本文關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量路由機制研究

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【摘要】：近年來,以云計算為基礎(chǔ)的搜索引擎、在線地圖、科學(xué)計算等數(shù)據(jù)密集型互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用快速發(fā)展。作為云計算的重要基礎(chǔ)設(shè)施,數(shù)據(jù)中心得到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的普遍關(guān)注。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)是數(shù)據(jù)中心的核心部分,互連大量服務(wù)器與存儲設(shè)備,為各種組織和個人提供服務(wù)與應(yīng)用。隨著數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部通信量的快速增長,其帶寬需求不斷增加。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)利用電分組交換機構(gòu)建樹型分層架構(gòu),隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增長,其可擴展性差、部署代價高和單點失效等問題日益凸顯。為此研究人員提出了許多新的架構(gòu),利用CLOS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)樹型分層架構(gòu)是有代表性的方案。此外研究人員還將光技術(shù)引入架構(gòu)的設(shè)計,提出了光電混合架構(gòu)。同時,數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的流量具有分布不均勻、突發(fā)性高等特點。傳統(tǒng)樹型分層架構(gòu)中廣泛使用的等價多路徑轉(zhuǎn)發(fā)路由算法容易將多條大數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)至同一鏈路,造成網(wǎng)絡(luò)擁塞�；谏鲜鲈�,有針對性的設(shè)計新的路由方案成為急需解決的關(guān)鍵問題之一。本論文首先針對CLOS數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),根據(jù)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流傳輸性能需求不相同的特征,設(shè)計了一種軟件定義混合路由機制。該機制通過統(tǒng)計計算將數(shù)據(jù)流分為大流和小流,大流采用自適應(yīng)路由算法,小流采用流量無視路由算法。在軟件定義網(wǎng)絡(luò)OpenFlow機制的基礎(chǔ)上,將部分控制權(quán)從控制器下放至交換機,以減輕網(wǎng)絡(luò)的額外負載。論文在典型的CLOS數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)上建立流量模型進行了性能分析與仿真實驗。結(jié)果表明:與傳統(tǒng)的等價多路徑轉(zhuǎn)發(fā)算法相比,提案路由方案能夠提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量、降低數(shù)據(jù)流丟棄率和分組端到端時延、同時減輕網(wǎng)絡(luò)的額外負載。另外本論文針對一種光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),設(shè)計了一種負載均衡流量調(diào)度與路由機制。該機制利用軟件定義網(wǎng)絡(luò)具有全局視角的優(yōu)點周期性統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)流量,建立流量預(yù)測矩陣。通過流量預(yù)測矩陣動態(tài)計算數(shù)據(jù)流在多條等價鏈路上的轉(zhuǎn)發(fā)概率,并按此概率完成轉(zhuǎn)發(fā)。論文在光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)上建立合成流量模型進行仿真實驗和性能分析。結(jié)果表明:與傳統(tǒng)的隨機早期檢測流量調(diào)度機制相比,該機制能夠提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量,降低數(shù)據(jù)流丟棄率。本論文設(shè)計的兩種流量路由能有效提高網(wǎng)絡(luò)性能,對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)路由的研究和應(yīng)用具有一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò) 流量路由 CLOS網(wǎng)絡(luò) 軟件定義 負載均衡
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP308;TP393.06
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 研究背景與意義8-10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 研究內(nèi)容11-12
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)12-13
• 2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與流量路由機制分析13-23
• 2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)介紹13-18
• 2.1.1 電交換數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)15-17
• 2.1.2 光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)17-18
• 2.1.3 全光互連數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)18
• 2.2 流量特征分析18-20
• 2.3 路由機制比較分析20-22
• 2.3.1 分布式路由機制20-21
• 2.3.2 集中式路由機制21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 3 面向CLOS架構(gòu)的軟件定義混合路由機制23-44
• 3.1 CLOS數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)23-26
• 3.1.1 Fat-Tree架構(gòu)24-25
• 3.1.2 VL2架構(gòu)25-26
• 3.2 等價多路徑路由算法26-27
• 3.3 基于軟件定義的混合路由機制27-37
• 3.3.1 軟件定義網(wǎng)絡(luò)27-29
• 3.3.2 路由架構(gòu)設(shè)計29-31
• 3.3.3 數(shù)據(jù)流統(tǒng)計分類算法31
• 3.3.4 軟件定義混合路由算法31-36
• 3.3.5 鏈路容錯路由算法36-37
• 3.4 網(wǎng)絡(luò)性能分析37-43
• 3.4.1 仿真實驗設(shè)置37-38
• 3.4.2 網(wǎng)絡(luò)吞吐量對比分析38-39
• 3.4.3 數(shù)據(jù)流丟棄率對比分析39
• 3.4.4 分組端到端時延與平均隊列長度分析39-41
• 3.4.5 額外負載和截止時間對網(wǎng)絡(luò)性能的影響41-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 4 光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量調(diào)度與路由機制44-55
• 4.1 光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)44-46
• 4.2 隨機早期檢測隊列調(diào)度算法46
• 4.3 負載均衡流量調(diào)度與路由機制46-50
• 4.3.1 流量預(yù)測矩陣48
• 4.3.2 轉(zhuǎn)發(fā)概率計算48
• 4.3.3 負載均衡路由算法48-50
• 4.4 網(wǎng)絡(luò)性能分析50-54
• 4.4.1 仿真實驗設(shè)置50-51
• 4.4.2 網(wǎng)絡(luò)吞吐量對比分析51-52
• 4.4.3 數(shù)據(jù)流丟棄率對比分析52
• 4.4.4 不同光源方案網(wǎng)絡(luò)性能對比分析52-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 5 總結(jié)與展望55-57
• 5.1 總結(jié)55-56
• 5.2 展望56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻58-62
• 附錄62
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄62

【相似文獻】

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1 江南;數(shù)據(jù)中心如何應(yīng)付管理挑戰(zhàn)[J];互聯(lián)網(wǎng)周刊;2001年40期

2 ;簡化管理挑戰(zhàn)——惠普推實用數(shù)據(jù)中心解決方案[J];每周電腦報;2001年67期

3 李慶莉;去數(shù)據(jù)中心看一看——中國銀行華北信息中心計劃處處長云恩善談數(shù)據(jù)中心運行、管理[J];中國金融電腦;2002年12期

4 馬天蔚;;數(shù)據(jù)中心按需造[J];每周電腦報;2002年25期

5 戚麗,蔣東興,武海平,馮珂;校園數(shù)據(jù)中心建設(shè)與管理方法的探索[J];教育信息化;2002年S1期

6 何俊山;您企業(yè)的數(shù)據(jù)中心2003了嗎?[J];微電腦世界;2003年17期

7 ;挖潛數(shù)據(jù)中心[J];金融電子化;2004年07期

8 王琨月;;數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)就緒[J];每周電腦報;2004年21期

9 包東智;新熱點:創(chuàng)建下一代數(shù)據(jù)中心[J];上海信息化;2005年10期

10 ;把握數(shù)據(jù)中心建設(shè)五大看點[J];中國計算機用戶;2005年10期

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1 姚，

本文編號：1064221