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FRINGE:边缘SDN控制框架,提升数据中心网络管理效率
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更新于2024-08-26
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FRINGE是一个创新的边缘软件定义数据中心网络(DCN)控制框架,它旨在解决传统数据中心网络管理中的效率瓶颈。随着云计算的发展,租户对于网络资源的动态分配和定制化需求日益增长,同时,对网络本身的高效管理和维护也变得至关重要。FRINGE的设计理念是将分布式控制与集中式管理相结合,它在数据中心网络边缘构建了一个软件定义的集中管理域。 在这个架构中,边缘网络设备,如柜顶交换机,被赋予了可编程配置能力,使得网络配置和管理不再受限于传统的硬编码规则。通过采用OpenFlow等开放标准,FRINGE只需对现有交换机进行软件升级,就能实现对整个网络的灵活、智能化控制。这种升级过程相对简单,降低了部署成本和复杂性。 FRINGE的核心优势在于它的高效性。在数据中心网络管理功能中,特别是在故障诊断方面,FRINGE展现出了显著的优势。与传统的故障检测方法相比,FRINGE能够快速定位问题并提供解决方案,其诊断探测开销降低了一个数量级,这意味着故障处理速度得到大幅提升,从而减少了停机时间,提升了整体的网络可用性和服务质量。 该架构的关键技术包括软件定义网络(SDN),它允许网络控制器与数据平面解耦,实现了网络功能的灵活配置和优化。通过分布式决策和集中式协调,FRINGE能够在不影响全局视图的情况下,充分利用边缘节点的处理能力和带宽资源,提高了网络的响应速度和资源利用率。 FRINGE作为一个前沿的DCN控制框架,不仅满足了租户对网络资源的个性化需求,还通过优化网络管理流程,极大地提高了网络运维的效率。随着边缘计算的兴起,FRINGE的实施前景广阔,预示着未来数据中心网络管理将更加智能、灵活且高效。
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FRINGE:支持高效管理的边缘软件定义数据中心网络
控制架构
摘要: 数据中心的网络控制是为了满足租户对网络资源的需求以及满足对网络本身管理的需求。提出支持
高效管理的边缘软件定义数据中心网络控制架构 FRINGE,其采用分布式和集中式相结合的控制,特点是
在网络边缘构建软件定义的集中管理域,利用边缘网络设备的可编程配置能力提高网络管理效率。通过分
析发现,FRINGE 具有较好的实现可行性,仅需对现有数据中心柜顶交换机进行 OpenFlow 软件升级。最
后以数据中心网络管理功能中的故障诊断为例,说明 FRINGE 可提升网络管理的高效性,诊断探测开销比
原有方法降低至少两个数量级。
关 键 词: 网络控制; 数据中心网络; 软件定义网络
中图分类号: TN911.22 文献标识码: A
FRINGE: An Edge Software-defined DCN Control
Framework Supporting Efficient Management
Abstract: The target of network control in datacenter is to satisfy the requirement of network resources of tenants
and meet the demand of the network management. This paper proposes an edge software-defined control
framework supporting efficient management in datacenter network, named FRINGE. FRINGE builds SDN
management domain at the edge of data center networks, exploiting configurable network devices to improve the
efficiency of network management. The paper analyzes the feasibility of implementation of FRINGE by updating
the software of Top-of-Rack switches to support OpenFlow. And it illustrates the troubleshooting in network
management to present the enhanced effectiveness of the framework. The probing overhead is two orders of
magnitude less than the previous method.
Key words: Network Control; Data Center Network; Software-Defined Networking
目前,数据中心已经成为信息化建设的关键基
础设施。为降低建设成本,数据中心网络通常采用
以交换机为核心的三层多根树形拓扑构建,分为核
心层、汇聚层和接入层
[1]
。随着计算虚拟化的快速
发展,数据中心网络推进至服务器内部,由原来的
网络硬件设备(交换机、路由器等)组成演变为由
网络硬件设备和软件虚拟交换机(vSwitch)构成的
数据中心网络。
数据中心的网络控制是为了满足租户对网络资
源的需求以及满足对网络本身管理的需求。租户对
网络资源的需求包括租户构建自定义的网络拓扑,
保证多租户带宽、流量隔离等租户需求;网络本身
管理的需求包括实现流量工程、故障诊断等相应的
网络管理功能。现有数据中心网络主要存在三种控
制架构:一是传统数据中心网络采用的分布式控制
架构,通常采用逐个设备的人工配置方法,即利用
CLI 命令构成的脚本、SNMP 等实现对数据中心网
络的控制。软件定义网络(SDN)思想
[2]
通过控制
与转发分离,将网络中交换设备的控制逻辑集中到
一个计算设备上,为实现数据中心的网络控制带来
新的思路。二是集中的控制架构,例如 CloudNaaS
在全网部署可编程的 SDN 设备,通过集中的网络控
制器(Network Controller)实现对网络的控制
[3]
。
三是分布与集中相结合的控制架构,典型的代表是
网络虚拟化平台(NVP)。NVP 在服务器内部署支
持 SDN 的 Open vSwitch(OVS),实现集中控制以
满足多租户灵活组网的需求,对网络设备仍采用分
布式配置
[4]
。
收稿日期: 2014-12-28
基金项目:国家高技术研究发展计划(863) No.2013AA013505 和国家青年自然科学基金 No. 61202485
作者简介: 毛健彪(1988-),男,浙江义乌人,在读博士,主要研究领域为数据中心网络和软件定义网络; 韩彪
(1986-),男,广东肇庆人,博士,助理研究员,主要研究领域为计算机网络协议、路由与交换; 孙志刚(1973-),
男,江苏东海人,博士,研究员,主要研究领域为计算机网络体系结构、高性能路由和交换.卢锡城,男,教授,主
要研究领域为计算机网络和并行分布处理.
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