隨著云計算產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,諸多行業(yè)都加入到了云計算的大潮中。而作為承載云計算業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)卻面臨著業(yè)務(wù)流量急速增長的挑戰(zhàn)。推動數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究與創(chuàng)新勢在必行。而隨著業(yè)務(wù)需求增大,機架內(nèi)服務(wù)器網(wǎng)卡速率勢必進(jìn)行相應(yīng)提升(40Gbps乃至1OOGbps),受限于交換容量的架頂電交換機將面臨巨大壓力。光交換相比于電具有速率透明、低能耗以及成本低廉等優(yōu)點,但在細(xì)粒度交換場景中,其控制平面缺乏靈活性。如何將二者優(yōu)勢互補進(jìn)行數(shù)據(jù)中心內(nèi)光電混合組網(wǎng)成為新的研究熱點�；诋�(dāng)下對于機架內(nèi)光互連網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究成果以及SDN技術(shù)與數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合思路,為實現(xiàn)在機架內(nèi)SDN智能化,本文提出了一套機架內(nèi)光電混合組網(wǎng)方案,結(jié)合SDN技術(shù)將流量在光電兩套網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行彈性調(diào)度,以緩解機架間電交換網(wǎng)的壓力,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)控制器技術(shù),完成流量控制。在面向服務(wù)器的光互連網(wǎng)絡(luò)中,通過研究Fastpass框架以及DPDK技術(shù),擴展設(shè)計出了光互連系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)控制器,實現(xiàn)一種適用于光互連場景下新的時隙分配算法以及光交換設(shè)備的控制邏輯,并通過實驗驗證其運算能力以及網(wǎng)絡(luò)承載量。結(jié)合上述研究成果,針對機架內(nèi)光互連中數(shù)據(jù)發(fā)送時間精度以及光設(shè)備切換效率問題,本人提出一種周期性時隙規(guī)劃的OTDM快速光交換優(yōu)化方案。其中,(1)利用FPGA設(shè)計實現(xiàn)了一種適用于該場景下基于高速光開關(guān)器件的光交換機;(2)結(jié)合DPDK技術(shù)優(yōu)勢設(shè)計實現(xiàn)了在服務(wù)器端的TDM式網(wǎng)絡(luò)代理解決方案,通過測試兩者相關(guān)指標(biāo)證明其實用性。論文最后分析了實際應(yīng)用場景下,該光互連系統(tǒng)所面臨的時間同步問題并給出通過硬件設(shè)備解決該問題的方案設(shè)想。該系統(tǒng)作為一種新的應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心機架網(wǎng)絡(luò)的光互聯(lián)方案,具有一定探究性及試驗性,也希望為該方向的未來研究工作提供一種研究思路。
【學(xué)位單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP308
【部分圖文】：

?２．２．１?Ｌｉｎｕｘ發(fā)送數(shù)據(jù)包流程??圖２－２為Ｌｉｎｕｘ數(shù)據(jù)包發(fā)送流程框圖，其描述了在Ｌｉｎｕｘ操作系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)??包發(fā)送階段主要處理流程１３３］。以用戶態(tài)普通進(jìn)程為例，當(dāng)用戶態(tài)程序邏輯調(diào)用??ＳｏｃｋｅｔＡＰＩ函數(shù)接口后，會觸發(fā)系統(tǒng)中斷陷入內(nèi)核態(tài)。而后通過系統(tǒng)調(diào)用觸發(fā)整??個發(fā)送過程。由于Ｌｉｎｕｘ內(nèi)存機制，用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)間內(nèi)存地址不可見，需要通??過調(diào)用如ｃｏｐｙ＿ｆｒｏｍ＿ｕｓｅｒ（）函數(shù)將待發(fā)數(shù)據(jù)段內(nèi)容從用戶空間拷貝至內(nèi)核空間。??而后根據(jù)相應(yīng)Ｓｏｃｋｅｔ文件描述符找到對應(yīng)邏輯，進(jìn)行內(nèi)核態(tài)協(xié)議棧的處理工作，??其中主要包括了傳輸層及網(wǎng)絡(luò)層的處理。??Ｓｏｃｋｅｔ?ＡＰＩ?／?，?１?、??用戶態(tài)?ｊ?／?ｄｅｖ－＞ｔｘ－＞ｑｄｉｓｃ－＞ｅｎｑｕｅｕｅ?????內(nèi)核態(tài)?ｊ??Ｉ?％?＂一、＇??系統(tǒng)調(diào)用ｊ?Ｊ?／Ｉ?ｆ內(nèi)核循環(huán)Ｗ?Ｉ待發(fā)??／?２?調(diào)度策略｜送數(shù)??（?、?ｊ?｜邀?、々？Ｉ據(jù)包??內(nèi)，核，議伊?／??５－??｜隊列??備?處?Ｌ?／?＼?ｄｅｖ－＞ｔｘ－＞ｑｄｉｓｃ－＞ｄｅｑｕｅｕｅ?＊？、Ｌ—：???、ｄｅｖ－＞?ｈａ?ｒｄ＿ｓｔａ?ｒｔ＿ｘｍ?ｉｔ｛｝??、??－？??硬件??圖２－２?Ｌｉｎｕｘ數(shù)據(jù)包發(fā)送流程框圖??在整個流程完畢之后

