1、软件定义网络中基于事件机制的网络状况监控与流调度,硕士研究生 易弢 学号 1130339061 导师 沈耀 副教授,1,软件定义网络（SDN）： 控制平面（指定转发规则）与数据平面（实际转发数据）分开 逻辑上的集中控制OpenFlow： 控制器与交换机的通信协议 通过流表控制数据包的转发 流表由若干流表项组成，每个流表项包含匹配范围和动作,SDN & OpenFlow,2,OpenFlow流表示例流表项具有优先级，数据包头部能匹配多个流表项时，执行优先级最高一项的动作 流表项附带有计数器，统计流表项的存在时间与匹配数据量 （数据包个数&字节数）,3,Example of Flow Table
2、in OpenFlow,OpenFlow网络中的网络监控： OpenTM, OpenNetMon, OpenSample, Open*,共同存在的局限性： OpenFlow协议不能让交换机主动向控制器上报统计数据 因此，统计数据收集不够及时、网络开销较大,Network Monitoring in OpenFlow,Controller,Switch,Switch,request,request,reply& stats,Controller,Switch,Switch,Stats,？,4,OpenEvent & Applications,OpenEvent 事件框架,控制器 （Ryu）,交换
3、机（OVS）,通信协议,端口统计事件,流统计 事件,带宽利用情况监测,大象流 探测,大象流 调度,拓扑发现 路径计算,数据中心网络中的动态流调度,OpenEvent事件框架及其基础上的网络状况监控与流调度的相关应用,5,通用性 可以定义各种类型的事件 可扩展性 仅规定事件的必需属性：事件类型，事件ID，是否周期性 兼容OpenFlow 实现为OpenFlow的自定义扩展已经定义的两类事件： 端口统计事件：上报端口的统计数据 流统计事件：上报流表项的统计数据,OpenEvent Framework,6,OpenEvent 事件框架,端口统计事件,流统计 事件,通信协议 OpenFlow的自定义类
4、型 (Vendor/Experimenter) Vendor/Experimenter ID = 0xEBCC3118 事件请求：控制器交换机，添加、修改、删除事件 事件请求回复：交换机控制器，回复请求的执行结果 事件报告：交换机控制器，事件触发时上报统计数据,Implementations(Protocol),控制器 （Ryu）,交换机（OVS）,通信协议,Request,Reply,Report,OpenFlow Vendor/Experimenter messages,7,控制器端： Ryu控制器 实现OpenFlow1.0与OpenFlow1.3下对OpenEvent中消息的解析 提供
5、面向网络管理上层应用的API交换机端： Open vSwitch(OVS) 事件列表：维护已经安装的事件 编码与解码模块：实现OpenEvent中消息的解析 请求执行模块：执行对事件的添加、修改和删除 事件监测与上报模块：检查事件是否发生，上报统计数据,Implementations(Controller & Switch),8,控制器 （Ryu）,交换机（OVS）,通信协议,网络状况监控： 链路带宽利用情况监控 安装端口统计事件，要求交换机主动上报端口上传输的数据量大象流探测 安装流统计事件，要求交换机主动上报大象流的统计数据流调度： 拓扑发现与路径计算：维护网络拓扑，计算初始路径 大象流探
6、测：如上所示，监控网络中的大象流 大象流调度：为大象流重新计算路径 调度方法：估计大象流的带宽需求，用最先匹配算法安排路径,Applications,9,Mininet模拟OpenFlow网络 Fat tree拓扑结构，k=4，16台主机，链路带宽1000Mbps流量模式（TCP连接，180秒） Stride(n): 主机i 主机(i+n) mod 16 Random(n): 每台主机随机向n台主机发送 Same-pod: 向同一pod不同edge发送,Environments of Experiments,10,链路带宽利用情况监测（与轮询对比）： 测得数据传输速率差别 10%网络开销减少6
7、0%的数据量,Experiments(Link Utilization Monitoring),11,大象流探测 发现时已传输数据量约为轮询的1/2网络开销比轮询减少8090%,Experiments(Elephant Flow Detection),12,流调度调度效果（网络总体带宽） 相比ECMP：最多可达3倍 相比理想情况：8399% 事件机制探测大象流 vs 轮询：提升约10%,Experiments(Flow Scheduling),13,结论： OpenEvent事件框架及框架下定义的事件可以有效地收集OpenFlow网络中的统计数据事件机制提升了统计数据的准确性和及时性 事件机制
8、还大幅降低了收集统计数据的网络开销OpenEvent能够有效用于实现基于事件机制的网络监控与流调度未来展望 定义更多种类的事件，收集其他类型的统计数据 更加全面地分析事件机制带来的开销,Conclusions & Future Works,14,控制器端与交换机端的实现代码均提供下载 可以通过Github与Gitlab下载相关代码Github 控制器端 https:/ 交换机端 https:/ 控制器端 http:/:20180/sdn-events/ryu-event 交换机端 http:/:20180/sdn-events/ovs-event,Downloads,15,Thanks! And Questions?,16,
