OpenFlow交換機(jī)流緩存技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和新型應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)控制平面與數(shù)據(jù)平面緊耦合的網(wǎng)絡(luò)日趨復(fù)雜且難以管理?；诳刂破矫媾c數(shù)據(jù)平面相分離、控制平面集中式控制的思想，軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software-Defined Network，SDN）為解決網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前面臨的問題和網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新提供了新的途徑。
　　目前基于OpenFlow的SDN技術(shù)得到廣泛研究，其中如何解決集中式控制的所帶來的可擴(kuò)展性問題是研究熱點(diǎn)之一。OpenFlow規(guī)范提出了流緩存的思想，該

2、思想通過在數(shù)據(jù)平面緩存不命中報(bào)文，并發(fā)送少量信息至控制平面獲取流表規(guī)則，從而增強(qiáng)控制平面可擴(kuò)展性。雖然該思想可在根源上減小數(shù)據(jù)平面與控制平面的信息交互開銷，但是OpenFlow交換機(jī)流緩存的實(shí)現(xiàn)面臨較大挑戰(zhàn)。一方面，為避免丟包，OpenFlow交換機(jī)必須提供大量的流緩沖區(qū)，從而給 Openflow交換機(jī)流緩存硬件實(shí)現(xiàn)帶來較大壓力。另一方面，OpenFlow交換機(jī)流緩存技術(shù)可能會造成報(bào)文亂序，這將嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量。針對上述問題和挑戰(zhàn)，

3、本文提出了一種報(bào)文保序的OpenFlow交換機(jī)流緩存技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法——ROFC（ReorderFlow Cache），主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括：
　　(1)針對Openflow網(wǎng)絡(luò)流量特性，建立了單向流緩存模型和雙向流緩存模型，并分析了流緩存模型中流緩沖區(qū)存儲開銷的基礎(chǔ)上，提出了一種報(bào)文保序的OpenFlow交換機(jī)流緩存技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法——ROFC。
　　(2)提出了ROFC在數(shù)據(jù)平面的實(shí)現(xiàn)架構(gòu)，對實(shí)現(xiàn)架構(gòu)中的關(guān)鍵部件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了

4、詳細(xì)設(shè)計(jì)，并定義了各模塊間的時序交互關(guān)系。
　　(3)基于NetMagic可編程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)現(xiàn)了ROFC的原型系統(tǒng)，并測試了ROFC的報(bào)文保序能力及不同網(wǎng)絡(luò)流量背景下的流緩沖區(qū)存儲開銷。該測試結(jié)果符合流緩存模型的理論分析結(jié)果，證明了ROFC的正確性和有效性。
　　綜上所述，本文針對Openflow網(wǎng)絡(luò)流量特性，建立了相應(yīng)的流緩存模型，并提出了報(bào)文保序的OpenFlow交換機(jī)流緩存技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法——ROFC。本文研究成果對Op