趙正波

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淺談一種支持細(xì)粒度并行的SDN虛擬化編程框

趙正波

中國(guó)電信股份有限公司浙江分公司，浙江 杭州 310000

基于一種支持細(xì)粒度并行的SDN虛擬化編程框分析，首先應(yīng)明確SDN虛擬化編程現(xiàn)狀，然后掌握支持細(xì)粒度并行的方式。首先這種框架支持多種處理方法的共同執(zhí)行，其次這種框架支持事件進(jìn)行內(nèi)部處理，最后分析并行編程模型，其主要內(nèi)容有：流的抽象、網(wǎng)絡(luò)資源的抽象、事件處理接口、并行的數(shù)據(jù)對(duì)象操作。通過(guò)這些內(nèi)容，提高SDN虛擬化編程速度與效率，增加準(zhǔn)確性。

支持細(xì)粒度；SDN虛擬化；編程框

SDN虛擬化主要指軟件定義網(wǎng)絡(luò)，重視編程網(wǎng)絡(luò)思想。通過(guò)集中邏輯控制，將更多網(wǎng)絡(luò)功能病程可定義軟件，可以進(jìn)行靈活編寫(xiě)和簡(jiǎn)單修改，實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)能夠抽象分析地層的物理資源，掌握多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)之間的差異。SDN網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，結(jié)合了兩種技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有效增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)資源共享，增加網(wǎng)絡(luò)控制靈活性。但現(xiàn)有的虛擬化框剪性能與可擴(kuò)展性較差，由此利用事件處理過(guò)程中的細(xì)粒度并行，提高框架性能和可擴(kuò)展性，現(xiàn)對(duì)此進(jìn)行分析[1]。

1 SDN虛擬化編程現(xiàn)狀

SDN虛擬化框架，在第三方控制器中使用，通知邏輯程序。為了較好地提升設(shè)備性能及可擴(kuò)展性，使用粗粒度并行的方式，解決SDN事件。這種方法通過(guò)多條工作線程并行處理，不同事件中內(nèi)部串行的執(zhí)行方式有一定差異。事件內(nèi)部處理中，復(fù)雜度高會(huì)增加處理時(shí)延[1]。但現(xiàn)有第三方控制器的工程器中的工程線不能承擔(dān)事件處理，還收發(fā)事件，其處理時(shí)延會(huì)影響I/O執(zhí)行，導(dǎo)致框架邏輯控制層出現(xiàn)執(zhí)行延誤。這種復(fù)雜事件處理，限制了網(wǎng)絡(luò)發(fā)展規(guī)模，利用細(xì)粒度并行編程方法可以應(yīng)用OpenQoS，提升事件處理速度。

這種編程算法交換節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，會(huì)根據(jù)具體情況變化，有時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。為了更好地滿足大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的性能要求，執(zhí)行并行路由算法，遵守SDN數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)MicroTE，計(jì)算可行路徑，提升整體計(jì)算效率。如果拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，算法的復(fù)雜度會(huì)有所增加。針對(duì)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)處理，確定MicroTE并行算法，分析其對(duì)計(jì)算速度的影響。比較分析已經(jīng)提出的并行算法，使用細(xì)粒度提升QoS的路由功能，凸顯其支持作用，滿足復(fù)雜事件的處理要求。

2 支持細(xì)粒度并行的方式

解決復(fù)雜事件處理的時(shí)延，利用支持細(xì)粒度并行 的SDN虛擬化框架，針對(duì)邏輯層控制進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

首先，這種框架支持多種處理方法的共同執(zhí)行，針對(duì)一些缺乏依賴關(guān)系的事件，處理應(yīng)選取優(yōu)先級(jí)比較執(zhí)行。一種SDN事件可以綁定多種處理方法，形成固定的邏輯方法，從而保證運(yùn)行的可靠性[2]。

其次，這種框架支持事件進(jìn)行內(nèi)部處理。并行執(zhí)行針對(duì)邏輯復(fù)雜的事件，可以選用編程接口，在執(zhí)行處理中動(dòng)態(tài)生成多個(gè)任務(wù)并行執(zhí)行[3]。在框架編程接口中，空間分流劃分能夠說(shuō)明虛擬網(wǎng)絡(luò)及處理邏輯方法。在這個(gè)過(guò)程中，通過(guò)程序具體情況，如虛擬網(wǎng)絡(luò)資源的豐富程度，選取適合的操作方法，在多樣化的虛擬網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)用。不同類(lèi)型的SDN消息可以反映框架運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)不同虛擬網(wǎng)絡(luò)中的處理任務(wù)，完善虛擬網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)多個(gè)線程并行處理。

3 并行編程模型分析

3.1 流的抽象

這種內(nèi)容是SDN虛擬化框架中的重要工作，應(yīng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)劃分構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)?？蚣茉O(shè)計(jì)中，需要使用相同類(lèi)型的流，如TCP源口號(hào)和HTTP流。流的創(chuàng)建與移動(dòng)，要符合實(shí)際應(yīng)用，掌握框架特點(diǎn)，生成虛擬網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)整體的邏輯控制。一旦物理網(wǎng)絡(luò)中的流消息傳送及時(shí)，框架就會(huì)根據(jù)流的信息內(nèi)容，生成對(duì)應(yīng)的流對(duì)象綜合處理，減少整體內(nèi)容的占用，最后執(zhí)行任務(wù)后，自動(dòng)刪除信息[4]。

