21882

21882

راه‌كار تكاملي جهت توازن بار خدمت آگاه با استفاده از شبكه‌هاي مبتني بر نرم‌افزار

كارشناسي ارشد

الكترونيك ديجيتال

1398

1398/10/29

دكتر هادي شهريار شاه حسيني

برق

امروزه به دليل رشد تقاضاي پهناي¬باند و افزايش چشمگير استفاده از خدمات تحت وب، استفاده از شبكه¬هاي مركز داده افزايش يافته است. مراكز داده يكي از مهمترين ساختارهايي مي¬باشند كه امروزه مورد استفاده قرار مي¬گيرند. مقياس پذيري، توازن بار، كاهش مصرف انرژي و كيفيت خدمت همگي از چالش¬هاي موجود در اين شبكه¬ها مي¬باشند. با ظهور شبكه¬هاي مبتني بر نرم¬افزار و به تبع آن جدايي سطح داده و كنترل از يكديگر، حل اين چالش¬ها در مقايسه با گذشته تفاوت اساسي پيدا كرده است. در اين پايان نامه به حل برخي از اين چالش¬ها مثل كاهش مصرف انرژي و كاهش استفاده از حافظه TCAM پرداخته شده است. بر اين اساس، يك الگوريتم برخط/غيربرخط با استفاده از روش¬هاي تكاملي جهت توازن بار خدمت آگاه با رويكرد بهره¬وري انرژي شبكه ارائه شده است كه هدف آن كاهش تعداد سوئيچ¬هاي فعال در شبكه¬ مي¬باشد. روند كار به اين صورت مي¬باشد كه در قسمت غيربرخط كه در داخل كنترل¬كننده قرار دارد، گراف مساله اصلاح شده و براي مسيريابي جريان¬هاي جديد به قسمت برخط تحويل داده مي¬شود. اين گراف اصلاح شده با استفاده از يك گراف حداقلي كه در آن ارتباط بين تمامي سرور/مشتري¬ها تضمين شده است و همچنين الگوريتم بهينه¬سازي كلوني مورچگان ايجاد مي¬شود. الگوريتم پيشنهادي در دو قسمت برخط و غير برخط با استفاده از شبيه¬سازهاي رفتار شبكه به نام ميني¬نت و كنترل¬كننده فلودلايت پياده¬سازي شده است. گرافي كه در اين مساله بررسي شده است، با توجه به ساختار مراكز داده، معماري درخت چاق از مرتبه 4 مي¬باشد. در نهايت روش پيشنهادي با حالت پيش¬فرض كنترل-كننده كه الگوريتم مسيريابي دايجسترا مي¬باشد، مقايسه شده است. نتايج به دست آمده بر روي سناريوهاي ترافيكي و هم¬بندي مختلف نشان مي¬دهد كه كارايي الگوريتم در شلوغي¬هاي بالا با جريان¬هايي با مبداءهاي مختلف و حجم متوسط نتيجه مطلوبي دارد. براي مثال مولفه انحراف از معيار لينك¬ها كه جهت ارزيابي توازن بار تعريف مي¬شود، نسبت به كنترل¬كننده، بيش از30% بهبود داشته است. همچنين انرژي مصرف شده در الگوريتم پيشنهادي 25% كاهش داشته است. اين موارد با توجه به برآورده¬سازي كيفيت خدمت براي مولفه-ها تاخير و پهناي¬باند مي¬باشد.

1398/11/28

The Evolution Approch for Sevice Aware Link Load Balancing using Software Defined Network

1/19/2020 12:00:00 AM

Today using of traffic demand and Bandwidth requrment increased. Data Center Network (DCN) is one of the important infrastructure for response to this issue. In DC, exist much challenge, such as load balancing, energy consumption, performance and Quality of Services (QoS). The emergence of SDN, and consequently the separation of data Plain and control plain from each other, has significantly differentiated these challenges from the past. This thesis addresses some of these challenges, such as reducing power consumption and reducing TCAM memory usage. Accordingly, an online/offline algorithm using evolutionary methods for equilibrium. The service charge is informed by the grid energy efficiency approach, which reduces the number of switches active in the grid. The process was done in offline phase inside the controller. The desired graph is modified and delivered to the online phase for routing a new flow. This modified graph is created using a minimal graph that guarantees connectivity across all client servers as well as the ant colony optimization algorithm. The proposed algorithm is implemented in two phase online and offline using network emulator called Mininet and FloodLight Controller. The graph examined in this thesis, according to the classical Data centers are the 4th order of Fat-tree architecture.Finally, the proposed method is compared with the default controller mode that the dijkestra routing algorithm uses. The results obtained on different traffic and interconnection scenarios show that the algorithm performs well in high congestion with streams with different origin and average volume. For example, the component of the standard deviation of links defined to evaluate load balances has improved by more than 30% compared to the controller. In addition, energy Consumption in the proposed algorithm is reduced by 25%. These are the delays and bandwidth due to satisfying service quality for components.