优化数据中心：PiBuffer流缓存管理提升OpenFlow SDN性能

本文主要探讨了在数据中心中广泛应用的基于OpenFlow的软件定义网络(SDN)技术面临的挑战，尤其是如何优化集中式控制平面，以减少其对网络性能的影响。OpenFlow标准提倡利用数据平面的缓存功能，当数据包未命中缓存时，只需将少量摘要信息发送到控制器，以触发相应的转发规则，以此来减轻控制器与数据平面之间的通信压力。 然而，当前的报文粒度缓存策略存在局限性。它可能导致同一流量中的多个未命中报文被反复发送到控制器，增加了不必要的通信负担。此外，交换机处理报文的顺序问题也可能导致流内部报文出现乱序，进一步降低了通信效率。针对这些问题，本文提出了一种创新的PiBuffer流缓存管理模型，该模型专注于流内报文的有序传输。 PiBuffer模型的核心是采用流粒度的缓存策略，即对整个数据流进行缓存处理，而不是单个报文。这样可以避免重复发送报文摘要，显著减少控制平面与数据平面间的通信开销。同时，通过设计特殊的报文预处理机制，确保在数据流内的报文按照其发送顺序进行传输，从而实现流内报文的有序性。 为了验证这个模型的有效性，研究者们分别在软件交换机OFSoftSwitch和硬件网络实验平台Net Magic上进行了实验。实验结果表明，PiBuffer模型能够有效地提升数据中心网络的性能，减少了通信延迟，提高了整体的网络效率。 文章的作者包括毛健彪、卞洪飞、韩彪、李韬和孙志刚，他们分别在数据中心网络、软件定义网络、网络交换与通信等领域有所专长。他们的研究得到了国家“八六三”高技术研究发展计划和国家自然科学基金的支持，这些资助项目进一步推动了SDN关键技术的研发和应用。 总结来说，本文提出了一种创新的OpenFlow交换机流缓存管理模型——PiBuffer，它通过改进缓存策略和引入报文预处理机制，有效解决了现有报文粒度缓存导致的性能瓶颈问题，为数据中心网络的高效管理和优化提供了新的解决方案。