基于等價(jià)多路徑的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量?jī)?yōu)化問(wèn)題研究.pdf

1、云計(jì)算快速發(fā)展的過(guò)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(lái)了新的挑戰(zhàn)和問(wèn)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(zhǎng)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(lái)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

2、大等問(wèn)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?jī)?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(guò)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:
　　本文

3、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(guò)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

4、型是NP(Non-deterministic Polynomial)完全問(wèn)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(guò)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(guò)高的等價(jià)路徑的流量分配比例。最后,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