【摘要】：隨著云計算、大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展,數(shù)據(jù)量不斷激增,通信模式和流量特征不斷多樣化,傳統(tǒng)以電交換技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)絡(luò)面臨多方面性能挑戰(zhàn)。而光交換因其網(wǎng)絡(luò)拓撲和資源調(diào)度等方面天然的靈活性,逐漸成為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)最有前景的替代技術(shù)。因而,如何發(fā)揮光交換本身的優(yōu)勢支持數(shù)據(jù)中心新業(yè)務(wù),特別是利用SDN技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)資源進行統(tǒng)一高效調(diào)度,成為光網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究熱點。本論文重點分析了數(shù)據(jù)中心內(nèi)業(yè)務(wù)的特有需求,針對一種兼具波長和子波長層靈活性的OpenScale光交換網(wǎng)絡(luò),基于SDN設(shè)計了數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的資源管控機制。具體而言,面向數(shù)據(jù)中心中運行比例最大的分布式計算應(yīng)用所抽象出的具有關(guān)聯(lián)調(diào)度需求的Coflow流,設(shè)計和開發(fā)了相應(yīng)的SDN控制機制以支持對Coflow的網(wǎng)絡(luò)資源分配和調(diào)度。以最小化Coflow平均完成時間為目標(biāo),在路由、優(yōu)先級和帶寬分配等方面進行控制與調(diào)度,通過實驗平臺的搭建和實驗驗證,證明了所提出和開發(fā)的SDN控制機制,能夠有效適配Coflow調(diào)度策略,增強光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)承載能力的同時,大幅度提高業(yè)務(wù)性能。另外,本論文對于廣域網(wǎng)絡(luò),面向其安全性的需求,設(shè)計和開發(fā)了一個SD-WAN控制器。該控制器根據(jù)用戶在公用網(wǎng)絡(luò)中建立專用網(wǎng)絡(luò)的需求,能夠運行一個完整的overlay VPN解決方案,包括隧道的創(chuàng)建、VPN策略的下發(fā),最終實現(xiàn)site-to-site的二層互通,實驗結(jié)果驗證了該控制器的有效性。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP308
【圖文】：

殊環(huán)境做出改變，是以這些應(yīng)用在運行時產(chǎn)生的大量網(wǎng)絡(luò)流量給數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)帶來逡逑了巨大的挑戰(zhàn)。針對這個現(xiàn)象美國加州伯克利大學(xué)的論文中提出了邋Ｃｏｆｌｏｗ［１１Ｉ的概念逡逑（一組多連接流的集合，如圖１－２所示），以一個整體去調(diào)度一組上下文相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)逡逑流，這一組流往往具有一個共同的執(zhí)行目標(biāo)，例如共同的完成時間（ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ逡逑ｄｅａｄｌｉｎｅ邋）0逡逑針對這個概念目前主要有集中式的調(diào)度（如ＶａｒｙＳ［１２ｌ）和分布式調(diào)度（如ＢａｒａａｔｆＭ）逡逑兩種模式，但是目前前者的調(diào)度方式大多基于靜態(tài)配置，無法適應(yīng)公有云以及集群運逡逑算資源共享的環(huán)境。而目前分布式的調(diào)度方式往往需要大量修改交換機，這使得其部逡逑署到實際生產(chǎn)環(huán)境中的可能性大幅下降。考慮到ＳＤＮ在集中控制這一塊具有的優(yōu)勢：逡逑ＳＤＮ能將網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)平面和控制平面分離，將對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置從普通節(jié)點剝離出逡逑來，由專門的控制節(jié)點進行集中式的控制，為網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)和處理系統(tǒng)提供了開放式的逡逑架構(gòu)可供編程應(yīng)用（如虛擬網(wǎng)絡(luò)覆蓋、網(wǎng)絡(luò)分片、路經(jīng)計算、安全認證、流量工程等），逡逑４逡逑

