本文關(guān)鍵詞：基于骨干網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與服務(wù)規(guī)劃設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 數(shù)據(jù)中心 WDM光網(wǎng)絡(luò) 放置 可擴展性 可生存性

【摘要】：云服務(wù)的快速發(fā)展對數(shù)據(jù)中心提出了很高的性能要求。當(dāng)前基于電交換器、傳統(tǒng)多級交換網(wǎng)絡(luò)、集中放置與管理的數(shù)據(jù)中心架構(gòu),無法滿足未來云服務(wù)對高性能數(shù)據(jù)中心在低時延、低成本、可擴展性、可生存性、高可用性與設(shè)計靈活性等方面的要求。本文基于全光交換和光連接骨干網(wǎng)絡(luò),分別針對數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和服務(wù)規(guī)劃進行了設(shè)計。針對數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計,采用把數(shù)據(jù)中心分割成多組組件,分布式地嵌入到骨干網(wǎng)絡(luò)中的方法,利用骨干網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的光路來支持?jǐn)?shù)據(jù)中心內(nèi)部組件之間的全光連接與交換。相比于集中式放置而言,它緩解了對網(wǎng)絡(luò)的集中供電和制冷壓力。另外,采用大容量的全光交換器來減少數(shù)據(jù)中心內(nèi)部交換器的數(shù)目,并通過骨干網(wǎng)絡(luò)的光波分復(fù)用(WDM,Wavelength Division Multiplexing)來簡化數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部連接,最終實現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)較強的可擴展性。除此之外,光交換器的分布式放置為外部業(yè)務(wù)的接入提供了更加靈活的服務(wù)訪問接口,從而降低了外部業(yè)務(wù)的傳輸代價。鑒于所提出的設(shè)計會給數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的交換引入傳輸和時延代價,本文研究在給定外部業(yè)務(wù)請求量和內(nèi)部機架之間交換量的情況下,數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中組件的放置問題。針對數(shù)據(jù)中心的可擴展性、內(nèi)部代價以及外部傳輸代價等多項要素進行折中,給出ILP(Integer Linear Program)和啟發(fā)式算法兩種設(shè)計方法,在滿足所有服務(wù)需求的同時實現(xiàn)系統(tǒng)總代價的最小化,最終完成數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的可擴展性和最優(yōu)化設(shè)計。針對數(shù)據(jù)中心的服務(wù)規(guī)劃設(shè)計,在給定骨干網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及各個節(jié)點業(yè)務(wù)需求的前提下,合理布置多個數(shù)據(jù)中心,并設(shè)計服務(wù)路由。通過在鄰近的數(shù)據(jù)中心進行適量的服務(wù)備份,并在網(wǎng)絡(luò)中預(yù)設(shè)保護路徑的方法,來實現(xiàn)針對單個服務(wù)器或單個鏈路損壞情況下的快速保護。本文以網(wǎng)絡(luò)可生存性和最小化網(wǎng)絡(luò)代價為目標(biāo),針對數(shù)據(jù)中心的放置、服務(wù)路由及保護進行聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計。首先通過設(shè)計ILP來獲取最優(yōu)解。該ILP集成了p-cycle(preconfigured protection cycle)、服務(wù)量備份以及快速重路由等思想,分別針對單個鏈路或單個服務(wù)器損壞進行快速保護。為了使設(shè)計具有更強的可擴展性,能適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò),本文進一步給出一種啟發(fā)式算法,該算法包含數(shù)據(jù)中心的放置及服務(wù)路由和快速保護兩大步驟。ILP和啟發(fā)式兩種方法最終都通過廣泛的仿真實驗進行驗證。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)據(jù)中心 WDM光網(wǎng)絡(luò) 放置 可擴展性 可生存性
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP393.02;TP308
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 縮略詞表13-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 研究背景及研究意義14-16
• 1.2 相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.1 數(shù)據(jù)中心的光連接研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.3 數(shù)據(jù)中心服務(wù)規(guī)劃研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 研究內(nèi)容19-20
