隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的擴(kuò)大,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心電交換網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)展、能耗的降低、提高帶寬和減少時(shí)延等方面均遇到瓶頸。而光交換網(wǎng)絡(luò)由于其高帶寬低時(shí)延、經(jīng)濟(jì)節(jié)能和多維度的優(yōu)勢(shì),已成為未來(lái)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢(shì)。但目前的研究多集中在光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)上,在光互聯(lián)數(shù)據(jù)中心的資源管理方面少有研究。尤其是由于虛擬化技術(shù)的廣泛運(yùn)用,如何通過(guò)合理的虛擬機(jī)放置以便更充分地挖掘光互連網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì),并實(shí)現(xiàn)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)資源的協(xié)同,是對(duì)提升數(shù)據(jù)中心性能來(lái)說(shuō)至關(guān)重要的研究議題。因此,本論文從數(shù)據(jù)中心的光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、虛擬機(jī)放置策略以及在虛擬化管理平臺(tái)上的具體實(shí)現(xiàn)等三個(gè)方面開(kāi)展研究,主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn):(1)通過(guò)分析光互聯(lián)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)OpenScale的實(shí)現(xiàn)原理和拓?fù)涮攸c(diǎn),提出了拓?fù)涓兄奶摂M機(jī)放置算法TVMP,以便實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)間流量高聚集性的特征與OpenScale小世界拓?fù)涞钠ヅ?從而提升網(wǎng)絡(luò)的通信性能。通過(guò)搭建仿真平臺(tái)對(duì)TVMP算法進(jìn)行性能分析,結(jié)果表明,相對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的虛擬機(jī)放置算法,TVMP可以減少30%～40%的通信成本,并減少網(wǎng)絡(luò)歸一化負(fù)載,有利于負(fù)載均衡。(2)基于OpenScale光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)搭建了一個(gè)支持虛擬化的數(shù)據(jù)中心實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并通過(guò)采用基于SDN的光網(wǎng)絡(luò)控制器以及基于OpenStack的跨層資源控制器,對(duì)所提出的TVMP算法進(jìn)行實(shí)際部署,并完成OpenScale上虛擬化方案的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。最終給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果,證明了算法的有效性和虛擬化方案的可行性。
【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】：TN929.1;TP302
【部分圖文】：

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，為承載成千上萬(wàn)個(gè)機(jī)架（Ｒａｃｋ）構(gòu)成的大型云服務(wù)??數(shù)據(jù)中心中萬(wàn)兆速率級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)通信需求。當(dāng)前數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)一般依靠電交換??網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)如圖１－１所示的三層樹(shù)形結(jié)構(gòu)，包括接入層（Ａｃｃｅｓｓ?Ｌａｙｅｒ）、匯聚層??（Ａｇｇｒｅｇａｔｅ?Ｌａｙｅｒ）和核心層（Ｃｏｒｅ?Ｌａｙｅｒ）。接入層即每個(gè)機(jī)架上的架頂交換??機(jī)（Ｔｏｐ?ｏｆ?Ｒａｃｋ?ｓｗｉｔｃｈ，ＴｏＲ），提供機(jī)架內(nèi)服務(wù)器間的全帶寬互聯(lián)；匯聚層??（Ａｇｇｒｅｇａｔｅ?Ｌａｙｅｒ）負(fù)責(zé)多個(gè)ＴｏＲ的上行鏈路接口的接入，為這些ＴｏＲ提供全??■?帶寬互聯(lián)，減輕核心層設(shè)備的負(fù)荷；核心層（ＣｏｒｅＬａｙｅｒ）交換機(jī)負(fù)責(zé)接收匯聚??層交換機(jī)的上行鏈路，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的擴(kuò)展，是網(wǎng)絡(luò)的高速交換主干。??Ｉｎｔｅｒｎｅｔ?＾??Ｃｏｎｔｅｎｔ?Ｓｗｉｔｃｈｅｓ?‘?｜??＆?ｌ．ｏａｄ?Ｂａｌａｎｃｅ?｜?｜??Ｃ０ｒｃ??Ｓｗｉｔｃｈｅｓ?＇?Ｍ?ｆ??ＴｏＲ?＼??Ｓｗｉｔｃｈｅｓ「惡顯…鎖ｆ?．破，…呼??｜?篇??＊?ｖ?…｜?＇心■?６?—?■一，…??Ｉ?Ｉ??Ｓｅｒｖｅｒｓ?；?｜?—??Ｒａｃｋ?Ｒａｃｋ?Ｒａｃｋ?Ｒａｃｋ??圖１－１當(dāng)前數(shù)據(jù)中心三層樹(shù)形結(jié)構(gòu)［５］２７??三層架構(gòu)的設(shè)定最初是為數(shù)據(jù)中心大量的外部請(qǐng)求提供高帶寬，即大量的??“南北向”流量。但由于虛擬化技術(shù)在現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心中的廣泛運(yùn)用

圖２－１?ＯｐｅｎＳｃａｌｅ網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖（左圖）及其實(shí)現(xiàn)小世界拓?fù)涞脑恚ㄓ覉D）［６］３２??ＯｐｅｎＳｃａｌｅ網(wǎng)絡(luò)描述的是服務(wù)器機(jī)架間的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可用ＴｏＲ交換機(jī)之間??９??

器）的功能，用來(lái)支持任意機(jī)架之間ＯＣＳ連接的動(dòng)態(tài)建立和拆除。ＯＢＳ和ＯＣＳ??功能模塊之間通過(guò)ＴｏＲ上的電交換機(jī)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。??因此，如圖２－１右側(cè)部分所示，在電分組交換的層面上，即邏輯拓?fù)渖希??每個(gè)蜂窩單元上的６個(gè)電ＴｏＲ交換機(jī)之間由ＯＢＳ環(huán)實(shí)現(xiàn)ｆｕｌｌ－ｍｅｓｈ?（完全圖）??連接，即同一個(gè)環(huán)內(nèi)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都是直連的。同時(shí)，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都??可以使用ＯＣＳ實(shí)現(xiàn)隨機(jī)鏈接，ＯＣＳ在電分組層面上也可以認(rèn)為是直連的，且??該鏈接可以方便的實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重構(gòu)。因此，ＯｐｅｎＳｃａｌｅ在電分組層面即邏輯拓?fù)??上，構(gòu)成六邊形ｆｕｌｌ－ｍｅｓｈ晶格上添加“隨機(jī)”連接的形式，實(shí)現(xiàn)了可重構(gòu)的小??世界網(wǎng)絡(luò)。??．於、舞…策，麵，?乂?？?．：?？??ｌ！?＼?Ｖ?＊?＋１，：?／?ｖ?／ｚ—＇、?Ｂ??麵＃德：：．｜／?ＯＢＳ??１３?廣＇Ａ?１Ｖ…、、＇響?Ｔ＼?Ｒｉｎｇ／１／／??：?ｖ：?；?＼?ｙ?！?／?ｖ?｛?ｖ：：?＼?…
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