干货：一种基于SDN的服务器负载均衡方案

　　图5是本次试验的拓扑结构图。由于本文的负载均衡方案是面向连接的，UDP协议数据传输完后不需要断开连接。流表转发方式与ICMP类似，所以本文中不再进行UDP协议的测试。试验中，首先通过在Mininet中分别使用h1～h5、he1～he6发起4次对VIP1的请求，模拟ICMP请求的网络访问情况;其次发起Wget访问VIP2，模拟TCP协议负载均衡情况;最后为了验证本文是面向连接的，使用同一台主机多次对VIP2进行Wget访问。

　　2.3 实验结果分析

　　由Wireshark在Open-Switch3的eth1、eth2、eth3抓包分析可以得出，10台主机中，4台与server11连接，3台与server12连接，3台与server13连接，并以轮询选择的方式进行ICMP通信。图6是Wireshark在ICMP负载均衡时各服务器的流量情况。

　　整个用户网络向ICMP服务器共发起了10起访问，每起4次，并被轮询分配到不同服务器下。图7为通过wireshark在某一主机端的抓包分析。可见，它的数据包的目的地址已经被转换为VIP1的地址。

　　通过负载均衡服务找到路径并下发流表后，交换机会自动记录流表，下次收到同样请求包时会自动按照流表下发。图8通过控制器的显示页面查询Open-Switch3中记录的流表，从中亦可以分析出本文提出的负载均衡方案实现了面向连接的服务器均衡。为了再次验证，本文继续采用TCP协议进行实验。

　　图9是使用10台主机对VIP2发起Wget访问的结果，图10则是使用同一台主机对VIP2发起10次Wget访问。理论上，由于TCP协议是无状态的连接，每次协议完成后会自动断开连接。而本文的均衡方案是面向连接，所以两次访问的结果相同。实验结果显示与理论一致，证明本文的负载均衡方案适合于面向连接的负载均衡。从图11的Open-Switch3的流表可以得出，同一主机多次访问VIP2时，数据包轮换通过不同端口，证实了访问过程由不同的服务器轮换进行响应。

　　与ICMP协议均衡不同的是，针对TCP协议，此方案保存在交换机内的流表是不可用的。TCP协议着重于其可靠性，数据传输结束后会关闭连接，因此待到下一次连接时，交换机收到的包数据与存在流表记录中的数据不同。此时，交换需要再次向Floodlight提取解析目的地址的请求，由Loadbalancer重新决策选择目的服务器，并决定其传输路径。

　　3 结 语

　　相比于传统网络，SDN能够更好地统筹网络，并控制网络中的流量转发。本文利用SDN的全局网络视图，提出了一个扩展性极高、灵活性强的基于Floodlight控制器的负载均衡方案。运用Floodlight的Rest API设置负载均衡参数进行实验，并通过Wireshak抓包验证了其在服务器间的均衡结果良好，能够解决网络的拥塞问题，提高网络的服务技能。SDN控制器的可移植性高，网络业务发展前景巨大。网络控制权的集中不仅使负载均衡服务成本降低、易实现，且网络中其他节点不必再进行负载计算，消耗减小。

　　但是，本方案的弊端仍然存在。

　　(1)Monitor会一直认为Pool中的所有负载均衡成员都处于活跃状态，即都能够处理网络请求，所有的成员会一直出现在VIP的分发列表中，即使成员对应的主机不能响应网络请求，这在实际应用中会造成负载均衡的响应异常;

　　(2)目前只能实现ARP、TCP、UDP和ICMP包的负载均衡;

　　(3)未对路径选择加以更加优秀的算法，直接选择了路由跳数最小的最短路径。

　　如何寻找到更优秀的负载均衡算法，是解决本文不足的关键。目前，不少研究者基于SDN负载均衡算法进行了研究。文献[9]提出一种可以优化负载均衡问题的粒子群化算法，以链路的带宽使用率最接近为负载均衡决策下发到Openflow交换机的准则;文献[10]基于马尔科夫链算法选出最优负载均衡的路径;文献[11]则提取传输路径的特性，训练BP神经网络预测综合负载并选择最小负载的路径。比较众多的负载均衡算法，适当扩展到本文提出的负载均衡方案中，需要做更进一步的研究。

　　参考文献：

　　[1] 范伟.软件定义网络及应用[J].通信技术,2013(03):67-70.

　　[2] 程克非,高江明,段洁等.面向SDN的数据中心网络更新研究综述[J].电讯技术,2017,57(10):1224-1232.

　　[3] Jackson K,Bunch C,Sigler E.OpenStack Cloud Computing Cookbook[M].Packt Publishing,2015:121-165.

　　[4] Patel P,Bansal D,Yuan L,et al.Ananta:Cloud Scale Load Balancing[J].Computer Communication Review,2013,43(04):207-218.

　　[5] 张卫峰.走近Google基于SDN的B4网络[J].程序员,2013(11):100-104.

　　[6] 房秉毅,张歌,张云勇等.开源SDN控制器发展现状研究[J].邮电设计技术,2014(07):29-36.

　　[7] Erickson D.The Beacon Openflow Controller[C].ACM SIGCOMM Workshop on Hot Topics in Software Defined Networking ACM,2013:13-18.

　　[8] Kaur K,Singh J,Ghumman N S.Mininet as Software Defined Networking Testing Platform[C].International Conference on Communiction,Computing & Systems,2014.

　　[9] 曹欲晓,徐金宝.基于粒子群优化的SDN负载均衡研究[J].现代计算机,2016(29):18-21.

　　[10]王春枝,罗晨,陈宏伟.SDN中基于负载均衡的最优路径分配算法研究[J].计算机应用研究,2016,33(08):2462-2466.

　　[11]CUI Chen-xiao,XU Ya-bin.Research on Load Balance Method in SDN[C].International Journal of Grid and Distributed Computing,2016:25-36.

（编辑：拼字网 - 核心网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!