基于SDN的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)設(shè)計(jì)

莫?jiǎng)Ψ?，黃俊濤，宋云奎，張乾坤，黃 翔

（南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)研究院有限公司，廣東 廣州 510000）

為解決傳統(tǒng)的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)無(wú)法將網(wǎng)絡(luò)控制面與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)面分離的問(wèn)題，利用SDN技術(shù)對(duì)分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。SDN指的就是軟件定義網(wǎng)絡(luò)，在2006年由美國(guó)斯坦福大學(xué)CLean State課題研究組提出。SDN可以作為新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，能夠利用OpenFlow核心技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)虛擬化。分片網(wǎng)絡(luò)資源編排在本質(zhì)上來(lái)講是將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)控制面與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)面分離，形成分片網(wǎng)絡(luò)資源，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的靈活編排。分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)能夠使網(wǎng)絡(luò)以管道的形式變得更加智能化，為基于SDN的核心網(wǎng)絡(luò)以及應(yīng)用的創(chuàng)新提供了良好的發(fā)展空間。因此，本文進(jìn)行基于SDN的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1 SDN的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)設(shè)計(jì)

考慮到系統(tǒng)的最終目的在于提高編排適配度，實(shí)現(xiàn)對(duì)分片網(wǎng)絡(luò)資源合理編排。因此，在本文進(jìn)行的基于SDN分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，首先在原有系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了編排開(kāi)源控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)分片網(wǎng)絡(luò)資源精準(zhǔn)化編排。在軟件設(shè)計(jì)方面，利用編排端對(duì)分片網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行調(diào)度，通過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)分片網(wǎng)絡(luò)資源合理編排。

1.1 網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)

SDN的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的主要設(shè)備是編排開(kāi)源控制器，型號(hào)是MPD-SAG260G-P26。編排開(kāi)源控制器是通過(guò)電源供電的無(wú)線數(shù)字輸出的控制器，可選配LOPEitot-iot或GPRS無(wú)線通信的方法。在編排開(kāi)源控制器內(nèi)置高精度壓力傳感器及MCU，高精度壓力傳感器具有精度高、長(zhǎng)期穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確的感知分片網(wǎng)絡(luò)資源情況，MCU整體采用低功耗設(shè)計(jì)。編排開(kāi)源控制器采用接頭構(gòu)成和408不銹鋼殼體，通過(guò)安防爆認(rèn)證。編排開(kāi)源控制器最主要的優(yōu)勢(shì)取決于功能實(shí)用，可以實(shí)現(xiàn)分片網(wǎng)絡(luò)資源分布式編排，編排速率僅需要1分鐘至5分鐘可自動(dòng)調(diào)節(jié)。除此之外，編排開(kāi)源控制器與傳統(tǒng)控制器相比具有較強(qiáng)的分片網(wǎng)絡(luò)資源集中調(diào)度能力。本文通過(guò)將編排開(kāi)源控制器和傳統(tǒng)控制器功能進(jìn)行比較，進(jìn)一步說(shuō)明編排開(kāi)源控制器的優(yōu)勢(shì)。在編排開(kāi)源控制器和傳統(tǒng)控制器功能比較中，兩種控制器的對(duì)比內(nèi)容包括：系統(tǒng)架構(gòu)、北向接口協(xié)議、南向接口協(xié)議、設(shè)計(jì)理念以及分片網(wǎng)絡(luò)資源集中調(diào)度能力。編排開(kāi)源控制器和傳統(tǒng)控制器功能具體比較結(jié)果，如表1所示。

表1 編排開(kāi)源控制器和傳統(tǒng)控制器功能比較

通過(guò)表1可知，編排開(kāi)源控制器能夠提升基于SDN的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)硬件性能，具有更強(qiáng)的適用性。

1.2 軟件設(shè)計(jì)

在基于SDN的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方面，首先利用網(wǎng)絡(luò)資源編排端對(duì)分片網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行調(diào)度，結(jié)合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)分片網(wǎng)絡(luò)資源合理編排。在基于SDN的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，使用SDN技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行整合重構(gòu)。通過(guò)SDN的核心技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)控制面與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)面分離，形成分片網(wǎng)絡(luò)資源，利用網(wǎng)絡(luò)資源編排端可以實(shí)現(xiàn)分片網(wǎng)絡(luò)資源可視化。將分片網(wǎng)絡(luò)資源以管道的形式進(jìn)行存儲(chǔ)，從而得出數(shù)據(jù)庫(kù)。經(jīng)過(guò)編排的分片網(wǎng)絡(luò)資源直接更新至數(shù)據(jù)庫(kù)中，提高分片網(wǎng)絡(luò)資源的編排效率。通過(guò)對(duì)基于SDN的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)SDN技術(shù)是實(shí)現(xiàn)分片網(wǎng)絡(luò)資源編排的有效途徑。必須加大對(duì)SDN技術(shù)的研究，最大限度的排除外界干擾因素，致力于提高分片網(wǎng)絡(luò)資源編排結(jié)果的合理度。

2 實(shí)驗(yàn)對(duì)比

2.1 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明

本次對(duì)比實(shí)驗(yàn)采用對(duì)應(yīng)服務(wù)器II的兩種系統(tǒng)進(jìn)行分別檢測(cè)，仿真實(shí)驗(yàn)編排系統(tǒng)中主要是由Photodeaty圖形和腳本實(shí)現(xiàn)對(duì)分片網(wǎng)絡(luò)資源的編排以及編排任務(wù)的觸發(fā)。為了體現(xiàn)基于SDN的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)的優(yōu)越性，分別使用傳統(tǒng)的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)及基于SDN的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)對(duì)資源進(jìn)行編排，內(nèi)容為分片網(wǎng)絡(luò)資源的編排適配度。分別記錄兩種系統(tǒng)下的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排使用情況。為了保證仿真實(shí)驗(yàn)的普遍性，實(shí)驗(yàn)總次數(shù)設(shè)定為10次。設(shè)置傳統(tǒng)的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)為對(duì)照組，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

根據(jù)上述設(shè)計(jì)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，收集10組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將兩種編排系統(tǒng)對(duì)于分片網(wǎng)絡(luò)資源的編排適配度進(jìn)行對(duì)比。為了更加直觀地表明實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以曲線圖的形式展現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

根據(jù)圖1結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)相比，基于SDN的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)對(duì)分片網(wǎng)絡(luò)資源的編排適配度更高。由此可見(jiàn)，基于SDN的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)對(duì)分片網(wǎng)絡(luò)資源的編排能夠滿足技術(shù)指標(biāo)的要求，從而說(shuō)明基于SDN的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)分片網(wǎng)絡(luò)資源的合理編排。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐步成熟，分片網(wǎng)絡(luò)資源編排問(wèn)題顯得格外重要。SDN的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)是對(duì)分片網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行編排的最可靠和最實(shí)用的辦法。分片網(wǎng)絡(luò)資源編排不僅是對(duì)于個(gè)人還是國(guó)家都很重要，針對(duì)SDN的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)的分析可以大幅度提升分片網(wǎng)絡(luò)資源的編排適配度，做到比傳統(tǒng)的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)更完善?；赟DN的分片網(wǎng)絡(luò)資源編排系統(tǒng)是分片網(wǎng)絡(luò)資源編排的核心技術(shù)，為分片網(wǎng)絡(luò)資源編排提供學(xué)術(shù)意義。