大规模软件定义网络（SDN）通常需要物理分布式控制器进行物理分布。对控制器部署中控制器负载不均衡的问题，提出了一种基于非平衡图分区的异构SDN控制器负载优化部署方法。先，分析控制器部署要求，以及负载平衡和控制器延迟问题，然后使用图论和余弦相似性来量化和计算负载平衡和负载平衡。异构控制器的情况下控制器的延迟。区图的理论用于将控制器负载优化部署问题转化为特定的图分区问题。后，基于分割多级分区图的思想，提出了控制器负载优化的部署方法。际网络拓扑仿真结果表明，所提出的部署方法能够有效地实现近似最优控制器负载分配，对于构建网络SDN具有一定的实际应用价值。模大。键词：软件定义网络，控制器，优化部署，图分区，负载均衡CLC编号：TP393.02文档代码：A引言软件定义网络（SDN）已成为学术界和搜索热点在业内。SDN从每个传统的网络传输设备中提取分布式控制平面，并在控制器中集中实现，同时传输设备恢复到简单的传输功能。据平面与控制平面的高度耦合简化了网络的配置并促进了网络中的技术创新。于网络可靠性，流处理延迟和其他性能考虑因素，逻辑上集中的SDN控制器通常需要在大规模SDN中进行分布式物理部署[1]。何优化控制器的部署已成为一个需要研究的问题。Heller等人[2]首先提出并规范了SDN中的控制器部署问题，然后将其细化并分解为两个基本问题：1）SDN网络需要多少个控制器; 2）这些控制器应该在网络拓扑中部署在哪里？然后以实际拓扑为例说明不同控制器部署方案对网络延迟性能的影响。Hu及其同事[3-5]研究了控制器部署方案对SDN可靠性的影响，并提出了用于测量SDN可靠性的有效控制路径的预期百分比的预期指标。
靠性控制器放置问题（RPP）证明RCP是NP难问题，并提供贪心算法和相应的模拟注释算法。Beheshti等。[6]对SDN网络灵活性进行了相关研究，并考虑了控制器 – 交换机连接的灵活性作为性能评估的基准，从而确保了控制器与控制器之间现有路径的容量。了优化连接的灵活性，提出了网络弹性优化控制器的部署问题和相应的启发式算法，以找到控制器的最优位置。
林源等。[7]研究了控制器部署对传输延迟和传输延迟的影响，改进了现有的延迟优化模型，并表明该模型提供了最优解。们还分别审查了传输延迟的情况。虑到传输延迟和传输延迟，提出了相应的部署算法。之，针对控制器部署问题的研究的当前网络性能指标侧重于延迟，可靠性和弹性。
索方法还依赖于以下论点：如果在图中汇总网络的拓扑，则控制器部署问题可以转换为组合优化问题或优化问题。就是说，如何选择已知图形的一部分节点。制器部署位置优化一个或多个网络性能评估指标。些组合的优化问题或优化问题通常必须转换为要解决的整数编程问题。是，整数编程问题不容易解决，也不一定有解决方案。果，贪婪算法，智能优化算法，聚类方法等经常用于找到近似最优解。制器负载被视为控制器管理的交换机数量。
前，大多数控制器部署研究没有考虑控制器负载分配不均衡的问题。制器的负载不平衡将显着影响网络的性能。制器可以是异构的，处理能力不同，负载不平衡问题更为重要。文的目的是分析最优负荷分布与实际负荷分布之间的差异，并提出一种利用图分区理论平衡异构控制器负荷的部署方法。SDN组件架构和控制器工作原理SDN组件架构不同于控制平面和数据规划耦合的传统网络架构，SDN将分布式控制方案与SDN组件架构分开。于每个传输设备并集中在称为控制器的外部实体中。现。
输设备移除了复杂控制逻辑的实现，并返回到分组传输的简单功能。之，SDN架构的基本原理主要有四点[8-9]：1）将控制平面与数据平面解耦，2）根据传输决策创建流量，而不是在目的地（目的地）3）控制计划由外部实体集中实施，称为控制器，4）网络可以通过控制器提供的接口进行编程。SDN组件架构可分为三层，包括数据平面，控制平面和应用平面，如图1（a）所示。据平面由交换机组成，负责数据包的传输，控制平面由负责实现网络PLC逻辑的PLC组成，应用方案由SDN应用程序在控制器上运行，以实现网络逻辑应用程序要求。
