新型數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)及其路由方法設(shè)計(jì).pdf

1、數(shù)據(jù)中心是云計(jì)算的核心基礎(chǔ)設(shè)施，而數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)在云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施中具有關(guān)鍵地位。云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)不僅是連接大規(guī)模服務(wù)器的橋梁，而且是承載網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算的基礎(chǔ)。隨著越來越多的云數(shù)據(jù)中心架構(gòu)中服務(wù)器參與網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)以及交換機(jī)參與計(jì)算和存儲(chǔ)，在現(xiàn)代云數(shù)據(jù)中心里計(jì)算、存儲(chǔ)與通信設(shè)備已經(jīng)密不可分。盡管云計(jì)算服務(wù)已經(jīng)興起，但云計(jì)算的可持續(xù)發(fā)展仍然面臨著一系列關(guān)鍵基礎(chǔ)性問題，也為云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的理論和技術(shù)研究提出了挑戰(zhàn)。最根本的是，云計(jì)算的規(guī)模需求要

2、求云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洚悩?gòu)可擴(kuò)展。
　　本文針對新型數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)及其路由方法的要求，主要研究了以下幾個(gè)方面：
　?。?）系統(tǒng)綜述了現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究成果
　　隨著“東西流量”代替“南北流量”成為數(shù)據(jù)中心內(nèi)部流量的主要形式，傳統(tǒng)的樹型結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足新的需求。近年來，研究人員從不同角度提出了很多新型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，力求滿足高帶寬、高容錯(cuò)、高可擴(kuò)展性和低成本的需求。本文系統(tǒng)地對現(xiàn)存的高性能數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行回

3、顧，從構(gòu)建規(guī)則，路由算法，網(wǎng)絡(luò)性能等方面進(jìn)行對比。
　　（2）提出了新型有線DCN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法
　　本文注意到現(xiàn)有的有線 DCN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要么是規(guī)則型，要么是隨機(jī)型，而這兩者各具優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)又是優(yōu)勢互補(bǔ)的。基于此觀察，本文提出規(guī)則和隨機(jī)混合結(jié)構(gòu)，將二者優(yōu)點(diǎn)無縫融合，并命名為R3。
　?。?）針對R3，提出了基于邊著色的路由算法
　　由于規(guī)則結(jié)構(gòu)和隨機(jī)結(jié)構(gòu)共存，必須針對混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專用的路由算法。而混合結(jié)構(gòu)路由的主要

4、挑戰(zhàn)來源于嵌入其中的隨機(jī)集群。因此，本文對規(guī)則鏈接進(jìn)行染色并使得路由更加簡單，就像在純規(guī)則結(jié)構(gòu)中一樣。
　?。?）提出了新型無線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　為了實(shí)現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)成本，增加網(wǎng)絡(luò)靈活性的目的，本文研究構(gòu)建新型無線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并稱為 VLCcube。本文旨在將數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)推向三個(gè)新的維度：1）所有跨機(jī)架的鏈接都是無線的；2）不需要改變已有有線數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施；3）即插即用，不需要額外的機(jī)械或者電子方面的控制措施。

5、
　?。?）針對VLCcube，設(shè)計(jì)了混合路徑路由算法并提出了流調(diào)度算法
　　對于任意一對機(jī)架，它們之間并存著有線路徑，無線路徑以及有線無線混合路徑。針對有線和無線路徑的路由算法可以已有在文獻(xiàn)中找到。因此，我們聚焦于設(shè)計(jì) VLCcube的混合鏈路路由算法。另外，為了最小化網(wǎng)絡(luò)擁塞，我們對VLCcube網(wǎng)絡(luò)擁塞系數(shù)進(jìn)行了建模，并分別針對批量流量和序列流量提出擁塞感知的流調(diào)度算法。
　　（6）本文進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)來評估所提出的