TY - JOUR ID - TI - SDN-Based Load Balancing Scheme for Fat-Tree Data Center Networks AU - Shavan Askar PY - 2017 VL - 20 IS - 5 SP - 1047 EP - 1056 JO - Al-Nahrain Journal for Engineering Sciences مجلة النهرين للعلوم الهندسية SN - 25219154 25219162 AB - — this paper proposes a new load balancing algorithm for data center networks by means of exploiting the characteristics of Software Defined Networks. Mininet was utilized as an emulation tool for the purpose of emulating and evaluating the proposed design, Miniedit was utilized as a GUI tool for the same purpose. In order to obtain a realistic environment to the data center network, Fat-Tree topology was utilized with the following parameters; 4 pods, 16 edge switches, 16 aggregation switches, 4 core switches, and 16 hosts. Different scenarios and traffic distributions were applied in order to cover as much possible cases of the real traffic. POX controller was chosen as an SDN controller. The suggested design showed outperformance when compared to the traditional scheme in term of throughput and loss rate for all the evaluated scenarios. The first scenario assumes joining of new hosts while in the second scenario; there was an increase in the demand of the already established connections. The proposed algorithm showed a loss free performance in the first scenarios, whereas, the traditional scheme presented 15% to 31% loss rate for the same scenario. In the second scenario, the proposed algorithm recorded up to 81% improvement in the loss rate when compared to the traditional scheme. Moreover, the proposed algorithm showed a superiority over the traditional scheme in term of throughput, where it maintained the throughput intact without any reduction in the first scenario in contrast to the traditional scheme that underwent from a considerable degradation in the throughput value. The traditional scheme underwent from an average throughput reduction of 5Mbps in the case of joining of new hosts (first scenario). In the second scenario, both schemes underwent from a throughput reduction, however, the proposed scheme always showed superiority over the traditional scheme, whereas, it recorded up to 16.6% improvement in the throughput average value.

هذا البحث يقترح خوارزمية جديدة لموازنة الحمل لشبكات مراكز البيانات بالاستفادة من خصائص الشبكات المعرفة بالبرمجيات. تم استخدام مينينيت لغرض محاكاة وتقييم التصميم المقترح, ميني ادت استخدم كواجهة المستخدم الرسومية لنفس الغرض. لغرض استحصال بيئة مشابهة لمركز البيانات, بنية فات تري استخدمت مع المواصفات التالية: اربعة قرون, 16 مفتاح طرفي, 16 مفتاح تجميع, 4 مفتاح جوهري, و 16 مضيف. تم تطبيق سيناريوهات وتوزيع احمال مختلفة لغرض تغطية اكبر عدد ممكن من الاحتمالات للأحمال الحقيقية. المسيطر بوكس استخدم كمسيطر للشبكة المعرفة برمجيا وبأمتلاك المعلومات على كل الشبكة, تم انجاز موازنة الحمل بشكل كفوء.التصميم المقترح ابدى اداءا متفوقا عند مقارنته مع الطريقة التقليدية من ناحية الانتاجية والخسائر لكل السيناريوهات المقيمة. في السيناريو الاول, تم افتراض التحاق مضائف جديدة بينما في السيناريو الثاني تم زيادة الحمل للقنوات المنشئة اصلا. الخوارزمية المقترحة اظهرت نتائج خالية من اية خسائر في السيناريو الاول في حين ان الطريقة التقليدية ادت الى اظهار خسائر تتراوح بين 15% الى 31% لنفس السيناريو. في السيناريو الثاني, الخوارزمية المقترحة سجلت تحسين في نسبة الخسائر تصل الى 81% لدى مقارنتها بالطريقة التقليدية. علاوة على ذلك, الخوارزمية المصممة اظهرت تفوقا بالاداء على الطريقة التقليدية من ناحية الانتاجية, حيث انها حافظت على معدل الانتاجية كما هو بدون اية خسائر في السيناريو الاول بالضد للطريقة التقليدية التي عانت من تخفيض ملحوظ في قيمة الانتاجية. الطريقة التقليدية عانت من معدل تخفيض قيمته 5 ميكا بت في الثانية عند التحاق مضائف جديدة (السيناريو الاول) . في السيناريو الثاني, كلتا الطريقتين عانتا من انخفاض في قيمة الانتاجية, ولكن الطريقة المقترحة دائما اظهرت تفوقا على الطريقة التقليدية حيث انها سجلت تحسين في قيمة الانتاجية تصل الى 16.6%. الكلمات المفتاحية: الشبكة المعرفة برمجيا, مركز البيانات, المسيطر بوكس, شبكة فات تري, ميني نيت, ميني ايدت, موازنة الحمل ER -