0 引言

現(xiàn)如今，隨著科技的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)推廣普及應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)傳輸質(zhì)量提出較高要求，網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備體系結(jié)構(gòu)加入更多復(fù)雜功能，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備相對(duì)較為臃腫，其性能提升空間愈發(fā)變小，OpenFlow技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，有效解決此類問題的出現(xiàn)。OpenFlow下分布式網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)負(fù)載均衡路由，能夠合理整合利用整個(gè)網(wǎng)絡(luò)全部信息，基于中心控制器，運(yùn)用一定算法，完成對(duì)全局鏈路資源使用狀態(tài)的全面監(jiān)控，旨在實(shí)現(xiàn)流路徑的動(dòng)態(tài)調(diào)整，盡可能較少端到端任務(wù)傳輸所需時(shí)間。

1 OpenFlow相關(guān)內(nèi)容

1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

如圖1所示，OpenFlow主要是通過控制器以及OpenFlow交換機(jī)、FlowVisor共同構(gòu)成的，其中控制器（controller）的作用為集中控制網(wǎng)絡(luò)；OpenFlow交換機(jī)的作用是完成數(shù)據(jù)層轉(zhuǎn)發(fā)工作；FlowVisor的作用為針對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施虛擬化操作。

1.2 應(yīng)用優(yōu)勢

（1）有效分離數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與路由控制，基于OpenFlow技術(shù)應(yīng)用能夠在交換機(jī)合理移除控制機(jī)制，強(qiáng)化提高交換機(jī)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)速度，大幅提升網(wǎng)絡(luò)整體性能。從成本角度出發(fā)來看，通過虛擬網(wǎng)絡(luò)管理功能運(yùn)用來看，OpenFlow可優(yōu)化降低網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及其允準(zhǔn)所需成本費(fèi)用。

（2）實(shí)現(xiàn)新功能應(yīng)用測試?？v觀OpenFlow網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，其管理人員能夠基于OpenFlow軟件，在目前已有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行新功能特征的增加，完成添加的多元化功能可實(shí)現(xiàn)在平臺(tái)上的優(yōu)化運(yùn)行，讓用戶無需再在各個(gè)供應(yīng)商硬件中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。運(yùn)用OpenFlow所提供的開放性較強(qiáng)的 API，管理人員與研究人員能夠?qū)崿F(xiàn)所需控制軟件的合理添加，旨在獲取重要的新型交換功能。傳統(tǒng)意義上的路由器與交換機(jī)欠缺統(tǒng)一化API，上述功能一般是難以有效實(shí)現(xiàn)的。

（3）盡可能做到統(tǒng)一化管理。OpenFlow集中控制器能夠進(jìn)行統(tǒng)一性網(wǎng)絡(luò)視圖的優(yōu)化提供，通過全面完善的統(tǒng)一管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，旨在促進(jìn)全網(wǎng)安全性能的明顯增強(qiáng)，便于管理人員清楚了解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)流量信息，針對(duì)所存在網(wǎng)絡(luò)入侵等類型問題展開簡單識(shí)別，深化解決網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中所存在的堵塞與設(shè)備問題情況。除此之外，OpenFlow允許管理者可進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞挠行?gòu)建，能夠在不對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)實(shí)施更改的情形下同時(shí)創(chuàng)建 VLANs或者是VWANs，并利用此類機(jī)制，建立集中虛擬控制屏幕，強(qiáng)化開展網(wǎng)絡(luò)管理工作，尤其是能夠更為有效地管理相應(yīng)數(shù)據(jù)中心。

（4）云計(jì)算技術(shù)?？v觀云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)可完成數(shù)據(jù)計(jì)算工作，所以說，計(jì)算應(yīng)綜合考慮的問題涵蓋有操控虛擬環(huán)境的實(shí)際能力、虛擬跟其無差錯(cuò)搬遷、遇見通信與規(guī)模、計(jì)算素等方面內(nèi)容，將OpenFlow交換機(jī)應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，能夠更為合理有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算資源及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的優(yōu)化控制。若需應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)中心包括的大量數(shù)據(jù)，基于控制完成傳送路徑優(yōu)化，滿足負(fù)載均衡要求，大幅提升數(shù)據(jù)交換實(shí)際速率。

2 負(fù)載均衡路由研究

OpenFlow基于集中模式針對(duì)全網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行合理計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備僅需完成計(jì)算好的路由接收并將其安裝至硬件即可，如此一來，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)難度大幅降低，此外，OpenFlow所倡導(dǎo)相對(duì)較為開放的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備平臺(tái)，基于OpenFlow技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行硬件編程，旨在完成滿足自身需求的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)?，F(xiàn)如今，負(fù)載均衡可謂是重點(diǎn)關(guān)注話題，其作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載分擔(dān)技術(shù)的重要類型，是分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主流研究方向，目的在于在對(duì)稱結(jié)構(gòu)中涉及的眾多計(jì)算機(jī)或者是網(wǎng)絡(luò)鏈接均勻分配來自于外部送來的請(qǐng)求，旨在實(shí)現(xiàn)具體吞吐量的最大化獲取，優(yōu)化利用現(xiàn)今已有資源，合理降低網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間，大幅減少延時(shí)情況出現(xiàn)。應(yīng)用OpenFlow技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)流控制所需成本費(fèi)用水平相對(duì)較低，并且頗具十分較強(qiáng)的可操作性，基于交換機(jī)軟件運(yùn)用，使得網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包傳輸路徑控制得以充分實(shí)現(xiàn)。

