數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其調(diào)度優(yōu)化算法研究.pdf

1、為了適應新興應用模式的發(fā)展和需求，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)正發(fā)生著深刻的變革，不僅表現(xiàn)在規(guī)模擴展性的提升和成本控制上，還體現(xiàn)在資源調(diào)度策略等方面。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和資源調(diào)度算法是現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的研究重點，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)雖然具有較好的擴展性和容錯性，但存在擴展規(guī)模受限于服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口數(shù)的問題，不能同時兼顧性能和經(jīng)濟成本。其次，隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模和用戶數(shù)量的急劇增大，當前資源調(diào)度算法在面對用戶多類別請求時不能有效的平衡執(zhí)行效率和負載均衡。針對上述問題，本文具體

2、研究以下內(nèi)容:
　　(1)針對當前數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)擴展性受限于服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口數(shù)的問題，本文提出一種新型高擴展低端口的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)HRN(Hyper Ring Network)。HRN基于低端口普通服務(wù)器和交換機，以分層遞歸定義的形式構(gòu)建大規(guī)模數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。首先定義HRN結(jié)構(gòu)的編碼規(guī)則和構(gòu)建規(guī)則，根據(jù)其構(gòu)建方式得出其拓撲屬性并證明;然后基于HRN結(jié)構(gòu)設(shè)計最短路徑路由、并行路徑路由和容錯路由，來保證數(shù)據(jù)中心的通信性能;最后實驗模擬

3、HRN拓撲及其路由算法，并從拓撲性和可靠性兩方面與其它結(jié)構(gòu)進行對比。實驗結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)能以較低的服務(wù)器和交換機比例來實現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)拓撲，具有高度擴展性，且有效降低了構(gòu)建成本，同時高效路由算法使結(jié)構(gòu)能提供良好的吞吐量和強可靠性。
　　(2)數(shù)據(jù)中心作為管理和調(diào)度資源的共享平臺，必須具備高效的資源調(diào)度策略。針對調(diào)度過程中系統(tǒng)的負載失衡問題，本文結(jié)合上述結(jié)構(gòu)HRN提出一種基于Max-Min算法與蟻群算法融合的數(shù)據(jù)中心資源調(diào)度優(yōu)化算法:<

4、br>　　①基于數(shù)據(jù)中心的資源調(diào)度模型設(shè)計調(diào)度優(yōu)化目標，然后綜合考慮用戶請求的時間約束、可靠性、通信帶寬等指標，制定資源約束函數(shù);
　?、卺槍鹘y(tǒng)蟻群算法在解決調(diào)度問題時存在的不足，本文改進了狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率公式、局部信息素、全局信息素更新公式，然后就資源負載不均問題提出了負載調(diào)整因子，并將其加入信息素更新公式，從而保證調(diào)度過程的負載均衡;
　　③就蟻群算法前期收斂慢的問題，提出將Max-Min算法與改進后的蟻群算法相結(jié)合，因為