以及光分插復(fù)用，從而支持機架間的直接波長連接和細粒度的全光子波長交換逡逑｜１７］。從圖２－１中也可以看出，一個ＯＢＳ環(huán)中的６個架頂交換機可以實現(xiàn)邏輯上逡逑的全連接。逡逑ｉ邐丨凝；逡逑丨邋＿ｌ邋ｆ邋＃邋．．Ｓｉ逡逑圖２－１邋ＯｐｅｎＳｃａｌｅ網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖及其實現(xiàn)小世界拓撲的原理圖Ｉ１５】逡逑從圖２－１中可以看出，ＯＢＳ環(huán)網(wǎng)中的每個節(jié)點同時屬于三個環(huán)，相應(yīng)的，當(dāng)逡逑有需要擴展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的時候，只需要在相應(yīng)的網(wǎng)格邊緣添加幾個架頂交換機構(gòu)成逡逑新的ＯＢＳ環(huán)即可，至此可以看出這樣的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是易于擴展的。同時，環(huán)中的逡逑任意一個節(jié)點都可以通過光突發(fā)交換和該節(jié)點所處的三個環(huán)上的其余１２個相鄰逡逑節(jié)點進行通信。當(dāng)然，如果兩個節(jié)點距離很遠（無法利用光突發(fā)交換到達），為逡逑了實現(xiàn)這樣兩個節(jié)點之間的通信，可以直接使用波長連接，如果這兩個節(jié)點之間逡逑不存在波長連接，那么也可以先采用光突發(fā)交換到可以使用波長連接的節(jié)點上做逡逑轉(zhuǎn)發(fā)，這也體現(xiàn)了小世界網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點：隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大，可以使用波長連接逡逑降低路徑長度。逡逑ＯｐｅｎＳｃａｌｅ網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一種扁平化的、用于機架間通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

上一小節(jié)我們闡述了，每一個節(jié)點同時屬于三個ＯＢＳ環(huán)，為了分析節(jié)點結(jié)逡逑構(gòu)，我們給出了一個最簡單同時也最具有代表性的三個環(huán)的ＯｐｅｎＳｃａｌｅ網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，逡逑如圖２－２邋（ａ）所示，為了便于接下來的分析，我們將其編號為：①－③。如圖２－２逡逑（ｂ）所示，每個架頂交換機都由三對輸入輸出端口構(gòu)成，每一對端口對應(yīng)…個逡逑ＯＢＳ環(huán)。對于每條進入ＴｏＲ節(jié)點的光纖，波長選擇開關(guān)（ＷＳＳ邋，逡逑Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ－Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ邋Ｓｗｉｔｃｈ）都會將波長通道分為兩大部分，一部分光信號會被逡逑解復(fù)用到光突發(fā)交換部分，而另一部分會被解復(fù)用到波長交換部分。逡逑｜邋Ｉｎ－ｐｏｒｔ邋１邐ｊ邋ｌｎ－ｐｏｒｔ邋２邐｜邋Ｉｎ－ｐｏｒｔ邋３逡逑＇邐／邐／邋概邋＼邐／＂邋ｗｓｓ邋＼邐／邋ｗｓｓ邋＼、邐＂＼邐［逡逑①邐「—／ｃｆｖ＾ｒｉｒｒｚ邋ｒｆ－＇ｖｖｒ—￣邋－邋－邋－邋－邐Ｖ逡逑＝邋Ａ逡逑，ｒｙｓ｛邋ｆｔｙ，邐ｈ邋Ｆａｂｒｉｃ邋ｑ邋Ｓ邐／邋Ｖ邋Ａｄｄ／逡逑＾邐＾邋Ｉ邐Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ邋Ｄｒ0ｐ逡逑ｍｕｘ邋，邐ｍｕｘ邋／／邐＼邋ＭＵＸ邋，■邋Ｍｏｄｕｌｅ９逡逑Ｔ邐Ｌ—Ｆ邐＝Ｆ＾——＝＝？—邋邐逡逑Ｏｕｔ－ｐｏｒｔ邋２邐Ｏｕｔ－ｐｏｒｔ邋２邐Ｏｕｔ－ｐｏｒｔ邋３逡逑（ａ）邐（ｂ）逡逑圖２－２邋ＯｐｅｎＳｃａｌｅ節(jié)點結(jié)構(gòu)圖１１５１逡逑每一個環(huán)內(nèi)的節(jié)點都有一個光突發(fā)交換收發(fā)模塊（ＯＢＳ模塊）。ＯＢＳ模塊以逡逑“廣播／選擇”的模式進行工作

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 余曉杉;王琨;顧華璽;王曦;;云計算數(shù)據(jù)中心光互連網(wǎng)絡(luò):研究現(xiàn)狀與趨勢[J];計算機學(xué)報;2015年10期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 楊輝;面向數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)的軟件定義組網(wǎng)與集成控制研究[D];北京郵電大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 劉萌萌;基于SDN的全網(wǎng)路由虛擬化組件的研究與實現(xiàn)[D];北京郵電大學(xué);2015年

2 張迦淇;數(shù)據(jù)中心光交換網(wǎng)絡(luò)性能分析[D];北京郵電大學(xué);2015年

3 王靖;彈性光網(wǎng)絡(luò)中的高效選路和頻譜分配算法[D];西安電子科技大學(xué);2013年

本文編號：2794223