初始化過程當(dāng)中，運(yùn)用 LWFS，即為 Largest Weighet First Served，根據(jù)優(yōu)先級(jí)從至低完成調(diào)度，也就是說最先完成所獲最高優(yōu)先級(jí)或者是最大優(yōu)先級(jí)值對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)流的合理調(diào)度。為實(shí)現(xiàn)后續(xù)負(fù)載均衡路由進(jìn)程，應(yīng)完善構(gòu)建并維護(hù)交換機(jī)路徑表與負(fù)載分布表展開網(wǎng)絡(luò)變化信息存儲(chǔ)。縱觀交換機(jī)路徑表，每隔終端主機(jī)至另個(gè)終端主機(jī)全部路徑在此矩陣表格數(shù)據(jù)項(xiàng)里完成存儲(chǔ)；在負(fù)載分布表中，各行所代表的是一對(duì)起點(diǎn)與終點(diǎn)，即為組，割裂所代表的為每個(gè)相隔固定時(shí)隙時(shí)間點(diǎn)，表中各個(gè)數(shù)據(jù)表示對(duì)應(yīng)七點(diǎn)與終點(diǎn)相關(guān)鏈路基于相應(yīng)時(shí)間位置點(diǎn)剩余傳輸帶寬。

3 胖樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/h2>

圖2 胖樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

創(chuàng)建胖樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2所示，全部數(shù)據(jù)流均在所有鏈路上進(jìn)行平均分配，針對(duì)任何一條鏈路，最少需要4路才可找到其對(duì)應(yīng)代替路徑，會(huì)催生較大系統(tǒng)資源浪費(fèi)情況，多數(shù)情形下，難以說明某條鏈路進(jìn)行替代鏈路選擇是否會(huì)對(duì)其他類型鏈路產(chǎn)生影響，是否會(huì)擁堵其他鏈路，通過此類考慮，基于目標(biāo)流進(jìn)行新負(fù)載均衡路由算法完善設(shè)計(jì)，并把目標(biāo)流全部置換至另一傳輸路徑，類似于選擇再次初始化路徑，即為Multi-Hop LABERIO（多跳LABERIO）。在其中，每隔一段時(shí)間間隙，均會(huì)全面掃描全部鏈路，標(biāo)出負(fù)載過重鏈路，當(dāng)做一個(gè)集合，而后尋找數(shù)據(jù)流，其覆蓋的集合中包含鏈路數(shù)量最多，也就是說起路徑涵蓋負(fù)載過重鏈路跳數(shù)是最多的，此類數(shù)據(jù)流能夠設(shè)定成對(duì)目標(biāo)流實(shí)施的負(fù)載均衡算法調(diào)度。替代原有路徑的新型路徑應(yīng)做到，基于目前時(shí)隙，此條替代路徑最為繁忙對(duì)應(yīng)鏈路為全部路徑中最繁忙鏈路剩余容量最大的，即為合理選擇最大剩余容量鏈路，并尚無其他數(shù)據(jù)流在此條替代路徑上進(jìn)行重新分配。在此需要注意是，對(duì)應(yīng)算法主要集中于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流上，沒有綜合考慮控制信號(hào)傳輸?shù)认到y(tǒng)開銷，同時(shí)設(shè)定全部控制信號(hào)均實(shí)現(xiàn)良好同步并未出現(xiàn)延時(shí)，對(duì)比數(shù)據(jù)流，在此忽略控制信號(hào)大小情況?；谕掏铝考皫捓寐?、傳輸時(shí)常等方面全面細(xì)致評(píng)估相關(guān)算法，最終獲得可靠詳細(xì)結(jié)論，提高工作有效性。大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明LABERIO算法頗具實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢。

4 結(jié)束語

綜上可知，縱觀數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，如何實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡為熱門討論話題，基于OpenFlow技術(shù)應(yīng)用，在分布式網(wǎng)絡(luò)中，能夠盡可能為用戶提供便捷且可編程操作的網(wǎng)絡(luò)流控制手段，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡問題優(yōu)化解決，LABERIO這一全新路徑算法，可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)傳輸過程中網(wǎng)絡(luò)路由負(fù)載均衡，對(duì)比傳統(tǒng)算大，其傳輸時(shí)間能縮短大約百分之十三左右。OpenFlow交換機(jī)通過有限規(guī)則，基于控制器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中流路徑的處理控制，旨在通過算法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡成為重要理論依據(jù)基礎(chǔ)，應(yīng)用意義十分深遠(yuǎn)。