【摘要】：現(xiàn)如今,數(shù)據(jù)中心(data center,DC)已成為支持云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。很多企業(yè),如谷歌、微軟和亞馬遜等,在全球范圍內(nèi)建立自己的數(shù)據(jù)中心,并將其連接起來構(gòu)成數(shù)據(jù)中心互連網(wǎng)絡(luò)(Inter-DCN),以便給用戶提供高質(zhì)量、低延時(shí)和不中斷的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。然而,數(shù)據(jù)中心互連網(wǎng)絡(luò)很容易受到災(zāi)難(如地震、颶風(fēng)、海嘯等)的攻擊而被破壞,以致成千上萬用戶的服務(wù)受到影響,從而給網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營者帶來巨大的損失。因此,大部分企業(yè)都有自己的數(shù)據(jù)備份方案,主要分為常規(guī)備份和緊急備份:常規(guī)備份是日常定期地獲得數(shù)據(jù)冗余,以應(yīng)對未來可能發(fā)生的災(zāi)難;緊急備份則是在災(zāi)難即將發(fā)生時(shí)緊急觸發(fā)的備份機(jī)制,與常規(guī)備份的區(qū)別較大,而其研究又相對缺乏。本文研究數(shù)據(jù)中心互連網(wǎng)絡(luò)中的緊急備份問題。具體地,我們首先利用并改進(jìn)時(shí)間擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)(time expanded network,TEN)的方法以得到可變的TEN(VTEN),從而將緊急備份場景下動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為更為簡單的靜態(tài)問題。其次,我們綜合考慮數(shù)據(jù)成功備份帶來的效益以及備份的開銷,并在此基礎(chǔ)上定義了緊急備份的收益,通過在VTEN網(wǎng)絡(luò)中最大化備份收益,來建立緊急備份的數(shù)學(xué)模型。接著,我們用交替方向乘子(alternating direction method of multipliers,ADMM)算法來并行求解所建立的大規(guī)模的優(yōu)化模型。在具體求解過程中,ADMM算法的一個(gè)子問題求解代價(jià)較大,影響了算法效率。因此,我們提出了一種新的不精確ADMM算法,來近似求解該子問題。最后,我們從理論上證明了所提出的算法的收斂性,并通過仿真實(shí)驗(yàn)對算法的性能進(jìn)行評估。結(jié)果顯示,本文提出的不精確ADMM算法具有優(yōu)良的收斂性以及較強(qiáng)的魯棒性,同時(shí)在備份收益和運(yùn)行時(shí)間上都優(yōu)于幾種現(xiàn)有的算法。
【圖文】：

３￡１邐：？｜邐３１邐：ｒｆ邐；ｆｆｉ｜邐Ｓｅｒｖｅｒｓ逡逑圖１．１基于Ｆａｔ邋Ｔｒｅｅ的數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)示意圖逡逑對意外情況，網(wǎng)絡(luò)具有更好的服務(wù)生存性。這是由于不同的數(shù)據(jù)中心上有相同逡逑的數(shù)據(jù)備份，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，不同位置的節(jié)點(diǎn)上所備份的數(shù)據(jù)同樣能提供正逡逑常的服務(wù)；３）通過充分利用不同區(qū)域的差異（如時(shí)差，網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用等），網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行逡逑商可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的費(fèi)用。由于這些吸引人的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)據(jù)中心互連網(wǎng)絡(luò)正逐逡逑漸成為支持?jǐn)?shù)據(jù)密集型應(yīng)用（如電子商務(wù)、社交網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算等）的重要基礎(chǔ)設(shè)逡逑施。而且隨著網(wǎng)絡(luò)服務(wù)種類的日益豐富以及移動設(shè)備對云計(jì)算的依賴性急劇增逡逑強(qiáng)，數(shù)據(jù)中心互連網(wǎng)絡(luò)在未來將會扮演著越來越重要的角色。逡逑圖１．２谷歌數(shù)據(jù)中心互連網(wǎng)絡(luò)示意圖逡逑１．１．２數(shù)據(jù)備份方案簡介逡逑數(shù)據(jù)中心互連網(wǎng)絡(luò)很容易受到災(zāi)害攻擊而發(fā)生故障。最近一些造成網(wǎng)絡(luò)損逡逑毀的災(zāi)難包括２０１２年肆虐美國的颶風(fēng)Ｓａｎｄｙ、２０１１年日本地震和海嘯、２００８年逡逑中國四川地震等［９—１７］，這些災(zāi)難通常會影響到某個(gè)區(qū)域，造成一系列網(wǎng)絡(luò)組件性逡逑２逡逑

３￡１邐：？｜邐３１邐：ｒｆ邐；ｆｆｉ｜邐Ｓｅｒｖｅｒｓ逡逑圖１．１基于Ｆａｔ邋Ｔｒｅｅ的數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)示意圖逡逑對意外情況，網(wǎng)絡(luò)具有更好的服務(wù)生存性。這是由于不同的數(shù)據(jù)中心上有相同逡逑的數(shù)據(jù)備份，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，不同位置的節(jié)點(diǎn)上所備份的數(shù)據(jù)同樣能提供正逡逑常的服務(wù)；３）通過充分利用不同區(qū)域的差異（如時(shí)差，，網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用等），網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行逡逑商可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的費(fèi)用。由于這些吸引人的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)據(jù)中心互連網(wǎng)絡(luò)正逐逡逑漸成為支持?jǐn)?shù)據(jù)密集型應(yīng)用（如電子商務(wù)、社交網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算等）的重要基礎(chǔ)設(shè)逡逑施。而且隨著網(wǎng)絡(luò)服務(wù)種類的日益豐富以及移動設(shè)備對云計(jì)算的依賴性急劇增逡逑強(qiáng)，數(shù)據(jù)中心互連網(wǎng)絡(luò)在未來將會扮演著越來越重要的角色。逡逑圖１．２谷歌數(shù)據(jù)中心互連網(wǎng)絡(luò)示意圖逡逑１．１．２數(shù)據(jù)備份方案簡介逡逑數(shù)據(jù)中心互連網(wǎng)絡(luò)很容易受到災(zāi)害攻擊而發(fā)生故障。最近一些造成網(wǎng)絡(luò)損逡逑毀的災(zāi)難包括２０１２年肆虐美國的颶風(fēng)Ｓａｎｄｙ、２０１１年日本地震和海嘯、２００８年逡逑中國四川地震等［９—１７］，這些災(zāi)難通常會影響到某個(gè)區(qū)域，造成一系列網(wǎng)絡(luò)組件性逡逑２逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP393.08;TP308

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