3.2 網(wǎng)絡(luò)資源的抽象

網(wǎng)絡(luò)資源的抽象需要與現(xiàn)有SDN虛擬化框架比對(duì)，整體運(yùn)作中應(yīng)明確自定義虛擬網(wǎng)絡(luò)資源的使用，Base-state類(lèi)。編程人員可以結(jié)合實(shí)際情況任意使用網(wǎng)絡(luò)資源，確定網(wǎng)絡(luò)資源的操作手段，為虛擬網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供參考。

3.3 事件處理接口

編程中使用的框架，設(shè)立新的事件接口處理問(wèn)題，針對(duì)任意SDN事件進(jìn)行方法分配。處理方法可以與SDN事件綁定，當(dāng)事件被觸發(fā)時(shí)，要將對(duì)應(yīng)的處理方法調(diào)出，編程人員要掌握事件的對(duì)應(yīng)代碼，現(xiàn)針對(duì)兩種處理方法進(jìn)行合理分析。

一是針對(duì)特定的數(shù)據(jù)對(duì)象，以及處理該對(duì)象的方法，編程人員應(yīng)進(jìn)行事件與處理方法的綁定。當(dāng)觸發(fā)SDN事件時(shí)，要調(diào)用這種處理方法，然后快速處理這種情況。

二是現(xiàn)有框架常用的方法，將一種處理方法與特定事件類(lèi)型綁定。兩種處理方法的區(qū)別是執(zhí)行處理的線程類(lèi)型。如果類(lèi)型對(duì)應(yīng)，那么這種處理方法就會(huì)沿著I/O線程直接執(zhí)行；如果類(lèi)型不對(duì)應(yīng)，就會(huì)將產(chǎn)生的任務(wù)交由計(jì)算線程執(zhí)行。

3.4 并行的數(shù)據(jù)對(duì)象操作

本次框架主要利用兩種數(shù)據(jù)對(duì)象，不同類(lèi)型的流會(huì)產(chǎn)生不同的流對(duì)象，編程人員要保存虛擬網(wǎng)絡(luò)資源的狀態(tài)對(duì)象?？蚣芸梢蕴峁┖?jiǎn)單的接口，在底層事件處理中，兩種不同類(lèi)型的對(duì)象，應(yīng)進(jìn)行并行操作和同步[5]。例如，handle 方法是針對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的并行操作方法，當(dāng)SDN事件實(shí)例對(duì)象調(diào)用 handle 方法時(shí)，需要指定處理該對(duì)象的方法 method。當(dāng)handle方法應(yīng)用中，會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)任務(wù)，編程人員要根據(jù)實(shí)例對(duì)象，執(zhí)行不同的線程[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

SDN虛擬化框架事件內(nèi)部處理中，復(fù)雜度高會(huì)增加處理時(shí)延。但現(xiàn)有第三方控制器的工程器中的工程線不能承擔(dān)事件處理，還收發(fā)事件，其處理時(shí)延會(huì)影響I/O執(zhí)行，導(dǎo)致框架邏輯控制層出現(xiàn)執(zhí)行延誤。利用事件處理過(guò)程中的細(xì)粒度并行，提高框架性能和可擴(kuò)展性，凸顯其支持作用，滿足復(fù)雜事件的處理要求。

[1]羅臘詠，賀鵬，關(guān)洪濤，李振宇，謝高崗.可編程虛擬路由器關(guān)鍵技術(shù)與原型系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2013（7）：1349-1363.

[2]龔向陽(yáng)，王文東.一種面向多樣化網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)融合的SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[J].中興通訊技術(shù)，2013（5）：16-21.

[3]謝立軍，胡宇翔，汪斌強(qiáng)，蘭巨龍，程國(guó)振，王志明.網(wǎng)絡(luò)可編程技術(shù)研究[J].電信科學(xué)，2016（2）：1-12.

[4]段通，蘭巨龍，程國(guó)振，胡宇翔.基于元能力的SDN功能組合機(jī)制[J].通信學(xué)報(bào)，2015（5）：160-170.

[5]諸葛斌，王保霞，王怡寧，吳春明，姚敏輝.基于軟件定義價(jià)格的SDN應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)[J].電信科學(xué)，2015（8）：7-17.

Talking about the Kind of Support Fine-Grained Parallel Programming SDN Virtual Box

Zhao Zhengbo

Zhejiang Branch of China Telecom Corporation Limited，Zhejiang Hangzhou 310000

Based on a fine-grained parallelism SDN virtualization programming box analysis，we should first define SDN virtualization programming situation，then grasp the support fine-grained parallel manner，the first such joint implementation framework supports a variety of treatment methods，and secondly that species framework to support events for internal processing.Finally parallel programming model，and its main contents are abstract abstract flow of network resources，event processing interface，parallel data object manipulation. Through these elements，improve SDN virtualization programming speed and efficiency，increase accuracy.

support for fine-grained；SDN virtualization；programming box

TP311.52

A

1009-6434(2016)07-0138-02