博碩士論文 104522056 詳細資訊




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姓名 謝舜宇(Shun-Yu Hsieh)  查詢紙本館藏   畢業系所 資訊工程學系
論文名稱 在雲端平台中基於SDN與NFV之SFC服務鏈資源管理機制研究
(Study of Service Function Chain Resource Management in Cloud Platform based on SDN and NFV)
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摘要(中) 近年來雲端計算的技術興起,越來越多的服務功能被開發出來,因此有了新的網路服務技術出現,服務功能鏈(Service Function Chain),有了這個技術,就可以佈署更加彈性的服務功能,不必限制於實體場景。軟體定義網路(Software Defined Network),為集中式的網路架構,目的將網路管理變得更加彈性且可程式化,減輕網路管理員的負擔。網路功能虛擬化(Network Function Virtualization)把原本需要特定硬體的網路功能分離出來,用軟體的方式實作,網路功能不再受限於硬體設備商。由於如何達成服務功能鏈的方式尚未成為標準,本論文結合軟體定義網路以及網路功能虛擬化這兩個技術實作出服務功能鏈平台。
本論文除了實作出管理平台還提出了資源管理的方式,有負責high availability的share和recovery機制,有負責提升服務功能使用率的merge機制,以及相對應產生的separate機制,還有應付大量流量的auto-scaling機制scale up和scale down機制。並提出一個演算法STSFCM(Stable Time Service Function Chain Management)用來決定上述六項機制要在何時啟動,在auto-scaling的部分加上時間的因素,使得在穩定使用率的狀態可以更好的利用VNF的資源。
摘要(英) 近年來雲端計算的技術興起,越來越多的服務功能被開發出來,因此有了新的網路服務技術出現,服務功能鏈(Service Function Chain),有了這個技術,就可以佈署更加彈性的服務功能,不必限制於實體場景。軟體定義網路(Software Defined Network),為集中式的網路架構,目的將網路管理變得更加彈性且可程式化,減輕網路管理員的負擔。網路功能虛擬化(Network Function Virtualization)把原本需要特定硬體的網路功能分離出來,用軟體的方式實作,網路功能不再受限於硬體設備商。由於如何達成服務功能鏈的方式尚未成為標準,本論文結合軟體定義網路以及網路功能虛擬化這兩個技術實作出服務功能鏈平台。
本論文除了實作出管理平台還提出了資源管理的方式,有負責high availability的share和recovery機制,有負責提升服務功能使用率的merge機制,以及相對應產生的separate機制,還有應付大量流量的auto-scaling機制scale up和scale down機制。並提出一個演算法STSFCM(Stable Time Service Function Chain Management)用來決定上述六項機制要在何時啟動,在auto-scaling的部分加上時間的因素,使得在穩定使用率的狀態可以更好的利用VNF的資源。
關鍵字(中) ★ 軟體定義網路
★ 網路功能虛擬化
★ 服務功能鏈
★ 資源管理
關鍵字(英) ★ SDN
★ NFV
★ SFC
★ Resource Management
論文目次 摘要 v
Abstract vi
致謝 vii
目錄 viii
圖目錄 x
表目錄 xiii
第一章 緒論 1
1.1 概要 1
1.2 研究動機 2
1.3 研究目的 3
1.4 章節架構 4
第二章 背景知識與相關研究 5
2.1 軟體定義網路(SDN)與OpenFlow通訊協定 5
2.2 網路功能虛擬化(NFV) 9
2.3 服務功能鏈(SFC) 11
2.4 資源管理與自動擴展(Auto-scaling) 14
2.5 OpenStack 17
2.6 相關研究之比較 19
第三章 研究方法 22
3.1 系統架構與設計 22
3.1.1 VNF Manager模組 25
3.1.2 Local configure server模組 27
3.1.3 Status Collector模組 27
3.1.4 Collected data 28
3.1.5 SFC Topology 29
3.1.6 SFC Manager模組 30
3.1.7 Orchestrator模組 33
3.1.8 Django 33
3.1.9 Web Socket Server 33
3.1.10 Web Interfece模組 34
3.2 系統運作流程與機制 34
3.2.1 系統定義與假設 34
3.2.2 資料符號表 36
3.2.3 High Availability(Recovery)機制 39
3.2.4 High Availability(Share)機制 42
3.2.5 Loading Detection 44
3.2.6 Traffic Merging機制 46
3.2.7 Traffic Separation機制 49
3.2.8 Auto-scaling(scale up)機制 52
3.2.9 Auto-scaling(scale down)機制 54
3.2.10 STSFCM演算法 56
3.2.11 系統運作流程 60
第四章 實驗與討論 64
4.1 實驗平台 64
4.2 情境一:SFC平台效能測試 66
4.2.1 實驗1-SFC繞送驗證 66
4.2.2 實驗2-SFC頻寬測試 69
4.2.3 實驗3-單一VNF開啟時間測試 70
4.2.4 實驗4-SFC開啟時間測試 72
4.3 情境二:SFC高可用性測試 73
4.3.1 實驗5-Recovery機制測試 75
4.3.2 實驗6-Share機制測試 77
4.4 情境三:SFC資源管理測試 79
4.4.1 實驗7-Merge機制測試 79
4.4.2 實驗8-Separatioo機制測試 81
4.5 情境四:SFC自動擴展演算法比較 83
4.5.1 實驗9-Chen’s自動擴展 83
4.5.2 實驗10-STSFCM自動擴展 85
4.6 情境五:各機制執行時間 88
4.6.1 實驗11-各機制執行時間 88
4.7 情境六:STSFCM多機制的操作情境 89
4.7.1 實驗12-多機制操作 89
第五章 結論及未來研究 93
5.1 結論 93
5.2 未來研究 94
參考文獻 96
參考文獻

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指導教授 周立德(Li-Der Chou) 審核日期 2017-8-22
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