【摘 要】
:
SDN(Software Defined Network)是一种新型的网络架构,解耦控制平面与数据平面,实现网络的集中控制,有效解决了传统网络配置复杂、设备管理困难等问题,能更好的实现全局优化。但随着网络规模的不断扩张,单控制器部署有限的处理能力以及易出现单点失效等问题,已成为整个SDN网络的瓶颈。因而多控制器部署已成为必然趋势。但由于网络流量具有时变性和突发性,极易引发控制平面负载不均衡,致使网
论文部分内容阅读
SDN(Software Defined Network)是一种新型的网络架构,解耦控制平面与数据平面,实现网络的集中控制,有效解决了传统网络配置复杂、设备管理困难等问题,能更好的实现全局优化。但随着网络规模的不断扩张,单控制器部署有限的处理能力以及易出现单点失效等问题,已成为整个SDN网络的瓶颈。因而多控制器部署已成为必然趋势。但由于网络流量具有时变性和突发性,极易引发控制平面负载不均衡,致使网络整体性能下降和大量网络资源被浪费,因而如何解决SDN控制平面负载不均衡问题已成为研究的热点。在现有解决负载不均衡问题的策略中,静态负载均衡策略由于控制器与交换机的映射关系固定不变难以应对实时变化的网络流量,易产生新的负载不均,不适合真实网络。本文主要针对现有的动态负载均衡策略中无法很好的避免控制器过载,交换机迁移时机选择粗放、难以实现实时智能负载均衡等问题进行深入研究,提出了一种基于负载预测的动态负载均衡策略,利用深度学习进行负载预测,并在此基础上确定合理的交换机迁移时机,再借助深度强化学习模型最终实现实时智能化的动态负载均衡,有效提高了网络性能和资源利用率。主要研究内容如下:首先,从数据驱动的角度出发,本文引入了知识定义网络(Knowledge Definition Network,KDN)的理念,设计了一种新的动态负载均衡架构,该架构可减少控制器间的通信开销,并借助负载预测产生的知识以及具有负载均衡知识的决策模型快速制定出高效的负载均衡策略,最终实现网络管理的自动化、智能化。其次,针对现有的动态负载均衡策略无法很好的避免控制器过载的问题,本文设计了时序自注意力卷积神经网络(Temporal Self Attention Convolutional Network,TSACN)模型实现对控制器负载的预测。该模型在时序卷积网络(Temporal Convolutional Network,TCN)模型的基础上添加了自注意力机制并进行了修改,实现在增加对序列数据内部相关性捕获的基础上,同时维护了模型的可解释性。提高了负载均衡决策所需要知识的质量,以便后续迁移时机的确定和智能负载均衡的实现,进而避免控制器过载的发生。第三,针对交换机迁移时机选择粗放问题,本文设计了触发交换机迁移阈值,即利用获得的控制器预测负载,判断出在未来W时间窗口内是否存在过载控制器并且控制器过载次数是否超过触发交换机迁移阈值,据此确定合适的交换机迁移时机,因而在实现对交换机迁移代价以及收益权衡的基础上有效避免了控制器过载的发生。第四,针对难以实现实时智能负载均衡问题,本文利用深度强化学习善于处理高度时变环境的特点,将改进后的A3C算法作为交换机迁移算法,将TSACN预测产生的知识和网络状态信息作为输入,综合优化目标作为奖励函数,再利用与环境的不断交互生成对应网络状态下的最佳负载均衡策略,最终实现实时智能的动态负载均衡。此外,对原本A3C算法中的优势函数以及动作空间探索进行改进,进一步加快收敛速度和提高解的质量。最后,利用Mininet和Ryu搭建本文的实验仿真环境,首先对TSACN模型的预测性能进行验证,实验结果表明该模型在平均绝对百分比误差(MAPE)上与TCN、LSTM、GRU模型相比分别减少了1.85%,3.04%,3.40%。其次通过对交换机迁移时机进行分析,有效证明了TSACN-LBA算法能在权衡交换机迁移收益与代价的基础上有效避免控制器过载的发生。最后将本文提出的TSACN-LBA算法与NMD、DALB、Q-Learning算法进行对比,实验结果表明TSACN-LBA在系统吞吐量上分别提升了21.89%、16.64%、5.98%,在平均响应时延上分别降低了25.40%、20.36%、5.17%,在资源利用率方差上分别减少了0.0123、0.01、0.0026,证明了本文算法的有效性。
