本文關(guān)鍵詞：基于等價(jià)多路徑的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量優(yōu)化問題研究

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【摘要】：云計(jì)算快速發(fā)展的過程中，作為信息化基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)中心一直處于核心地位。隨著云計(jì)算業(yè)務(wù)的普及和新技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心正在發(fā)生重大的變化，由此給數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)(Data Center Networks，DCN)也帶來了新的挑戰(zhàn)和問題。新興的業(yè)務(wù)需要在虛擬機(jī)或服務(wù)器之間進(jìn)行大量的通信，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心內(nèi)部流量急劇增長并呈現(xiàn)出不同于互聯(lián)網(wǎng)流量的新特性。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)面對(duì)云計(jì)算技術(shù)帶來的變革會(huì)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)資源分配不充分，導(dǎo)致鏈路擁塞、丟包增多、時(shí)延增大等問題，嚴(yán)重影響了業(yè)務(wù)的性能和服務(wù)質(zhì)量。 本文主要研究內(nèi)容包括以下四個(gè)方面：概述了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展；研究了云計(jì)算下的數(shù)據(jù)中心流量工程與負(fù)載均衡技術(shù)；針對(duì)典型的ECMP（Equal Cost Multi Path）數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了優(yōu)化，通過加入流量分配比例參數(shù)使其能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)的負(fù)載均衡；設(shè)計(jì)了一種基于端到端鏈路利用率的啟發(fā)式流量工程優(yōu)化策略，并對(duì)該優(yōu)化算法進(jìn)行了多種流量環(huán)境下的仿真實(shí)驗(yàn)。主要工作如下： 首先，概述了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究背景和最新進(jìn)展，對(duì)當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浼軜?gòu)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展做了較為全面的歸納。 其次，以數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的新技術(shù)特征和流量的新特性為切入點(diǎn)，從數(shù)據(jù)中心流量工程角度出發(fā)，通過研究數(shù)據(jù)中心的流量工程技術(shù)和現(xiàn)有流量工程技術(shù)以及算法，結(jié)合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的流量特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能的約束和流量工程優(yōu)化的重點(diǎn)在于等價(jià)多路徑的合理使用。 再次，針對(duì)等價(jià)多路徑技術(shù)，，研究了ECMP數(shù)學(xué)模型并對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化研究，由于ECMP優(yōu)化數(shù)學(xué)模型是NP(Non-deterministic Polynomial)完全問題，為解決這一難題，本文設(shè)計(jì)了一種基于端到端鏈路利用率的啟發(fā)式流量工程優(yōu)化策略，優(yōu)化的方法是通過模擬退火算法計(jì)算等價(jià)路徑間的流量分配比例，降低負(fù)載過高的等價(jià)路徑的流量分配比例。 最后，論文利用NS-2仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了本文設(shè)計(jì)的優(yōu)化算法。并與傳統(tǒng)基于HASH的ECMP算法和理想模型Non-blocking進(jìn)行了仿真對(duì)比，驗(yàn)證了該算法可以較好的提高整網(wǎng)的鏈路利用率，降低端到端的時(shí)延，減少網(wǎng)絡(luò)丟包。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò) 云計(jì)算 ECMP 流量工程 負(fù)載均衡
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP308;TP393.06
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 縮略詞8-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 論文研究思路13-14
• 1.4 論文的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排14-15
• 2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展15-24
• 2.1 引言15
• 2.2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)簡介15-17
• 2.3 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鲅芯?/span>17-20
• 2.3.1 多根樹(Multi-root Tree)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)17-18
• 2.3.2 胖樹 (Fat-Tree)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)18-19
• 2.3.3 折疊式 Clos 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)19-20
• 2.4 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢20-22
• 2.4.1 “南北向”流量向“東西向”流量的轉(zhuǎn)變20
• 2.4.2 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在的問題20-21
• 2.4.3 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-24
• 3 數(shù)據(jù)中心的流量工程技術(shù)24-29
• 3.1 引言24
• 3.2 數(shù)據(jù)中心的流量工程24-25
• 3.3 現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心流量工程技術(shù)25-27
• 3.3.1 傳統(tǒng)的 ECMP 負(fù)載分擔(dān)路由算法25
• 3.3.2 Hedera 流量動(dòng)態(tài)規(guī)劃策略25-26
• 3.3.3 Valiant Load Balancing (VLB) 負(fù)載均衡技術(shù)26
• 3.3.4 量化擁塞通告 QCN(Quantized Congestion Notification)26-27
• 3.3.5 基于優(yōu)先級(jí)的流控 PFC (Priority-based Flow Control)27
• 3.3.6 基于服務(wù)器的路由策略27
• 3.4 本章小結(jié)27-29
• 4 等價(jià)多路徑的數(shù)學(xué)模型及其優(yōu)化研究29-40
• 4.1 引言29
• 4.2 ECMP 的數(shù)學(xué)模型29-31
• 4.3 對(duì) ECMP 數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化研究31-33
• 4.4 以端到端鏈路利用率為優(yōu)化目標(biāo)的 ECMP 優(yōu)化方法33-36
• 4.4.1 模擬退火算法簡介33-34
• 4.4.2 基于端到端鏈路利用率的 ECMP 模擬退火算法（SA-ECMP）34-36
• 4.5 基于目的地路由的負(fù)載均衡36-39
• 4.6 本章小結(jié)39-40
• 5 基于 NS-2 的算法仿真與分析40-57
• 5.1 引言40
• 5.2 試驗(yàn)仿真平臺(tái)40-42
• 5.2.1 NS-2 仿真軟件40-41
• 5.2.2 NS-2 網(wǎng)絡(luò)仿真方法和過程41-42
• 5.3 等價(jià)多路徑的 NS-2 實(shí)現(xiàn)42-44
• 5.3.1 SA-ECMP 算法模塊42-43
• 5.3.2 仿真試驗(yàn)采用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>43-44
• 5.4 仿真結(jié)果比較分析44-55
• 5.4.1 采用固定碼率流量模型下的仿真45-51
• 5.4.2 采用 Pareto 隨機(jī)碼率流量模型下的仿真51-55
• 5.4.3 迭代次數(shù)對(duì)優(yōu)化效果的影響55
• 5.5 本章小結(jié)55-57
• 6 總結(jié)與展望57-59
• 6.1 本文總結(jié)57-58
• 6.2 論文研究展望58-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63

