隨著云計(jì)算和大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)中心的數(shù)量和規(guī)模迅速發(fā)展,為了滿(mǎn)足服務(wù)器之間大規(guī)模數(shù)據(jù)流動(dòng)的需求,數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的通信能力面臨巨大的挑戰(zhàn).傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心中,網(wǎng)絡(luò)的路由交換設(shè)備一般僅采用電域交換技術(shù),電域交換技術(shù)雖然可以快速地、靈活地切換數(shù)據(jù)包的傳輸路徑,但其本身存在通信帶寬低、交換容量有限、高能耗等缺點(diǎn).為了提高數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的性能、降低網(wǎng)絡(luò)的能耗,最近的研究提出了若干基于慢速路徑切換光器件的光電混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).它們通常只能將小部分?jǐn)?shù)據(jù)量非常大的網(wǎng)絡(luò)流放在高帶寬的光網(wǎng)絡(luò)上傳輸,其他的網(wǎng)絡(luò)流仍然需要電域網(wǎng)絡(luò)傳輸.隨著快速可調(diào)波長(zhǎng)激光器以及光波長(zhǎng)路由器件的成熟,使光電混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)、多樣的流量模式成為可能.該文基于快速可調(diào)波長(zhǎng)激光器TWC（Tunable Wavelength Converters）和光波長(zhǎng)路由器AWGR（Arrayed-Waveguide Grating Router）,首次提出了一種OCS（Optical Circuit Switching）/EPS（Electrical Packet Switching）光電混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Ace-net.在文中詳細(xì)描述了光電混合... 

【文章來(lái)源】：計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2016,39(09)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：15 頁(yè)

【圖文】：

圖２ｃ－Ｔｈｒｏｕｇｈ拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Ｈｅｌｉｏｓ是為模塊化的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的一種光電

換機(jī)中使用ＴＭ（ＴｏｐｏｌｏｇｙＭａｎａｇｅｒ）模塊統(tǒng)計(jì)兩個(gè)業(yè)務(wù)單元之間的流量需求和連接數(shù)，形成一個(gè)流量需求矩陣；使用Ｅｄｍｏｎｄｓ算法計(jì)算出最優(yōu)的光鏈路連接關(guān)系后，光交換機(jī)管理模塊ＣＳＭ（ＣｉｒｃｕｉｔＳｗｉｔｃｈＭａｎａｇｅｒ）在ＰｏＤ之間建立光鏈路；最后通過(guò)接入層交換機(jī)控制軟件ＰＳＭ（ＰｏＤＳｗｉｔｃｈＭａｎａｇｅｒ）在交換機(jī)中修改路由關(guān)系．Ｈｅｌｉｏｓ與ｃ－Ｔｈｒｏｕｇｈ存在相似的問(wèn)題，整個(gè)配置流程需要數(shù)百毫秒的時(shí)間，網(wǎng)絡(luò)缺乏靈活性．圖３Ｈｅｌｉｏｓ拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ＯＳＡ是一種使用ＷＳＳ和ＯＳＭ光交換機(jī)在一個(gè)ＰｏＤ內(nèi)的機(jī)柜之間構(gòu)建的多跳光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖４所示．它利用光線(xiàn)路交換的方式，將網(wǎng)絡(luò)根據(jù)流量的特征重構(gòu)成直連網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)包從源端點(diǎn)到目的端點(diǎn)需要經(jīng)過(guò)多跳步．通過(guò)使用ＷＳＳ來(lái)配置不同波長(zhǎng)的光線(xiàn)，其連接的每條鏈路的帶寬可以動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)．它周期性地收集機(jī)柜間網(wǎng)絡(luò)的需求信息，并根據(jù)這些信息將拓?fù)涞挠?jì)算轉(zhuǎn)換成一個(gè)求解帶權(quán)值的ｂ－ｍａｔｃｈｉｎｇ問(wèn)題，然后通過(guò)控制ＯＳＭ光交換機(jī)和ＷＳＳ光器件重新配置拓?fù)洳殒溌贩峙鋷挘希樱两Y(jié)構(gòu)同樣缺乏靈活性和普適性，配置一次的時(shí)間需要數(shù)百毫秒的時(shí)間，仍然需要穩(wěn)定、持續(xù)的網(wǎng)絡(luò)流的支持．ＤＯＳ［２１］是一種基于ＡＷＧＲ光路由器件的全光域包交換ＯＰＳ（ＯｐｔｉｃａｌＰａｃｋｅｔＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它只在ＴｏＲ交換機(jī)中采用了電域交換，而上層網(wǎng)絡(luò)采用全光域互連，如圖５所示．每一個(gè)ＴｏＲ交換機(jī)通過(guò)ＴＷＣ連接到ＡＷＧＲ光路由器的一個(gè)端口，在

路由器的端口數(shù)．ＮＴＴ的研究人員展示了使用４００個(gè)通道４００×４００的ＡＷＧＲ路由器，覆蓋的波長(zhǎng)范圍為１５３０ｎｍ至１６１０ｎｍ［２２］，而５１２×５１２端口的ＡＷＧＲ光器件已經(jīng)流片成功［１３］；如果一個(gè)機(jī)柜內(nèi)放置４０～６０臺(tái)服務(wù)器，那么使用一個(gè)ＡＷＧＲ光路由器的混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最多可以實(shí)現(xiàn)３萬(wàn)多臺(tái)服務(wù)器的互連，完全滿(mǎn)足一個(gè)超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的需求．因此我們假設(shè)５１２×５１２端口的ＡＷＧＲ已經(jīng)完全滿(mǎn)足我們的擴(kuò)展性需求．圖６Ａｃｅ－ｎｅｔ網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖圖６展示了Ａｃｅ－ｎｅｔ網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一個(gè)簡(jiǎn)單例子，它使用傳統(tǒng)的三層樹(shù)形電域網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，使用單層的光域網(wǎng)絡(luò)作為拓展網(wǎng)絡(luò)．每一個(gè)ＴｏＲ交換機(jī)有一個(gè)連接到上層電域交換機(jī)的電域端口；同時(shí)它有一個(gè)光域端口，端口的發(fā)送鏈路通過(guò)ＴＷＣ光器件連接到ＯＣＡ器件的發(fā)送端（Ｔｘ），端口的接收鏈路連接到ＯＣＡ器件的接收端（Ｒｘ）．Ａｃｅ－ｎｅｔ中使用一個(gè)快速仲裁控制系統(tǒng)對(duì)混合網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，它主要完成如下幾個(gè)工作：（１）收集服務(wù)器的通信需求信息，用來(lái)作為光線(xiàn)路配置的依據(jù)；（２）根據(jù)收集到的通信需求信息，決定光線(xiàn)路的調(diào)度配置；（３）控制ＴＷＣ光器件和ＴｏＲ交換機(jī)，在機(jī)柜之間建立光線(xiàn)路；（４）控制每臺(tái)服務(wù)器開(kāi)始或者停止網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的發(fā)送．仲裁控制系統(tǒng)在邏輯上包含３個(gè)部分：網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量模塊、仲裁控制模塊和流量分配控制模塊．４．２網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量Ａｃｅ－ｎｅｔ根據(jù)機(jī)柜之間對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的需求，在兩個(gè)機(jī)柜之間建立一條光鏈路來(lái)傳輸數(shù)據(jù)量較大的網(wǎng)絡(luò)流，需要對(duì)服務(wù)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)特征研究[J]. 鄧罡,龔正虎,王宏.  計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2014(02)



本文編號(hào)：3030088