定义网络（SDN）技术捕获实时网络状态信息并设定流量调度的优化目标;然后,通过优化目标重定义DE算法,计算出多条可用候选路径,作为ACO算法的初始化全局信息素;最后,结合全局网络状态以求得全局最优路径,并重新路由拥堵链路上的大象流。实验结果表明,以在随机通信模式下为例,与等价多路径路由（ECMP）算法和基于蚁群算法的SDN数据中心网络流量调度（ACO-SDN）算法相比,所提算法的平均对分带宽分别提高了29.42%～36.26%和5%～11.51%,降低了网络的最大链路利用率（MLU）,较好地实现了网络负载均衡。     

面向SDN数据中心网络最大概率路径流量调度算法

随着数据中心网络规模的迅速增长,网络带宽利用率低下导致的网络拥塞问题日益突出,通过负载均衡提高数据中心网络链路带宽利用率和吞吐量成为了研究热点.如何结合流量特征、链路状态和应用需求进行流量的合理调度,是实现网络链路负载均衡的关键.针对数据中心突发性强、带宽占用率高的大象流调度问题,提出一种面向SDN数据中心网络最大概率路径流量调度算法,算法首先计算出满足待调度流带宽需求所有路径,然后计算流带宽与路径最小链路带宽之间的带宽比,结合所有路径的带宽比为每一条路径计算路径概率,最后利用概率机制选择路径.算法不仅考虑了流带宽需求和链路带宽使用情况,而且全局地考虑了流调度和链路带宽碎片问题.实验结果表明,最大概率路径调度算法能够有效地缓解网络拥塞,提高带宽利用率和吞吐量,减少网络延迟,从而提高数据中心的整体网络性能和服务质量.     

集成SDN框架的启发式数据流调度算法研究

为了解决光数据中心的流调度问题和最大化云服务供应商的长期收入,提出最小拥塞和服务时间优先MC-STP(Minimum Congestion and Service Time Priority)的调度算法,以及基于拥塞的循环调度CBL(Congestion Based Loop)算法,并将其集成到软件定义网络(SDN)框架,以执行业务流调度和光路重构。其中:MC-STP向服务时间较短的业务流给予较高的优先级,使其先于其他流被容纳;CBL是为了弥补MC-STP的业务流饥饿问题,在计算出业务流的拥塞因子后,通过业务流的拥塞因子选择要调度的流,提供流之间的公平性。仿真结果表明,与端到端的调度算法、离散粒子群调度算法相比,该算法可明显降低拒绝率,提高波长利用率,有效提高云服务供应商的平均收入。     

数据中心网络中基于蚁群算法的动态多路径负载均衡

针对数据中心网络中等价多路径路由算法（equal-cost multi-path routing,ECMP）无法有效调度大象流而导致流量负载不均衡及易造成网络拥塞的问题,提出了一种基于蚁群算法的动态多路径负载均衡（ant colony algorithm based dynamic multipath load balancing,ADMLB）算法。ADMLB算法首先通过控制器获取网络负载信息,同时检测大象流并标记,然后调用改进的蚁群算法,根据大象流所需带宽选择多路径。实验结果表明,与传统的ECMP和现有流调度算法相比,ADMLB算法降低了链路延迟时间,有效提高了链路带宽利用率。     

软件定义数据中心基于残差网络的大象流预测机制

数据中心网络中的流可以分为大象流和老鼠流,预测流类型是实现优化调度各种流的基础,而现有方法在开销、准确性、预测时间等方面都有或多或少的缺点.为此,利用深度学习具有的刻画多维度特征的能力以及软件定义网络(SDN)具有的全局集中控制的优势,提出了边缘预分类+中心精分类两级大象流预测机制.该机制包括以下步骤:首先,利用随...     

SDN数据中心网络基于流分类的负载均衡方案

随着数据中心内的数据流量不断增加,导致网络中部分链路负载过重。传统的ECMP机制由于没有考虑链路状态以及流量特征,因此不再适用数据中心网络。同时ECMP可能会将多条大流映射到同一条路径上,造成大流映射冲突,导致链路瓶颈问题。基于SDN（Software Defined Network）架构提出一种面向Fat-Tree拓扑的动态流量负载均衡机制（Load Balancing based on Flow Classification,LBFC）,同时考虑了链路状态信息与流量特征进行负载均衡。LBFC机制动态调整流分类阈值来判定大流和小流,采用不同的方式为大流和小流选择转发路径,以满足大流和小流不同的传输性能需求。仿真结果表明LBFC机制能够根据网络链路状态以及流量特征动态地判定大流和小流并实现负载均衡,与ECMP、GFF和DLB算法相比,LBFC机制提高了网络吞吐量以及链路利用率,降低了传输时延。     

基于流量特征的流调度策略研究综述

软件定义网络将网络的数据层和控制层相分离,具有可编程性强和全局网络视图的优点,这一优点被越来越多的应用于数据中心网络流调度中。然而,数据中心网络中大象流和老鼠流共存的流量特征是流调度技术的一大挑战。对基于流量特征的流调度策略进行了综述,首先梳理了基于软件定义网络的数据中心网络的理论基础,然后对大象流、老鼠流、大象流与老鼠流三个方面的流调度策略进行了分析和总结,并探讨了相比于传统的流调度技术,在软件定义网络架构下基于流量特征的流调度策略的优势。最后针对目前基于流量特征的流调度技术面临的若干主要问题进行了讨论,指出了下一步的研究方向。     

