刘必果，束永安，付应辉

(安徽大学 计算机科学与技术学院,安徽 合肥 230601)

基于多目标优化的软件定义网络负载均衡方案

刘必果*，束永安，付应辉

(安徽大学 计算机科学与技术学院,安徽 合肥 230601)

(*通信作者电子邮箱15556983773@163.com)

针对软件定义网络(SDN)中控制平面的负载均衡问题，提出了一种基于多目标优化的动态交换机迁移算法(M-DSMA)。该算法首先将交换机与控制器之间的映射关系转变为0- 1矩阵优化问题；其次，通过基于NSGA-II的多目标遗传算法同时优化控制平面负载均衡度和交换机迁移所产生的通信开销这两个相互冲突的目标。在多目标优化过程中，利用适应度函数选择个体进行交叉变异，随后采用快速非支配排序对种群进行精英策略，产生下一代种群，使得整个种群不断进化，搜索较优的解。仿真实验结果表示，相比于动态交换机迁移算法(DSMA)，M-DSMA在有效均衡控制平面负载的同时，降低了30%～50%的通信开销，且在提高控制平面可扩展性方面具有明显优势。

软件定义网络；负载均衡；多目标优化；遗传算法；交换机迁移

0 引言

软件定义网络(Software Defined Network, SDN)[1]采用与传统互联网截然不同的控制架构，将控制平面与数据平面分离，通过开放和可编程接口实现软件定义[2]。随着网络规模的扩大，典型的单控制器结构已经不能满足用户的需求，单控制器节点的服务能力极有可能成为网络性能的瓶颈，并且带来控制架构难以拓展和单点攻击等一系列问题[3]。因此实现一个逻辑上集中、物理上分布的控制器集群成为解决SDN控制架构可拓展性的良好解决方案。……