浅谈一种支持细粒度并行的SDN虚拟化编程框

赵正波



浅谈一种支持细粒度并行的SDN虚拟化编程框

赵正波

中国电信股份有限公司浙江分公司，浙江 杭州 310000

基于一种支持细粒度并行的SDN虚拟化编程框分析，首先应明确SDN虚拟化编程现状，然后掌握支持细粒度并行的方式。首先这种框架支持多种处理方法的共同执行，其次这种框架支持事件进行内部处理，最后分析并行编程模型，其主要内容有：流的抽象、网络资源的抽象、事件处理接口、并行的数据对象操作。通过这些内容，提高SDN虚拟化编程速度与效率，增加准确性。

支持细粒度；SDN虚拟化；编程框

SDN虚拟化主要指软件定义网络，重视编程网络思想。通过集中逻辑控制，将更多网络功能病程可定义软件，可以进行灵活编写和简单修改，实现整个网络控制。网络虚拟化技术能够抽象分析地层的物理资源，掌握多个虚拟网络之间的差异。SDN网络虚拟化技术，结合了两种技术优势，有效增强网络资源共享，增加网络控制灵活性。但现有的虚拟化框剪性能与可扩展性较差，由此利用事件处理过程中的细粒度并行，提高框架性能和可扩展性，现对此进行分析[1]。

1 SDN虚拟化编程现状

SDN虚拟化框架，在第三方控制器中使用，通知逻辑程序。为了较好地提升设备性能及可扩展性，使用粗粒度并行的方式，解决SDN事件。这种方法通过多条工作线程并行处理，不同事件中内部串行的执行方式有一定差异。事件内部处理中，复杂度高会增加处理时延[1]。但现有第三方控制器的工程器中的工程线不能承担事件处理，还收发事件，其处理时延会影响I/O执行，导致框架逻辑控制层出现执行延误。这种复杂事件处理，限制了网络发展规模，利用细粒度并行编程方法可以应用OpenQoS，提升事件处理速度。

这种编程算法交换节点个数，会根据具体情况变化，有时间开销。为了更好地满足大规模网络的性能要求，执行并行路由算法，遵守SDN数据中心的网络MicroTE，计算可行路径，提升整体计算效率。如果拓扑结构出现变化，算法的复杂度会有所增加。针对大规模网络处理，确定MicroTE并行算法，分析其对计算速度的影响。比较分析已经提出的并行算法，使用细粒度提升QoS的路由功能，凸显其支持作用，满足复杂事件的处理要求。

2 支持细粒度并行的方式

解决复杂事件处理的时延，利用支持细粒度并行 的SDN虚拟化框架，针对逻辑层控制进行简要分析。

首先，这种框架支持多种处理方法的共同执行，针对一些缺乏依赖关系的事件，处理应选取优先级比较执行。一种SDN事件可以绑定多种处理方法，形成固定的逻辑方法，从而保证运行的可靠性[2]。

其次，这种框架支持事件进行内部处理。并行执行针对逻辑复杂的事件，可以选用编程接口，在执行处理中动态生成多个任务并行执行[3]。在框架编程接口中，空间分流划分能够说明虚拟网络及处理逻辑方法。在这个过程中，通过程序具体情况，如虚拟网络资源的丰富程度，选取适合的操作方法，在多样化的虚拟网络中运用。不同类型的SDN消息可以反映框架运行状态，对不同虚拟网络中的处理任务，完善虚拟网络资源，实现多个线程并行处理。

3 并行编程模型分析

3.1 流的抽象

这种内容是SDN虚拟化框架中的重要工作，应进行网络划分构建虚拟网络。框架设计中，需要使用相同类型的流，如TCP源口号和HTTP流。流的创建与移动，要符合实际应用，掌握框架特点，生成虚拟网络，实现整体的逻辑控制。一旦物理网络中的流消息传送及时，框架就会根据流的信息内容，生成对应的流对象综合处理，减少整体内容的占用，最后执行任务后，自动删除信息[4]。

3.2 网络资源的抽象

网络资源的抽象需要与现有SDN虚拟化框架比对，整体运作中应明确自定义虚拟网络资源的使用，Base-state类。编程人员可以结合实际情况任意使用网络资源，确定网络资源的操作手段，为虚拟网络应用提供参考。

3.3 事件处理接口

编程中使用的框架，设立新的事件接口处理问题，针对任意SDN事件进行方法分配。处理方法可以与SDN事件绑定，当事件被触发时，要将对应的处理方法调出，编程人员要掌握事件的对应代码，现针对两种处理方法进行合理分析。

一是针对特定的数据对象，以及处理该对象的方法，编程人员应进行事件与处理方法的绑定。当触发SDN事件时，要调用这种处理方法，然后快速处理这种情况。

二是现有框架常用的方法，将一种处理方法与特定事件类型绑定。两种处理方法的区别是执行处理的线程类型。如果类型对应，那么这种处理方法就会沿着I/O线程直接执行；如果类型不对应，就会将产生的任务交由计算线程执行。

3.4 并行的数据对象操作

本次框架主要利用两种数据对象，不同类型的流会产生不同的流对象，编程人员要保存虚拟网络资源的状态对象。框架可以提供简单的接口，在底层事件处理中，两种不同类型的对象，应进行并行操作和同步[5]。例如，handle 方法是针对数据对象的并行操作方法，当SDN事件实例对象调用 handle 方法时，需要指定处理该对象的方法 method。当handle方法应用中，会产生动态任务，编程人员要根据实例对象，执行不同的线程[5]。

4 结束语

SDN虚拟化框架事件内部处理中，复杂度高会增加处理时延。但现有第三方控制器的工程器中的工程线不能承担事件处理，还收发事件，其处理时延会影响I/O执行，导致框架逻辑控制层出现执行延误。利用事件处理过程中的细粒度并行，提高框架性能和可扩展性，凸显其支持作用，满足复杂事件的处理要求。

[1]罗腊咏，贺鹏，关洪涛，李振宇，谢高岗.可编程虚拟路由器关键技术与原型系统[J].计算机学报，2013（7）：1349-1363.

[2]龚向阳，王文东.一种面向多样化网络业务融合的SDN网络架构[J].中兴通讯技术，2013（5）：16-21.

[3]谢立军，胡宇翔，汪斌强，兰巨龙，程国振，王志明.网络可编程技术研究[J].电信科学，2016（2）：1-12.

[4]段通，兰巨龙，程国振，胡宇翔.基于元能力的SDN功能组合机制[J].通信学报，2015（5）：160-170.

[5]诸葛斌，王保霞，王怡宁，吴春明，姚敏辉.基于软件定义价格的SDN应用体系结构[J].电信科学，2015（8）：7-17.

Talking about the Kind of Support Fine-Grained Parallel Programming SDN Virtual Box

Zhao Zhengbo

Zhejiang Branch of China Telecom Corporation Limited，Zhejiang Hangzhou 310000

Based on a fine-grained parallelism SDN virtualization programming box analysis，we should first define SDN virtualization programming situation，then grasp the support fine-grained parallel manner，the first such joint implementation framework supports a variety of treatment methods，and secondly that species framework to support events for internal processing.Finally parallel programming model，and its main contents are abstract abstract flow of network resources，event processing interface，parallel data object manipulation. Through these elements，improve SDN virtualization programming speed and efficiency，increase accuracy.

support for fine-grained；SDN virtualization；programming box

TP311.52

A

1009-6434(2016)07-0138-02