其他文献
压电陶瓷微动位移平台具有零摩擦无噪声、无需润滑、结构紧凑、负载能力强、分辨率高以及响应速度快等优点,在生物医学工程、精密机械制造等领域被广泛使用。然而,压电陶瓷材料本身存在迟滞特性,会降低位移平台的定位精度。为了解决迟滞非线性对定位精度的影响,通过采用逆模型补偿与PID的复合控制方法,对压电陶瓷位移平台的迟滞非线性进行了校正。具体的工作内容如下:分析了压电陶瓷引起位移变化的微观机理,针对压电陶瓷升
经皮椎弓根螺钉内固定术是治疗脊柱压缩性骨折、脊柱损伤及退行性变的常用微创手术方法,椎弓根穿刺定位及脊柱钻孔是其中的重要步骤。就脊柱钻孔而言,国内大多数医院,都是由医生手持骨钻进行脊柱开孔;长时间手持骨钻出现的疲劳以及生理颤抖增加了脊柱钻孔时的潜在风险。医生徒手拖动控制脊柱手术钻孔辅助机器人介入治疗成为一种新的解决方案。本文对脊柱手术钻孔辅助机器人的运动学、工作空间和变形作了系统的研究,并提出了一种
随着“中国制造2025”战略的提出,工业制造业网络化、开放化、智能化的趋势越来越明显。基于实时工业以太网现场总线技术的运动控制器正在逐步替代传统的总线运动控制器。EtherCAT总线凭借其传输速率快、实时性和同步性强,拓扑结构灵活多样等诸多优点,成为运动控制领域控制器的研究热点。本文面向多轴运动控制,对基于EtherCAT总线的主站控制器展开研究和开发,主要内容如下:1.梳理EtherCAT技术的
世界森林面积减少,国内林木资源短缺,制约了地板产业的发展。为突破地板产业发展的瓶颈,同时响应党中央五大发展理念的“绿色”发展理念,新材料地板替代实木地板成为地板行业重要的改革方向之一。那么,为提高新材料地板的质检效率,对新材料地板的缺陷检测成为重要的研究课题。目前新材料地板的缺陷检测多为人工检测,其检测精度不高且耗时较长,同时一线质检员人数较多,生产现场存在粉尘、油漆、噪音等污染和设备使用的安全隐
随着科技水平的突飞猛进,人们对于电子产品的需求和依赖大大提高。印刷电路板组件(PCBA)作为电子产品中的核心元件,它的可靠性直接影响着电子产品的寿命。因此,人们一直在追寻探索一种高效清洁的PCBA清洗方法。而二氧化碳雪清洗在清洗金属表面,半导体元件,精密仪器等方面都有着良好的表现。不仅对电子元件表面无损伤,而且作为一种绿色清洗技术,它对环境的影响较小,没有残留副产物的产生。然而,系统性地利用二氧化
随着我国经济发展速度的提高,在工业高端制造领域,对加工能力有了更高的要求。“中国制造2025”明确提出将数控机床列为“战略必争领域”,发展数控机床产业已成为国家战略。近年来,自动控制技术、计算机技术以及人机交互界面技术发展都比较完善,在汽车、动车、飞机、航天、航空、兵器装备等工业领域,很多零部件存在各种样式的孔,数控钻床已成为这些孔在进行钻削加工时的首选。本课题来源于导师与四川省科技厅共同合作的省
并联机器人作为一类全新结构的工业机器人,经过半个世纪的发展,已经得到深入研究和广泛应用。相比于串联机器人,并联机器人具有精度高、刚度大、承载能力强、易于控制等诸多优势,被广泛应用于航天、航空、精密制造业等高精尖领域。以并联机器人为执行机构实现复杂型面、不规则孔洞等的原位高精度加工就是一种并联机器人新的应用场景。要实现并联机器人对不同类型工件的加工,首先需要对其机构自由度、运动学性能等方面进行研究。
宫颈癌一直危害着女性的身体健康,也是现代医学治疗领域中的一大难题。目前主流的治疗方式是采用化疗和放疗相结合,放疗一般又分为外照射和内照射。宫颈癌位于子宫颈部,如果采用外照射的放射方式,由于外照射放射剂量大而且范围广,从外向内进行照射,就会对其他正常的组织细胞产生伤害。所以一般采用近距离放疗的方式,它剂量低,辐射范围只针对肿瘤区域,粒子从内向外辐射,即能起到杀死肿瘤的作用,还减小了正常细胞的伤害,在
科学技术的发展带来了机器人技术的革新,从最初的只能示教再现的机器人,到具有初步感知编程能力的机器人,再到如今高度智能化的机器人,机器人技术经历了飞速发展的60年。如今,机器人在工业生产中扮演着重要的角色,展现出了巨大的发展前景。尽管机器人技术进步飞速,但六轴机器人的轨迹规划一直是一个难题,末端执行器在运行空间直线,空间圆弧等轨迹时,仍然会有描述轨迹的计算量过大,关节轴冲击过大和运行时间过长等问题,