OpenFlow协议数据中心下基于SDN的负载均衡调度(4)
1.4 本文的主要内容
为了构建一个基于SDN的负载均衡系统并实现相应算法，本文主要讨论了以下几个方面的内容：
1. 对于多种常见负载均衡算法的介绍
介绍负载均衡工作在当前网络环境下的重要意义，介绍负载均衡算法的概念、分类及其相关学者的研究成果，展示了常用负载均衡算法的工作流程及其优缺点。
2. 对于SDN概念及其相关技术的介绍
介绍SDN的基本概念、发展概况及特性，并简要介绍学者针对SDN环境下的负载均衡技术进行的相关研究
3. 对于实现本负载均衡算法所需要的实验平台的介绍
介绍实验中用到的相关工具，包括网络架构模拟工具、虚拟OpenFlow交换机、OpenFlow控制器等。
4. 对于本课题中负载均衡算法和整体设计方案的介绍
详细介绍本课题中提出的基于负载扩散原理的动态负载均衡算法的原理，并详细介绍本课题中用于实验的网络架构和拓扑模型
5. 对于搭建实验平台并实现负载均衡算法的具体过程的介绍
详细介绍整个实验平台的搭建过程，并阐述动态负载均衡算法的具体实现方式。
6. 对于实验结果的展示
进行相关测试并展示实验结果。
2 相关概念与技术背景介绍
2.1 基于OpenFlow协议构建的SDN网络架构简介
OpenFlow网络主要由OpenFlow交换机和OpenFlow控制器（Controller）两部分组成。其中，OpenFlow交换机负责在数据层进行数据流的转发；控制器负责实现控制层功能，对整个OpenFlow网络进行集中管控。我们将分别对这几部分进行介绍。
2.1.1 OpenFlow交换机
OpenFlow交换机是OpenFlow交换网络的主要构成，是负责实现数据层流量转发的物理设备，同时与OpenFlow控制器进行通信。每台支持OpenFlow协议的交换机在运行时会文护一张流表（Flow Table）,流表是其用来确定转发方式的唯一参数。流表中的流表项的文护和下发具体由OpenFlow控制器负责实现。在OpenFlow交换机的流表中，流表的匹配（Match）参数并不只有源IP地址、目的IP地址、源端口、目的端口、协议类型五个，而是包含了更多可以用来匹配数据流的报文特征。在OpenFlow v1.0协议中，定义了包括输入端口、源MAC地址、目的MAC地址、物理层类型、虚拟局域网ID、源IP地址、目的IP地址、源传输层端口、目的传输层端口、传输层协议类型等多个参数[ ]。在OpenFlow v1.3中更是支持多达三十余种不同的数据流匹配参数。针对每一条数据流，可以选择并指定任意多个参数的值进行匹配，而未被指定的匹配参数在匹配时将能够匹配任意报文信息，即任何报文都能匹配未被指定值的匹配参数。因此管理员可以根据自己的业务需求选择不同的管控力度对网络流量进行控制。
在传统的网络结构中，数据的流向是由管理员进行限定的。虽然交换机设备能够控制数据的流向，但是在传统网络中并不存在数据流这一概念，只能按照每个数据包进行交换；而在基于SDN的OpenFlow网络中，独立的控制器将取代传统网络中交换设备内的路由选择机制，由控制器运行相关算法并最终决定每一条数据流的路由状态和路径。
由于OpenFlow网络实现了数据层和控制层的分离，因此交换设备学习MAC地址的过程实际上是在OpenFlow控制器中完成的。此外，在OpenFlow网络中，默认的路由配置和虚拟局域网（VLAN）的相关配置也是由控制器下发给交换设备。对于路由器等三层网络交换设备，其路由算法也是在控制器端实现。在执行动态路由过程时，控制器根据交换机上报的参数计算出路由路径并下发流表项到相关的交换机从而完成路由信息的通告。当一台OpenFlow控制器与多台OpenFlow交换机建立连接时，可以将它们视为一个规模较大的逻辑交换机模型。在OpenFlow协议下，流表项可以根据业务需求主动下发，也可以根据交换机上报的消息被动响应相关事件请求进行下发。