本文關(guān)鍵詞：軟件定義集中式數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著云計算、大數(shù)據(jù)等新興業(yè)務(wù)的發(fā)展,集中式數(shù)據(jù)中心成為支撐云計算與大數(shù)據(jù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施,建設(shè)滿足云計算和大數(shù)據(jù)發(fā)展的集中式數(shù)據(jù)中心迫在眉睫。同時,大型企業(yè)需要進(jìn)行存儲和處理的數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)出幾何式增長的態(tài)勢,各行業(yè)建設(shè)自己的集中式數(shù)據(jù)中心也成為當(dāng)前重要工作之一。云計算運維以及大數(shù)據(jù)部署,造成數(shù)據(jù)爆發(fā)性增長,服務(wù)器數(shù)量指數(shù)級增加,集中式數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)傳輸模式越來越復(fù)雜、業(yè)務(wù)對QoS要求越來越高、對故障的自愈性要求越來越強(qiáng)�；趥鹘y(tǒng)分布式的控制模式,數(shù)據(jù)中心根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)請求,進(jìn)行存儲資源、計算資源等資源的分配,然后通過物理網(wǎng)絡(luò)接口對傳輸信道進(jìn)行請求。物理網(wǎng)絡(luò)根據(jù)業(yè)務(wù)的大小,時延等要求,利用路由協(xié)議和控制信令進(jìn)行路由計算、帶寬分配和資源預(yù)留,完成數(shù)據(jù)的傳輸。然而數(shù)據(jù)中心與物理網(wǎng)絡(luò)缺乏統(tǒng)一的調(diào)度機(jī)制,只能通過特定接口進(jìn)行服務(wù)請求,難以實現(xiàn)資源效率的全局優(yōu)化。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時,物理網(wǎng)絡(luò)將會拒絕數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)請求,而不能根據(jù)業(yè)務(wù)等級來進(jìn)行高等級業(yè)務(wù)的優(yōu)先傳輸,業(yè)務(wù)的QoS難以保證。另一方面,最近幾年頻繁發(fā)生的自然災(zāi)害、局部戰(zhàn)爭中投入的大規(guī)模殺傷性武器、以及不法分子的破壞,都嚴(yán)重威脅著集中式數(shù)據(jù)中心的內(nèi)容安全,迫切需要在數(shù)據(jù)中心受創(chuàng)時保持?jǐn)?shù)據(jù)中心內(nèi)容的連通。因而,資源的高效性、業(yè)務(wù)的敏感性和內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)面臨的技術(shù)難題。軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network, SDN)可實現(xiàn)控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離,支持面向應(yīng)用的開放可編程接口,提高網(wǎng)絡(luò)生存性、多層優(yōu)化、資源共享等技術(shù)的效率。SDN將網(wǎng)絡(luò)的核心功能和控制管理功能從物理設(shè)備中抽象出來,通過集中式控制器和通信協(xié)議實現(xiàn)設(shè)備的集中管理。本文利用SDN的優(yōu)勢,將SDN應(yīng)用到集中式數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)中,提出面向集中式數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)場景下的軟件定義網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一控制架構(gòu),將數(shù)據(jù)中心應(yīng)用資源、傳送網(wǎng)絡(luò)資源統(tǒng)一抽象,通過統(tǒng)一的控制調(diào)度策略實現(xiàn)全局優(yōu)化。以此為基礎(chǔ),在基于內(nèi)容連通性的網(wǎng)絡(luò)生存性、業(yè)務(wù)感知的跨層優(yōu)化設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)資源的重定向處理等方面進(jìn)行了深入的研究。并搭建軟件定義集中式數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)試驗平臺(SD-CDCN Testbed),對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行性能驗證和數(shù)據(jù)分析。論文主要的創(chuàng)新性工作包括：(1)災(zāi)難場景下的內(nèi)容連通性理論與控制管理技術(shù)集中式數(shù)據(jù)中心的建立,為網(wǎng)絡(luò)的災(zāi)難場景下節(jié)點故障的保護(hù)提供了新的保護(hù)方案。保護(hù)理論由原來網(wǎng)絡(luò)連通性擴(kuò)展到內(nèi)容連通性,由點到點的業(yè)務(wù)請求變成點到任一數(shù)據(jù)中心應(yīng)用資源的業(yè)務(wù)請求。分析集中式數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀,建立災(zāi)難場景模型,針對該模型引入內(nèi)容連通性原理。在內(nèi)容連通性的基礎(chǔ)上,利用SDN控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離的集中式控制模式,提出基于內(nèi)容連通性的帶寬壓縮策略和能耗優(yōu)化策略,設(shè)計ILP模型和保護(hù)恢復(fù)策略,并在電力通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖线M(jìn)行仿真驗證。(2)基于業(yè)務(wù)感知的資源跨層優(yōu)化技術(shù)圍繞集中式數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)需求,針對面向業(yè)務(wù)的資源優(yōu)化適配問題,分析了集中式數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)需求與特性,提出了集中式數(shù)據(jù)中心應(yīng)用資源與網(wǎng)絡(luò)資源的跨層優(yōu)化技術(shù),設(shè)計了面向特征的路由、調(diào)制格式與頻譜分配優(yōu)化算法,利用SDN支持面向應(yīng)用的開放可編程接口,通過實驗平臺仿真驗證了業(yè)務(wù)感知的資源優(yōu)化算法的性能,提高了集中式數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的全網(wǎng)阻塞率性能。(3)基于組件可共享的資源重定向技術(shù)針對集中式數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)僵化與低效等亟待解決的難題,以軟件定義組網(wǎng)SDN技術(shù)為核心架構(gòu),基于數(shù)據(jù)平面與網(wǎng)絡(luò)組件等物理層技術(shù),提出了基礎(chǔ)設(shè)施資源重定向理論、技術(shù)與算法。研究集中式數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的基本功能單元,制定基于硬件的組件可共享技術(shù)；面向集中式數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)功能需求,建立了網(wǎng)絡(luò)功能單元模型,設(shè)計了在通用平臺上實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的方法,提高了網(wǎng)絡(luò)資源應(yīng)用效率。
【關(guān)鍵詞】：集中式數(shù)據(jù)中心 SDN 資源重定向 業(yè)務(wù)感知 跨層優(yōu)化 內(nèi)容連通性
【學(xué)位授予單位】：中國電力科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP393.02
【目錄】：

