李军飞，兰巨龙，胡宇翔，邬江兴



SDN多控制器一致性的量化研究

李军飞，兰巨龙，胡宇翔，邬江兴

（国家数字交换系统工程技术研究中心，河南郑州 450002）

针对SDN网络中多控制器的一致性问题，提出了一种量化的研究方法，为控制层的东西向扩展提供更为精准有效的共享网络视图方法。首先，结合SDN的特性，给出了控制器之间一致性、性能以及可用性的度量指标，建立通用的量化分析模型。其次，针对其中3类典型的一致性问题进行了量化研究，明确了其取得最优值的条件，为一致性参数的配置提供了参考。最后，通过仿真实验对该量化方法进行验证。实验结果表明，该量化方法能够有效提高SDN控制层的性能和可用性。

SDN；多控制器；一致性；性能；可用性

1 引言

随着网络应用的快速发展，传统的网络交换设备承载着越来越多的控制逻辑，已难以适应虚拟化、云计算、大数据及相关业务发展对数据高速传输、资源灵活配置、协议快速部署的需求。软件定义网络（SDN, software defined network）提出了控制与转发分离的设计结构，实现了开放的可编程网络接口，为网络提供了更细粒度的管理，引起了学术界和产业界的广泛研究[1,2]。然而，SDN的集中式控制在为网络应用带来创新与便利的同时，也带来了可靠性、可扩展性以及可用性等方面的问题。目前，无论是针对SDN的可靠性问题[3]，还是可扩展性问题[4]，大多数的解决方法均采用多控制器间主备冗余或对等协同的方法。

然而，多个控制器之间如何高效地共享网络视图，以期实现快速的主备切换或有效的集中式控制，即SDN控制器的一致性(consensus)问题，仍是SDN多控制器网络面临的主要难题之一。……