Controller Plane

Toward Highly Available and Scalable Software Defined Networks for Service Providers

• IEEE Communications Magazine
• 2017
• 综述类，讨论了控制器作为一个故障点的问题。控制器之间的同步机制以及主备控制器的切换；

Response Time and Availability Study of RAFT Consensus in Distributed SDN Control Plane

• IEEE Transactions on Network and Service Management
• 2018
• 问题：单控制器不可靠；
   并且，对于强一致性的分布式协议（RAFT），提交每个请求（选举备用控制器等）前需要集群中每个成员确认，可能花费大量时间（这与集群大小，网络延迟相关），而很多网络服务是时延敏感的；
• 方法：基于RAFT，提出一种快速恢复的过程；

Heuristic Approaches to the Controller Placement Problem in Large Scale SDN Networks

• IEEE Transactions on Network and Service Management
• 2015
• 问题：一个网络中满足可用性和快速恢复的最少控制器数量；
   在大多数场景中，很多条件无法同时满足；
   大规模网络或动态网络中，底层资源变化频繁，无法快速找到最佳的恢复方法；
• 方法：提供工具集，考虑各种条件优先的情况下的分布式控制器放置；
   在大规模网络或动态网络中，提供启发式算法来尽快地找到备用控制器；

In-band control, queuing, and failure recovery functionalities for openflow

• IEEE Network
• 2016
• 问题：带内的OpenFLow网络中的故障会导致服务的中断，而这种网络的故障恢复还没被考虑；
• 方法：利用BFD和队列方式来进行带内OpenFlow的快速恢复；

An Efficient Algorithm for Constructing Controller Trees in SDN

• IEEE Global Communications Conference
• 2017
• 问题：以控制器为根的树形SDN网络拓扑中，当一个父节点宕机时，其子树的交换机会失去与控制器的连接；
• 方法：根据交换机到控制器的距离和非树内边来构造树形拓扑；

Capacity-aware and Delay-guaranteed Resilient Controller Placement for Software-Defined WANs

• IEEE Transactions on Network and Service Management
• 2018
• 解决：控制器放置问题（CCP），针对广域网中的控制器数量和放置方面来提高网络的弹性；
• 方法：对CCP进行建模，考虑了单个控制器节点宕机时的恢复情况，将备用控制器的选举从CCP问题独立出来，以达到更好的灵活性；

Beehive: Simple distributed programming in software-defined networks

• Symposium on Software Defined Networking
• 2016
• 问题：分布式控制器对于网络编程不友好；
   大部分控制器使用额外的数据库造成时延及其他的问题；
• 方法：实现一种对编程友好的分布式控制器架构，提供key-value存储，消息队列，故障恢复和实时检测等功能；并为编程人员提供了友好的API;

Ravana: controller fault-tolerance in software-defined networking

• ACM SIGCOMM Symposium on Software Defined Networking Research
• 2015
• 问题：主备控制器切换时，由于状态（控制器和交换机）的不一致导致网络行为不一致；
• 方法：将网络事件的处理过程看做一个事务处理，发送故障是根据log进行处理；
   使用两段备份协议来备份状态；

FASIC: A Fast-Recovery, Adaptively Spanning In-Band Control Plane in Software-Defined Network

• IEEE Global Communications Conference
• 2017
• 问题：在带内的SDN网络中，由于数据流量和控制流量共享相同的物理连接和设备，数据流的增大可能会导致控制流量丢失或者延迟；
  方法：设计一种带内SDN网络的控制平面，包括自治的控制平面初始化、流量感知来避免控制流量阻塞及快速恢复；快速恢复方面：下发部分的控制逻辑到交换机，允许交换机在控制器不可达时寻找新的控制器；

Primary-Backup Controller Mapping for Byzantine Fault Tolerance in Software Defined Networks

• IEEE Global Communications Conference
• 2017
• 问题：解决拜占庭将军故障恢复问题需要的大量控制器，并且交换机需要同时给多个控制器发送消息；
• 方法：减少每个交换机的备用控制器的数量，并允许多个交换机共享备用的控制器；同时，在交换机与控制器连接方面，考虑控制器的负债和OF的时延；