• 中文摘要6-8
• Abstract8-14
• 第一章 緒論14-36
• 1.1 集中式數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)共性問題14-18
• 1.1.1 集中式數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.1.2 集中式數(shù)據(jù)中心資源高效性問題16-17
• 1.1.3 集中式數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)敏感性問題17-18
• 1.1.4 集中式數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)生存性問題18
• 1.2 軟件定義集中式數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)機(jī)制18-22
• 1.2.1 軟件定義集中式數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)功能19-20
• 1.2.2 軟件定義集中式數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)20-22
• 1.3 SDN國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其典型應(yīng)用22-26
• 1.3.1 SDN技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀22-26
• 1.3.2 軟件定義的數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)典型應(yīng)用26
• 1.4 電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心發(fā)展現(xiàn)狀分析26-29
• 1.4.1 電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心規(guī)模不斷擴(kuò)大27
• 1.4.2 電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心體系愈發(fā)復(fù)雜27-28
• 1.4.3 電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心互聯(lián)日趨增強(qiáng)28-29
• 1.5 本論文主要研究內(nèi)容29-31
• 參考文獻(xiàn)31-36
• 第二章 軟件定義集中式數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)架構(gòu)研究36-53
• 2.1 軟件定義集中式數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)體系架構(gòu)36-41
• 2.1.1 SD-CDCN體系架構(gòu)37-40
• 2.1.2 各控制器間的協(xié)作關(guān)系40-41
• 2.2 面向集中式數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)的協(xié)議擴(kuò)展方案及控制接口41-45
• 2.2.1 集中式數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)的協(xié)議擴(kuò)展41-42
• 2.2.2 集中式數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)的控制接口42-45
• 2.3 架構(gòu)運行與實現(xiàn)機(jī)制45-50
• 2.3.1 資源收集機(jī)制45-47
• 2.3.2 路由選擇機(jī)制47-50
• 2.4 本章小結(jié)50
• 參考文獻(xiàn)50-53
• 第三章 網(wǎng)絡(luò)資源消耗分析與優(yōu)化53-79
• 3.1 集中式數(shù)據(jù)中心內(nèi)容連通性53-60
• 3.1.1 內(nèi)容連通性的產(chǎn)生背景53-55
• 3.1.2 內(nèi)容連通性的理論原理55-57
• 3.1.3 內(nèi)容連通性的實現(xiàn)機(jī)制57-60
• 3.2 面向內(nèi)容連通性的優(yōu)化策略60-69
• 3.2.1 資源優(yōu)化策略61-65
• 3.2.2 能耗優(yōu)化策略65-69
• 3.3 基于內(nèi)容連通性電網(wǎng)集中式數(shù)據(jù)中心應(yīng)用驗證69-76
• 3.3.1 電網(wǎng)集中式數(shù)據(jù)中心模型分析70-71
• 3.3.2 網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化仿真驗證71-74
• 3.3.3 網(wǎng)絡(luò)能耗優(yōu)化仿真驗證74-76
• 3.4 本章小結(jié)76-77
• 參考文獻(xiàn)77-79
• 第四章 業(yè)務(wù)感知資源跨層技術(shù)與優(yōu)化算法79-113
• 4.1 數(shù)據(jù)中心應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)資源跨層優(yōu)化技術(shù)研究79-92
• 4.1.1 應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)資源抽象機(jī)理研究80-86
• 4.1.2 面向業(yè)務(wù)的資源跨層優(yōu)化技術(shù)86-90
• 4.1.3 網(wǎng)絡(luò)資源定制方法與技術(shù)研究90-92
• 4.2 業(yè)務(wù)感知的路由與頻譜分配優(yōu)化算法研究92-101
• 4.2.1 業(yè)務(wù)感知模型研究93-95
• 4.2.2 業(yè)務(wù)感知路由與頻譜分配算法研究95-101
• 4.3 面向電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)特性分析與性能驗證101-110
• 4.3.1 電網(wǎng)業(yè)務(wù)需求研究101
• 4.3.2 電網(wǎng)業(yè)務(wù)種類歸納研究101-104