• 1.3.1 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究內(nèi)容19-20
• 1.3.2 數(shù)據(jù)中心服務(wù)規(guī)劃研究內(nèi)容20
• 1.4 論文章節(jié)安排20-21
• 第二章 數(shù)據(jù)中心與WDM光網(wǎng)絡(luò)21-36
• 2.1 數(shù)據(jù)中心簡介21-24
• 2.1.1 數(shù)據(jù)中心概念21-22
• 2.1.2 數(shù)據(jù)中心分類22-23
• 2.1.3 數(shù)據(jù)中心規(guī)劃23-24
• 2.2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)24-28
• 2.2.1 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量特征24-25
• 2.2.2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計要求25-26
• 2.2.3 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)26-27
• 2.2.4 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的交換設(shè)備27-28
• 2.3 數(shù)據(jù)中心的光連接28-30
• 2.3.1 WDM光網(wǎng)絡(luò)28-30
• 2.3.2 基于光連接的數(shù)據(jù)中心30
• 2.4 WDM光網(wǎng)絡(luò)可生存性30-35
• 2.4.1 WDM光網(wǎng)絡(luò)可生存性概念30-32
• 2.4.2 WDM光網(wǎng)絡(luò)保護技術(shù)32-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 可擴展的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計36-56
• 3.1 Fat-Tree架構(gòu)簡介36-37
• 3.2 新架構(gòu)與問題模型37-39
• 3.2.1 新架構(gòu)37-39
• 3.2.2 問題模型39
• 3.3 ILP設(shè)計39-43
• 3.3.1 參數(shù)與變量定義40-41
• 3.3.2 構(gòu)建ILP41-43
• 3.4 啟發(fā)式算法設(shè)計43-49
• 3.4.1 設(shè)備分組算法43-44
• 3.4.2 組件放置算法44-47
• 3.4.3 迭代收斂性證明47-48
• 3.4.4 算法復(fù)雜度分析48-49
• 3.5 仿真驗證49-55
• 3.5.1 仿真參數(shù)設(shè)置49-50
• 3.5.2 ILP仿真結(jié)果50-52
• 3.5.3 啟發(fā)式算法仿真結(jié)果52-53
• 3.5.4 仿真參數(shù)特性分析53-55
• 3.6 本章小結(jié)55-56
• 第四章 數(shù)據(jù)中心服務(wù)規(guī)劃與服務(wù)保護設(shè)計56-77
• 4.1 系統(tǒng)模型與問題描述56-58
• 4.1.1 系統(tǒng)模型56-57
• 4.1.2 問題描述57-58
• 4.2 斥圈法實現(xiàn)p-cycle58-61
• 4.2.1 斥圈法的設(shè)計思想58-59
• 4.2.2 斥圈法的ILP設(shè)計59-61
• 4.3 ILP設(shè)計61-64
• 4.3.1 參數(shù)與變量定義61-62
• 4.3.2 構(gòu)建ILP62-64
• 4.4 啟發(fā)式算法設(shè)計64-70
• 4.4.1 算法描述64-66
• 4.4.2 理論分析與證明66-69
• 4.4.3 算法性能分析69-70
• 4.5 仿真驗證70-76
• 4.5.1 COST239下基于ILP的最優(yōu)設(shè)計70-72
• 4.5.2 啟發(fā)式算法在小網(wǎng)中的設(shè)計72-73
• 4.5.3 啟發(fā)式算法在大網(wǎng)中的設(shè)計73-75
• 4.5.4 基建費B與數(shù)據(jù)中心數(shù)目的關(guān)系75-76
• 4.6 本章小結(jié)76-77
• 第五章 總結(jié)與展望77-79
• 5.1 全文總結(jié)77-78
• 5.2 研究展望78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻80-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果84-86
• 個人簡歷86-87

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉曉茜;楊壽保;郭良敏;王淑玲;宋滸;;雪花結(jié)構(gòu):一種新型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[J];計算機學(xué)報;2011年01期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王東;面向數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的新型交換機制研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

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本文編號：669709