软件定义网络架构下基于流调度代价的数据中心网络拥塞控制路由算法

针对传统数据中心网络极易发生拥塞的问题,提出了在软件定义网络（SDN）的架构下设计基于流调度代价的拥塞控制路由算法加以解决。首先,进行拥塞链路上的大小流区分,并对所有大流的各条等价路径进行路径开销权重的计算,选择权重最小的路径作为可用调度路径;然后,使用调度后路径开销变化量和流占用带宽比例来共同定义流调度代价;最终选择调度代价最小的流进行调度。仿真结果表明,所提算法能在网络发生拥塞时降低了拥塞链路上的负荷,并且与仅进行流路径选择的拥塞控制算法相比,提高了链路利用率,减少了流传输时间,使得网络链路资源得到更好的利用。     

基于软件定义网络的数据中心网络负载均衡算法研究

针对传统网络的分布式架构使得负载均衡技术难以满足低成本、高灵活性、自适应调整的要求,提出一种基于SDN的数据中心网络负载均衡算法。首先,根据路径当前负载状况和链路负载波动为路径设置了一个权重,并以此作为路径选择依据;其次,设置了一个负载均衡度用于衡量网络负载状况;最后,针对需要调度的流,进一步限定了其流量大小范围,保证了高效的流调度。仿真结果表明,与其他算法相比,所提算法能有效提高网络资源利用率并均衡全网负载。     

基于SDN数据中心网络的时限感知的拥塞控制算法

当前SDN的数据中心发展迅速,针对数据中心网络存在的长短流竞争和TCP Incast引起的短流高延迟问题,提出SDN-D2TCP方案。该方案借助SDN的集中控制优势,利用控制器侦测多对一的网络流通信行为,预测交换机的TCP Incast发生瓶颈,并考虑时延敏感流的特性要求,结合D2TCP的时限感知和显式拥塞通知机制,调整拥塞窗口,增强短流竞争力。通过NS2实验仿真,相较于DCTCP与D2TCP,SDN-D2TCP能够有效降低TCP Incast的发生概率,保证短流低延时。     

混合蚁群优化算法求解卫星数传调度问题

为了求解卫星数传调度问题,提出了混合蚁群优化算法。算法设计了基于任务数传操作的解构造图,提出了基于解构造图的任务调度序列和资源分配序列概率决策模型,采用基于随机加权的混合策略综合利用问题的启发式信息。算法通过基于混沌变异的列信息素向量更新策略增强解构造的多样性,通过具有补偿机制的全局信息素更新策略来保证算法的收敛性。利用STK工具设计了五个调度场景,并利用计算机生成各场景的数传任务。仿真实验结果表明,该算法是可行、有效的,收敛性和解多样性较好。     

数据中心网络中基于SDN的大象流负载均衡的研究

针对数据中心网络中大象流携带大量数据造成网络拥塞和负载不均衡的问题,提出基于SDN(software defined network)的大象流负载均衡(elephant flow load balancing ,EFLB)。当网络负载超过阈值时,控制器利用Openflow特性将检测到的大象流分裂为多个老鼠流,并根据收集的网络拓扑和链路状态动态地计算负载最小的下一跳交换机,确保负载均衡。实验结果表明,相比于等价多路径路算法(equal-cost mulit-path routing ,ECMP),EFLB机制提高网络吞吐量和链路利用率,更好地实现网络负载均衡。     

基于SDN与NDN的卫星网络多约束路由算法

针对NDN卫星网络内容传输时延高、丢包率高且请求命中率低的问题,提出了一种基于SDN与NDN的卫星网络多约束路由算法,并命名为SNMcRA。基于SDN的集中控制与全局视图,通过建立多约束路由模型,将链路多约束信息与蚁群算法相结合以求解满足时延、带宽、丢包率多约束的代价最小路径,由节点在包转发的过程中动态完成转发表FIB和待定请求表PIT的构建。实验结果表明,该算法与DSP算法相比时延降低了35%,带宽利用率提升了29%,丢包率降低了17%,并且在请求命中率方面也具有显著优势。     

基于蚁群算法的遥感影像传输资源调度方法

针对遥感影像数据量大,多用户并发请求造成服务器负载加重,使遥感影像传输效率逐渐降低的问题,提出一种在多线服务器环境下分块调度遥感影像资源的策略。该策略采用改进的蚁群优化(IACO)算法,通过引入一个线路等待因子γ动态选择当前最优的线路进行传输,从而提高传输效率。对IACO、ACO、Max-min、Min-min和Random算法进行了对比实验,IACO算法在客户端的任务完成时间和服务器端的执行时间与其他算法相比均是最少的,且随着任务数目的增加,效果更明显;同时IACO算法的线路资源的利用率也更高。仿真结果表明:多线服务器分块调度策略与改进蚁群算法相结合,使遥感影像传输速度和线路资源利用率均有一定提高。