面向云計算的光互連數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)研究.pdf

1、云計算應(yīng)用的不斷發(fā)展對云計算數(shù)據(jù)中心提出了新的挑戰(zhàn)。連接數(shù)據(jù)中心內(nèi)大規(guī)模服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)也已成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點(diǎn)。
　　傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)基于電分組交換和層次化的樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但存在能耗大、時延高、擴(kuò)展困難和帶寬瓶頸等問題。改進(jìn)型電交換數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上增加冗余鏈路，解決了等分帶寬問題，但仍然存在高能耗、高時延等問題。光電混合和全光數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)采用基于微機(jī)電系統(tǒng)的光電路交換機(jī)替代電交換機(jī)解決了帶寬瓶頸問題，但引入

2、了較長的網(wǎng)絡(luò)配置時延和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。因此，設(shè)計新型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)是亟待解決的問題。論文從數(shù)據(jù)中心機(jī)架間網(wǎng)絡(luò)和機(jī)架內(nèi)網(wǎng)絡(luò)兩個層次對云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究設(shè)計。
　　機(jī)架間網(wǎng)絡(luò)是連接邊緣層架頂交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)。論文提出了混合光路由和以太網(wǎng)電交換的機(jī)架間網(wǎng)絡(luò)HWRE，采用軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分離數(shù)據(jù)平面與控制平面。其中數(shù)據(jù)平面是由陣列波導(dǎo)光柵路由器和以太網(wǎng)電分組交換機(jī)構(gòu)成的混合光電網(wǎng)絡(luò)，為機(jī)架間網(wǎng)絡(luò)流量提供無需配置的可靠高速交換通道。

3、
　　機(jī)架內(nèi)網(wǎng)絡(luò)是代替架頂交換機(jī)連接服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)。論文提出了基于光耦合器的無源機(jī)架內(nèi)網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)平面由光耦合器連接服務(wù)器構(gòu)成，光信號在該網(wǎng)絡(luò)中以廣播-選擇方式傳輸。為保證服務(wù)器在機(jī)架內(nèi)無碰撞通信，設(shè)計了軟件定義媒介訪問控制SD-MAC協(xié)議，采用最大-最小公平共享帶寬分配算法為機(jī)架內(nèi)服務(wù)器分配帶寬資源。
　　論文分別從數(shù)據(jù)中心機(jī)架間網(wǎng)絡(luò)和機(jī)架內(nèi)網(wǎng)絡(luò)兩個層次進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能分析與評價。機(jī)架間網(wǎng)絡(luò)性能仿真結(jié)果顯示：相比其他典型網(wǎng)絡(luò)，HW

4、RE具有最低的分組端到端時延；配置多波長光源可以使網(wǎng)絡(luò)具有較高的網(wǎng)絡(luò)吞吐量和較低的波長請求阻塞率。機(jī)架內(nèi)網(wǎng)絡(luò)性能仿真結(jié)果顯示：與架頂交換機(jī)相比其成本、能耗和分組端到端時延具有明顯的優(yōu)勢；只有在機(jī)架內(nèi)流量占80％且網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較高時才會發(fā)生阻塞，同時SD-MAC協(xié)議采用最大-最小公平共享帶寬分配算法比采用固定時間分配具有更高的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
　　通過仿真結(jié)果可以看出論文設(shè)計的光互連數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)在成本、能耗及網(wǎng)絡(luò)性能上都具有優(yōu)勢，為今后云計