本文關鍵詞：面向數據中心網絡傳輸時延的性能優(yōu)化策略，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：數據中心是由成千上萬臺用于計算和存儲的服務器相互連接組成的大規(guī)模設施,為網頁搜索、社交網絡、云計算等大型應用提供支持。隨著近年來用戶對這類大型應用服務質量需求的增長,越來越多的的資金被投入到對數據中心性能的優(yōu)化當中來,這催生了工業(yè)界和學術界對提升網絡性能的大量研究。在使用TCP傳輸數據的私有數據中心中,經常能觀察到流量的爆發(fā)式增長,許多流超時重傳,大大增加了任務的完成時間。通過對流量爆發(fā)場景的仿真實驗觀察,我們發(fā)現(xiàn)超時造成的鏈路空閑區(qū)間是延遲任務完成時間的主要因素,此外,對TCP快重傳機制的分析,得出了流的窗口增長的不公平性決定了空閑區(qū)間長度的結論�；谶@些觀察分析,我們提出了保證窗口增長公平性的速率控制算法MIP(Minimizing Idle Period),仿真實驗表明,在流量爆發(fā)式增長的情況下,MIP依然能夠獲得近乎最優(yōu)的任務完成時間。在多租戶共享的云數據中心中,時延必須得到保證,而為租戶提供最小帶寬保證可以做到這一點。帶寬保證要求將網絡虛擬化并以資源的形式按需提供給租戶使用,這主要包含兩部分的工作,一方面,對網絡虛擬化的模型必須真實地反映租戶應用程序的通信特點,另一方面,將租戶的請求映射到數據中心物理機的過程必須盡量避免不必要的帶寬浪費。而最近的工作沒有考慮到中間件(MiddleBox)對時延性能的影響,無法保證網絡性能。我們提出了針對中間件的VMBA(Virtual MiddleBox Application)模型以及對應的放置算法MBCloud,仿真實驗證明,在相同的虛擬機利用率情況下MBCloud算法比沒有考慮中間件的Hadrian算法多接受11.3%的租戶請求。本文的主要貢獻有以下三點：(1)觀察分析了影響數據中心網絡時延的因素；(2)針對私有數據中心提出了減少任務完成時間的算法；(3)針對云數據中心提出了保證網絡時延性能的中間件和虛擬機放置算法。實驗表明,我們的算法很好地保證了時延的性能。
【關鍵詞】：數據中心網絡 時延 帶寬保證 傳輸機制
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP308;TP393.06
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究背景：數據中心網絡時延11-13
• 1.2 研究目的及意義：低而且可預測的網絡時延13-14
• 1.3 本文的工作14-19
• 1.3.1 數據中心內TCP性能測量與分析14-17
• 1.3.2 低時延數據中心傳輸機制17-18
• 1.3.3 中間件的虛擬化模型和放置算法18
• 1.3.4 仿真實驗18-19
• 1.4 本文組織結構19-21
• 第二章 問題定義21-29
• 2.1 數據中心應用的特性21-22
• 2.2 TCP協(xié)議的問題22-24
• 2.3 研究現(xiàn)狀24-28
• 2.3.1 基于擁塞控制的算法24-26
• 2.3.2 基于超時處理的算法26-27
• 2.3.3 其他方案27-28
• 2.4 挑戰(zhàn)28-29
• 第三章 面向低時延數據中心網絡傳輸協(xié)議：MIP29-47
• 3.1 對數據中心內時延的觀測29-34
• 3.1.1 TCP超時處理機制31-33
• 3.1.2 影響數據中心網絡時延的因素33-34
• 3.1.3 小結34
• 3.2 保證公平競爭的速率控制算法34-38
• 3.2.1 系統(tǒng)設計34-36
• 3.2.2 解決思路36-38
• 3.3 仿真實驗驗證38-44
• 3.3.1 任務結束時間MCT39-40
• 3.3.2 RTO_(min)的值對MCT的影響40-42
• 3.3.3 交換機緩存大小對MCT的彰響42-43
• 3.3.4 帶寬共享的公平性43-44
• 3.4 小結與討論44
• 3.5 進一步工作44-47
• 第四章 數據中心網絡的時延性能保證47-59
• 4.1 網絡虛擬化47-48
• 4.2 研究現(xiàn)狀48-51
• 4.2.1 Oktopus48-50
• 4.2.2 Hadrian50-51
• 4.2.3 CloudMirror51
• 4.3 面向中間件的租戶請求模型及其放置算法51-56
• 4.3.1 對租戶請求建模51-53
• 4.3.2 虛擬機放置算法53-56
• 4.4 仿真實驗結果56-59
• 第五章 總結與展望59-61
• 5.1 總結59
• 5.2 展望59-61
• 參考文獻61-65
• 簡歷與科研成果65-67
• 致謝67-68

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