?交換機??服務(wù)器?服務(wù)器?服務(wù)器?服務(wù)器??圖２－５?ｓＦｌｏｗ架構(gòu)??２－５所示為ｓＦｌｏｗ框架框圖。ｓＦｌｏｗ?Ａｇｅｎｔ基于網(wǎng)絡(luò)端口對流量進(jìn)行采集，以??一定間隔時間向ｓＦｌｏｗ?Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ進(jìn)行ｓＦｌｏｗ報文封裝與發(fā)送。ｓＦｌｏｗ?Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ可??以通過設(shè)定閾值等方式對收集上來的網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行識別、區(qū)分，對需要進(jìn)行策略??調(diào)整的流量可以通過驅(qū)動控制器ＡＰＩ接口，觸發(fā)控制器南向ｏｐｅｎｆｌｏｗ報文更新??交換機內(nèi)部流表，從而對于特定流量實現(xiàn)了轉(zhuǎn)發(fā)策略的改變。??２．３．４?Ｍｉｎｉｎｅｔ??Ｍｉｎｉｎｅｔ是應(yīng)用于ＤＣＮ研宄領(lǐng)域的一款重要仿真工具。通過其可以輕松搭建??近乎于真實的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�，并支持眾多網(wǎng)絡(luò)組件。本文內(nèi)容在研宄及實驗過程中借??助其搭建了部分虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺。??Ｍｉｎｉｎｅｔ是一款網(wǎng)絡(luò)仿真平臺軟件，由斯坦福大學(xué)研宄人員開發(fā)［４３１。憑借著??其強大的網(wǎng)絡(luò)功能已經(jīng)成為了網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的大規(guī)模集群首選測試平臺。其支持??眾多ＳＤＮ組件（自帶ＯＶＳ、控制器，也支撐通過網(wǎng)絡(luò)外連ＳＤＮ組件）、自定??義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约按笠?guī)模網(wǎng)絡(luò)集群

北京郵電大學(xué)工程碩士學(xué)位論文在典型的多根樹型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（圖２－６所示）中，在高峰流量時出現(xiàn)在某些交換出口形成隊列擁塞問題。過長的隊列不但會導(dǎo)致通信時延，由于交換機內(nèi)隊列存儲空間有限，更會導(dǎo)致尾部數(shù)據(jù)包丟棄的發(fā)生。由中心內(nèi)東西向流量特點，ＴＣＰ的擁塞控制機制會在丟包后進(jìn)行窗口的指數(shù)，這將導(dǎo)致通信質(zhì)量的下降以及造成帶寬利用率的極大浪費。故而解決交的隊列問題尤為關(guān)鍵。??Ｆａｓｔｐａｓｓ核心思想與ＳＤＮ有異曲同工之處。通過控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離，將務(wù)器端自由發(fā)送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為由Ａｒｂｉｔｅｒ控制各個節(jié)點發(fā)送時機。具有網(wǎng)絡(luò)角的Ａｒｂｉｔｅｒ可以更充分的協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)資源使得整體網(wǎng)絡(luò)得到很大程度的優(yōu)４．２?Ｆａｓｔｐａｓｓ?架構(gòu)??ｆ?＂Ｎ?＾??
【參考文獻(xiàn)】

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4 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

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9 郭蕊;羅波;;光突發(fā)交換技術(shù)的研究與發(fā)展現(xiàn)狀[J];北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報;2010年03期

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3 顧益飛;基于DPDK平臺的SDN控制器的研究與實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

本文編號：2857292