隨著云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,諸多行業(yè)都加入到了云計(jì)算的大潮中。而作為承載云計(jì)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(zhǎng)的挑戰(zhàn)。推動(dòng)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究與創(chuàng)新勢(shì)在必行。而隨著業(yè)務(wù)需求增大,機(jī)架內(nèi)服務(wù)器網(wǎng)卡速率勢(shì)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(jī)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(diǎn),但在細(xì)粒度交換場(chǎng)景中,其控制平面缺乏靈活性。如何將二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)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(diǎn)�；诋�(dāng)下對(duì)于機(jī)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(shí)現(xiàn)在機(jī)架內(nèi)SDN智能化,本文提出了一套機(jī)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(jī)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(guò)研究Fastpass框架以及DPDK技術(shù),擴(kuò)展設(shè)計(jì)出了光互連系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)控制器,實(shí)現(xiàn)一種適用于光互連場(chǎng)景下新的時(shí)隙分配算法以及光交換設(shè)備的控制邏輯,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其運(yùn)算能力以及網(wǎng)絡(luò)承載量。結(jié)合上述研究成果,針對(duì)機(jī)架內(nèi)光互連中數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間精度以及光設(shè)備切換效率問(wèn)題,本人提出一種周期性時(shí)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(jì)實(shí)現(xiàn)了一種適用于該場(chǎng)景下基于高速光開關(guān)器件的光交換機(jī);(2)結(jié)合DPDK技術(shù)優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了在服務(wù)器端的TDM式網(wǎng)絡(luò)代理解決方案,通過(guò)測(cè)試兩者相關(guān)指標(biāo)證明其實(shí)用性。論文最后分析了實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景下,該光互連系統(tǒng)所面臨的時(shí)間同步問(wèn)題并給出通過(guò)硬件設(shè)備解決該問(wèn)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(jī)架網(wǎng)絡(luò)的光互聯(lián)方案,具有一定探究性及試驗(yàn)性,也希望為該方向的未來(lái)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(jí)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(huì)觸發(fā)系統(tǒng)中斷陷入內(nèi)核態(tài)。而后通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用觸發(fā)整??個(gè)發(fā)送過(guò)程。由于Ｌｉｎｕｘ內(nèi)存機(jī)制，用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)間內(nèi)存地址不可見，需要通??過(guò)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(duì)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(duì)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(gè)流程完畢之后

?交換機(jī)??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(duì)流量進(jìn)行采集，以??一定間隔時(shí)間向ｓＦｌｏｗ?Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ進(jìn)行ｓＦｌｏｗ報(bào)文封裝與發(fā)送。ｓＦｌｏｗ?Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ可??以通過(guò)設(shè)定閾值等方式對(duì)收集上來(lái)的網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行識(shí)別、區(qū)分，對(duì)需要進(jìn)行策略??調(diào)整的流量可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制器ＡＰＩ接口，觸發(fā)控制器南向ｏｐｅｎｆｌｏｗ報(bào)文更新??交換機(jī)內(nèi)部流表，從而對(duì)于特定流量實(shí)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(guò)其可以輕松搭建??近乎于真實(shí)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(shí)驗(yàn)過(guò)程中借??助其搭建了部分虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。??Ｍｉｎｉｎｅｔ是一款網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)軟件，由斯坦福大學(xué)研宄人員開發(fā)［４３１。憑借著??其強(qiáng)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(cè)試平臺(tái)。其支持??眾多ＳＤＮ組件（自帶ＯＶＳ、控制器，也支撐通過(guò)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(shí)出現(xiàn)在某些交換出口形成隊(duì)列擁塞問(wèn)題。過(guò)長(zhǎng)的隊(duì)列不但會(huì)導(dǎo)致通信時(shí)延，由于交換機(jī)內(nèi)隊(duì)列存儲(chǔ)空間有限，更會(huì)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(diǎn)，ＴＣＰ的擁塞控制機(jī)制會(huì)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(fèi)。故而解決交的隊(duì)列問(wèn)題尤為關(guān)鍵。??Ｆａｓｔｐａｓｓ核心思想與ＳＤＮ有異曲同工之處。通過(guò)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(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)機(jī)。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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本文編號(hào)：2857292