基于数据平面可编程的负载均衡算法

吉林大学学报(信息科学版) ›› 2023, Vol. 41 ›› Issue (6): 1099-1105.

基于数据平面可编程的负载均衡算法

张一凡¹, 韩卫占¹ , 周云²

1. 中国电子科技集团公司第五十四研究所, 石家庄 050081; 2. 陆装驻石家庄地区第一军代室, 石家庄 050081

收稿日期:2022-10-13 出版日期:2023-11-30 发布日期:2023-12-01
通讯作者: 韩卫占(1963— ), 男, 河北泊头人, 中国电子科技集团公司研究员级高级工程师, 主要从事通信与信息系统研究, (Tel)86-13903211295 E-mail:869996013@ qq. com
作者简介:张一凡(1997— ), 男, 石家庄人, 中国电子科技集团公司硕士研究生, 主要从事通信与信息系统研究, ( Tel) 86- 17736067885(E-mail)
基金资助:
中国电子科技集团公司第五十四研究所科研项目所级基金资助项目(SXX20104X030)

Load Balancing Algorithm Based on Data Plane Programmability

ZHANG Yifan¹ , HAN Weizhan¹, ZHOU Yun ²

1. The 54th Research Institute, China Electronics Technology Group Corporation, Shijiazhuang 050081, China; 2. 1sth Region Military Representative Officeinmqru, PLA Army Equipment Department Shijiazhuang, Shijiazhuang 050081, China

Received:2022-10-13 Online:2023-11-30 Published:2023-12-01

摘要/Abstract

摘要： 针对目前网络数据平面存在僵化现象, 导致网络中数据流不均衡的问题, 提出了一种基于数据平面可编程的负载均衡算法。首先通过带内网络遥测( INT: In-band Network Telemetry)技术获取网络实时状态信息, 然后利用提出的 BD-ECMP(Bandwidth and Delay Equal-Cost Multi-Path Routing)算法选择数据流的最佳传输路径。采用编程协议无关的包处理器(P4: Programming Protocol-Independent Packet Processors) 语言对 SDN 网络数据平面的数据流进行优化处理, 从而实现网络负载均衡。仿真实验结果表明, 与传统 ECMP 算法相比, BD-ECMP 算法在平均流完成时间、网络吞吐量及网络丢包率等方面具有明显优势。

关键词: 计算机网络, 软件定义网络, 负载均衡, 数据平面, 协议无关的包处理器

Abstract: Due to the current rigidity of network data planes, which leads to imbalanced data flow in the network, a programmable load balancing algorithm based on data planes is proposed. Firstly, INT ( In band Network Telemetry) technology is used to obtain real-time network status information, and then the proposed BD- ECMP(Bandwidth and Delay Equal-Cost Multi-Path Routing) algorithm is used to select the optimal transmission path for the data stream. Using P4(Programming Protocol Independent Packet Processors) language to optimize the data flow of SDN network data plane, network load balancing is achieved. The simulation results show that compared with the traditional ECMP algorithm, the BD-ECMP algorithm has significant advantages in terms of average flow completion time, network throughput, and network packet loss rate.

Key words: computer network, software defined network ( SDN), load balancing, data plane, programming protocol-independent packet processors(P4)

中图分类号:

TP393

张一凡, 韩卫占, 周云. 基于数据平面可编程的负载均衡算法 [J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2023, 41(6): 1099-1105.

ZHANG Yifan , HAN Weizhan , ZHOU Yun . Load Balancing Algorithm Based on Data Plane Programmability [J]. Journal of Jilin University (Information Science Edition), 2023, 41(6): 1099-1105.

[1]	翁锦阳, 朱铁兵, 柏志安. 基于密度划分的分布式数据容错存储算法研究 [J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2024, 42(1): 67-73.
[2]	刘珊珊 . 基于 RTOC 轻量级钻井数据库系统研发 [J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2024, 42(1): 143-153.
[3]	李雪琛, 张齐. 开源网络空间大数据暴力破解攻击识别算法设计 [J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2023, 41(6): 1086-1092.
[4]	李鹤 . 基于蛙跳博弈优化算法的光网络动态频谱分配方法[J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2023, 41(6): 1093-1098.
[5]	滕飞, 刘洋, 曹芙 . 基于节点实时负载的开源大数据负载均衡优化算法 [J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2023, 41(6): 1106-1111.
[6]	徐忠原, 杨秀华, 王业, 李玲. 面向不平衡数据集的网络入侵检测算法[J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2023, 41(6): 1112-1119.
[7]	钱鑫. 深度学习下的校园监控网络欺骗攻击检测算法 [J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2023, 41(4): 752-758.
[8]	刘苗 , 霍卓苗 , 孙振兴. 油气物联网高效能耗算法研究[J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2023, 41(3): 539-544.
[9]	彭建祥 . 改进 RBF 模型的医院网络异常信息入侵意图预测[J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2023, 41(2): 352-358.
[10]	冯伟, 姜远飞. 基于企业微信的高性能集群监控管理系统[J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2023, 41(2): 381-386.
[11]	何安元. 基于电子签名技术的雷达通信终端安全准入控制算法[J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2023, 41(1): 99-105.
[12]	杨秀华, 梅圣民, 李玲, 张海蓉. 云存储数据完整性验证[J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2022, 40(6): 1003-1008.
[13]	刘苗 , 钟晓曦 , 孙振兴 , 徐迪 , 贺庆. 基于能量采集的油气物联网非均匀分簇算法 [J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2022, 40(3): 333-338.
[14]	谢燕, 裴浪. 基于 SDN 技术的数据中心网络异常流量检测算法[J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2022, 40(2): 240-246.
[15]	邓斌涛, 徐胜超. 基于生产函数的云计算 QoS 任务调度算法[J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2022, 40(2): 295-300.