The role of the inter-controller consensus in the placement of distributed SDN controllers

• 2017
• Computer Communications

• 問題：in-band網絡的多控制器放置問題，考慮到多個控制器之間的同步（Ctr-Ctr）可能影響到控制器與交換機（Ctr-Sw）的時延；

  關於同步

  首先分析了兩種分佈式控制器的同步模式：SDO及MDO:

1. SDO（single data-ownership）：單個Leader、多個Follower的模式，全部控制器收到來自所屬交換機的請求後都須要發送給Leader，Leader廣播到全部的Follower，而後根據大多數的意見反饋給發送請求的控制器。一種強一致性的模式；
   　　這個模式下，Ctr-Sw的時延由交換機到所屬控制器，Follower到Leader及與Leader距離最遠的Follower組成；
   　　
2. MDO（multiple data-ownership）：各個控制器處理本身域的事務，定時同步各自域的狀態（拓撲，流表等）。一種弱一致性（最終一致性）的模式；
   　　這個模式下，Ctr-Sw的時延只有交換機到所屬控制器的時延；
   可見，對於不一樣的同步算法，Ctr-Sw的差別很大。特別是對於SDO，Ctr-Ctr對於Ctr-Sw的影響不可忽略；

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Ctr-Ctr與Ctr-Sw

　　顯然，在SDO下，Ctr-Ctr與Ctr-Sw不能同時達到最優。可是實驗代表能夠經過增長必定的Sw-Ctr時延，能夠明顯減小Ctr-Ctr的時延（多達幾個數量級）；

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算法

分佈式控制器放置問題的目的是求出與各個控制器直連的交換機；即：

$$π = [π_C]_{C=1}^C$$

解的數量能夠表示爲
$$|\Omega| = C_N^C$$
　　其中，N爲交換機數量，C爲控制器數量；
　　
　　EVO-PLACE算法輸出爲C，N及循環次數i_max，輸出一個Pareto解集P，具體以下：
　　（1）設置Pareto解集P，初始爲空；
　　（2）隨機生成一種放置解π；
　　（3）與P中的每個解p比較：若是π被p支配則刪除π，並執行（7）；若p被π支配則用π代替p，並執行（4）；
　　（4）選擇π中與其餘控制器距離最遠（時延最大）的控制器c，及離c最近的控制器c'；
　　（5）沿路徑<c，c'>，將c移動一跳獲得π‘，以下圖所示；

　　　 (6)將π'與Ｐ中每個解p比較：若p被π‘支配則用π’代替p，並執行（7）；
　　　 (7)執行（2），直到循環次數達到i_max；
　　其中，（4）（5）是爲了減小Ctr-Ctr的時延來得到更優的解；

實驗

　　論文對中小型ISP網絡進行了枚舉造成散點圖並標註Pareto點。經過分析Ctr-Ctr時延的減小和Ctr-Sw的時延的減小來證實Ctr-Ctr與Ctr-Sw的結論；
　　算法方面，比較EVO-PLACE和RND-PLACE（隨機生成，不執行上一節中的（4）（5）步）的結果與枚舉獲得的Pareto解的差別（Ctr-Ctr和Ctr-Sw的差值）；

支配及被支配

假設任何二解S1 及S2 對全部目標而言，S1均優於S2，則咱們稱S1 支配S2(s2 is dominated by s1)，若S1 的解沒有被其餘解所支配，則S1 稱爲非支配解。
對於本文，目標函數爲：最小化Ctr-Ctr平均時延及最小化Ctr-Sw平均時延；