据相应的统一接口协议执行不同平面之间的交互。制平面和数据平面之间的接口称为朝南的接口，而控制平面和应用平面之间的接口称为朝北的接口。SDN拓扑结构示意图如图1（b）所示。SDN具有传统网络所没有的许多优点：例如，集中控制计划基于当前的网络全局视图做出每个传输决策，并且可以做出比网络更好（或甚至更好）的决策。统;这也简化了网络应用程序的实施，集中控制计划允许在全球范围内自动应用网络策略的更新，从而无需在网络下重复进行手动配置。统网络架构;网络应用程序之间的协作协作更直接，更直接，例如在做出传输决策时，控制器可以考虑路由算法和防火墙安全策略。真体验本文以实际仿真实验的网络拓扑为例。制器部署方法使用Matlab仿真实现。络拓扑数据源自CAIDA（应用数据分析中心）于2015年1月2日发布的网络监控数据[14]。1列出了网络拓扑的统计信息。实验中，节点和边缘的初始权重被视为1.在本文中，网络1到5部署在三个实验中：三个部署的初始分配容差为0.1，允许的细化减少误差为0.05，控制器处理能力分布矢量为A1 =（0.2.0.8），A2 =（0.1，0.2，0.3，0.4） ），A3 =（0.05，0.05，0.1，0.1，0.15，0.15，0.2，0.2），表2给出了实验结果。2显示最不利的负载平衡是LB = 0.9828，相应的负载分布矢量和处理能力分布矢量之间的角度仅为arccos（0.9828）= 10.6421°并且负载的分布是理想的。换机访问控制器的平均延迟也随着部署的控制器数量而减少，这与实验期望相对应。了实验中的Network4之外，其他四个网络的A3部署比A1和A2的网络更大。要的原因是，大多数将目标子网，该算法是更精致，因为剩下的子网不精，其他子网是完善和可中断催熟更大。果，子网的权重更可能不在误差范围内。于网络6，本文件部署两组均匀控制器：在第一组中使用的提出的控制器部署计划在本文档中，第二组使用暴力破解研究策略，以确保在时间上部署的最优结果，也就是说，交换机被映射到访问。短的控制器管理耗尽了控制器部署位置的所有可能组合，搜索并记录了最小化整个网络交换机访问控制器的平均延迟的部署位置的组合。
两组实验中获得的电荷平衡比较如图2所示，平均延迟比较如图3所示。管第一组的性能低于第二组的性能。延迟方面，发现当部署的控制器数量增加时，第一组的LB总是接近1，而第二组的LB由2个控制器组成。0.9085下跌至0.6738而6位控制者。表明本文提出的控制器部署算法实际上可以达到近乎最优的SDN控制器负载均衡分布。束语本文档首先描述了SDN组成框架，控制器的工作原理，然后分析和形式化控制器部署问题，以及控制器负载和控制器部署引起的延迟的平衡。制器，使用图论为SDN网络。拓扑进行建模，提出了负载均衡的概念来描述异构控制器环境中控制器的负载均衡。平衡图分区理论用于转换优化部署问题控制器加载到特定的图分区。题为了解决异构控制器负载优化部署的问题，基于多级划分的思想，SDN网络拓扑图的划分算法和部署位置确定算法控制器提供。用真实拓扑作为实验对象的仿真结果表明，本文提出的控制器部署方法允许以有效的方式实现接近最优的负载平衡，尽管延迟方面的性能比理论上最优的延迟部署。对构建大规模SDN网络具有一定的参考价值。管如此，本文档仍然存在一些空白：例如，当拆分图表时，仅应用多级分区原则。确定控制器部署位置，只有平均访问控制器延迟考虑到交换机。下一项研究中，更多的性能指标，恒温阀芯如图分区方法和控制器延迟，将包含在讨论中。
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