基于Opendaylight的SDN控制器集群的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、SDN(Software Defined Network)是一種新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，擁有著設(shè)備控制和數(shù)據(jù)分離、靈活控制網(wǎng)絡(luò)流量等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)中心以及集群服務(wù)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，隨著深入的應(yīng)用，SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的問題也逐漸顯現(xiàn)出來。由于單個(gè)控制器控制網(wǎng)絡(luò)中的所有資源，一旦控制器失效，將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力降低甚至網(wǎng)絡(luò)癱瘓。針對上述問題，本文提出了基于Opendaylight的SDN控制器集群系統(tǒng)的方案，由多臺(tái)控制器組成集群，從而避免了單一控制器

2、節(jié)點(diǎn)失效造成的網(wǎng)絡(luò)可靠性以及擴(kuò)展性降低的問題。
　　本文在研究國內(nèi)外關(guān)于控制器橫向擴(kuò)展的方案基礎(chǔ)上，并結(jié)合SDN網(wǎng)絡(luò)的特殊性，確立了控制器集群系統(tǒng)的三個(gè)主要特性:可用性、信息一致性和集群訪問。為了保證這三個(gè)特性，主要研究了兩個(gè)內(nèi)容:第一、集群訪問，本文主要以負(fù)載均衡為研究重點(diǎn)。第二、事件通知，該功能的實(shí)現(xiàn)保證了上層業(yè)務(wù)與控制器集群之間的信息一致性。論文的主要工作如下:
　　(1)從Openflow1.2開始，支持交換機(jī)與多個(gè)

3、控制器進(jìn)行連接，在此基礎(chǔ)上，為了均衡每個(gè)控制器的主控范圍，本文設(shè)計(jì)了基于交換機(jī)MAC地址的Hash算法，實(shí)現(xiàn)了交換機(jī)與控制器集群之間一主多從的連接模式，而且當(dāng)主控制器出現(xiàn)故障時(shí)，為了支持控制器集群內(nèi)的負(fù)載均衡，本文設(shè)計(jì)了一種考慮多種信息代價(jià)的主控制器選舉算法，為交換機(jī)在它的多個(gè)從控制器中選舉了新的主控制器，保證了控制器集群系統(tǒng)能夠很快從錯(cuò)誤中恢復(fù)。
　　(2)考慮到SDN架構(gòu)的特殊性，為了均衡上層業(yè)務(wù)對控制器集群的請求，本文在上層

4、業(yè)務(wù)與控制器集群之間設(shè)計(jì)部署了一個(gè)HTTP負(fù)載均衡器。即在基于Ngnix默認(rèn)的加權(quán)輪詢策略的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種隨著控制器處理請求時(shí)間長短而動(dòng)態(tài)變化的自適應(yīng)負(fù)載均衡策略，并通過keepalived對主備Ngnix服務(wù)器進(jìn)行失效檢測，保證了Ngnix服務(wù)器的高可用性。
　　(3)為了保證控制器集群與業(yè)務(wù)模塊之間的集群事件同步，避免業(yè)務(wù)對故障節(jié)點(diǎn)的請求。本文基于AKKA集群框架，實(shí)現(xiàn)了控制器集群事件通知功能。該模塊基于AKKA集群框架提