试验网络资源管理系统设计与实现

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhongxinyi1986
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互联网面临着扩展性、安全性与移动性等一系列严重的问题与挑战。为了解决这些问题,业界从未来网络体系结构、软件定义网络、网络功能虚拟化等角度展开了大量研究。试验验证是网络研究的基本方法,而试验网络是网络研究与开发测试验证的最有效工具。作为试验网络的核心与关键,资源管理系统为试验网络的计算、存储与传输资源形成统一的资源视图,并为试验应用分配与回收资源。因此,试验网络资源管理系统的设计与实现具有重要的应用价值。  试验网络资源管理系统需要支持多种异构资源动态加入,支持多个并行实验高效的资源分配,支持多个并行实验无干扰运行。本文针对上述需求,设计并实现了高效、可扩展的试验网络资源管理系统。论文的主要工作与贡献:  1.为了满足实验用户对自定义网络拓扑和链路资源的需求,提出了一种基于同构子图匹配的虚拟网映射算法。该算法从提高映射成功率和加快映射速度的目标出发,充分考虑节点和链路资源的约束前提,采用深度优先搜索算法、邻居节点剪枝、节点资源重排序等优化策略,实现高效快速地虚拟资源分配。仿真实验结果表明,与Ullmann算法相比,本文所提算法提高虚网请求接受率约16.6%,提升执行速度约17.2%。  2.针对现有资源管理系统在并行实验、异构节点和虚网映射的支持上的不足,本文提出了一种高效的、可扩展的资源管理方法。该方法在保持已有节点管理的同时能够增量式地动态定义和添加新型节点,并同时提供并行实验支持、异构设备接入和虚拟网络映射等功能。所提的资源管理系统包括节点、链路、切片等三部分。节点管理分为服务端的节点描述、节点操作接口,以及终端的节点管理程序,实现了新型节点的动态接入。链路管理实现了链路描述和高效的虚拟网络映射算法。在物理节点和物理链路之上,抽象了虚拟切片。切片管理实现了并行切片管理信息的维护,使多个用户共享资源,并高效地管理大量用户、节点和切片,以维持并行实验的高度隔离性。  3.完成了试验网络资源管理系统的大规模部署。在全国26个主要城市,部署了58个节点,包括55个普通服务器节点和3个PEARL路由器节点,完成了试验网络资源管理系统的服务端部署和节点端部署。为了提供高性能、高可靠、高可用的统一服务,服务端部署采用三层架构,实现了逻辑与数据的分离、逻辑的集中控制、数据的分布式存储。
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