【相似文獻(xiàn)】

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1 ;現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)年會(huì)2011年即將在北京召開[J];電氣應(yīng)用;2011年02期

2 高巍;;云計(jì)算帶來的數(shù)據(jù)中心變革[J];電信網(wǎng)技術(shù);2011年09期

3 曹魯;;云計(jì)算數(shù)據(jù)中心建設(shè)運(yùn)營分析[J];電信網(wǎng)技術(shù);2012年02期

4 秦婷;張高記;;數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排措施探討[J];西安郵電大學(xué)學(xué)報(bào);2013年04期

5 張秋華;數(shù)據(jù)中心探討[J];中國計(jì)算機(jī)用戶;2000年46期

6 梅玖紅;建什么樣的數(shù)據(jù)中心[J];中國計(jì)算機(jī)用戶;2000年47期

7 ;數(shù)據(jù)中心亮起來[J];每周電腦報(bào);2000年31期

8 ;工商銀行舉行數(shù)據(jù)中心(北京)基建工程奠基儀式[J];中國金融電腦;2001年07期

9 高軍 ,李強(qiáng);數(shù)據(jù)中心集中——商業(yè)銀行電子化建設(shè)的里程碑[J];中國金融電腦;2001年12期

10 周衛(wèi)軍;安萊將在重點(diǎn)城市興建數(shù)據(jù)中心[J];互聯(lián)網(wǎng)周刊;2001年10期

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1 姚

本文編號(hào)：900927