• 4.3.3 電網(wǎng)業(yè)務(wù)特性分析104-106
• 4.3.4 電網(wǎng)業(yè)務(wù)感知的路由與頻譜優(yōu)化性能驗證106-110
• 4.4 本章小結(jié)110
• 參考文獻(xiàn)110-113
• 第五章 基于組件可共享的資源重定向技術(shù)113-147
• 5.1 資源重定向技術(shù)定義與特性113-115
• 5.1.1 資源重定向技術(shù)的概念113-114
• 5.1.2 資源重定向網(wǎng)絡(luò)的功能與目標(biāo)114-115
• 5.2 集中式數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的基本功能單元與組件共享技術(shù)115-122
• 5.2.1 可切片可共享硬件的功能需求116-118
• 5.2.2 可切片可共享硬件的實現(xiàn)原理118-120
• 5.2.3 基于軟件定義的組件共享技術(shù)120-122
• 5.3 集中式數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的組件功能虛擬化技術(shù)122-133
• 5.3.1 網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化原理與機(jī)制122-125
• 5.3.2 集中式數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)接口功能虛擬化125-129
• 5.3.3 面向網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的可重定向數(shù)據(jù)平面129-133
• 5.4 集中式數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的資源重定向映射算法研究133-143
• 5.4.1 資源重定向網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供模型134-135
• 5.4.2 資源重定向網(wǎng)絡(luò)端到端業(yè)務(wù)提供算法135-140
• 5.4.3 仿真與實驗結(jié)果分析140-143
• 5.5 本章小結(jié)143
• 參考文獻(xiàn)143-147
• 第六章 軟件定義集中式數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)實驗平臺與性能測試147-173
• 6.1 實驗平臺功能描述147-148
• 6.2 實驗平臺方案設(shè)計148-158
• 6.2.1 光傳輸網(wǎng)絡(luò)149-150
• 6.2.2 IP網(wǎng)絡(luò)150-151
• 6.2.3 業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)151-153
• 6.2.4 SDN控制層153-158
• 6.3 典型功能驗證158-164
• 6.3.1 多域網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一控制159
• 6.3.2 帶寬資源動態(tài)調(diào)整159-160
• 6.3.3 網(wǎng)絡(luò)頻譜重構(gòu)優(yōu)化160-162
• 6.3.4 鏈路故障快速恢復(fù)162-163
• 6.3.5 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)批量遷移163-164
• 6.4 關(guān)鍵性能測試164-172
• 6.4.1 協(xié)議一致性測試164-167
• 6.4.2 大批量業(yè)務(wù)處理167-169
• 6.4.3 數(shù)據(jù)通道帶寬影響169-170
• 6.4.4 軟件定義網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)控制平面(GMPLS)對比測試170-172
• 6.5 小結(jié)172-173
• 第七章 總結(jié)和展望173-175
• 7.1 總結(jié)173-174
• 7.2 展望174-175
• 論文期間主要科研工作及論文發(fā)表情況175-181
• 致謝181-182
• 縮略語及中英文對照182-183

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 王德文;;基于云計算的電力數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)[J];電力系統(tǒng)自動化;2012年11期

2 丁澤柳;郭得科;申建偉;羅愛民;羅雪山;;面向云計算的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溲芯縖J];國防科技大學(xué)學(xué)報;2011年06期

3 吳強(qiáng);徐鑫;劉國燕;;基于SDN技術(shù)的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建[J];電信科學(xué);2013年01期

4 杜宗鵬;陸月明;紀(jì)越峰;;Efficient label distribution mechanism for bidirectional paths in MPLS-TP networks[J];Chinese Optics Letters;2012年02期

5 徐杰鋒;勝利油田建設(shè)數(shù)字油田的實踐探索[J];經(jīng)濟(jì)問題;2005年08期

6 陳為棟;袁力;;農(nóng)業(yè)銀行數(shù)據(jù)中心運維體系建設(shè)[J];企業(yè)研究;2012年23期

7 ;工商銀行“兩地三中心”一體化運維實踐[J];中國金融電腦;2013年08期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉獻(xiàn)偉;電力系統(tǒng)應(yīng)對災(zāi)害的應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)研究[D];華北電力大學(xué)（河北）;2009年

  本文關(guān)鍵詞：軟件定義集中式數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：391296