基于OBS網(wǎng)絡的光子網(wǎng)格體系架構及關鍵技術研究.pdf

1、高性能計算應用需求的迅速發(fā)展使得網(wǎng)格計算的概念應運而生。網(wǎng)格計算可以將地理上分布、系統(tǒng)異構的各種高性能計算機、數(shù)據(jù)服務器、大型檢索存儲系統(tǒng)和可視化、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)等，通過高速互連網(wǎng)絡連接并集成起來，以此來共同解決大型應用的計算問題。隨著網(wǎng)格概念的不斷擴充，新的網(wǎng)格應用不斷被提出，例如媒體編輯、虛擬現(xiàn)實等，而網(wǎng)格業(yè)務對于網(wǎng)絡性能提出了更高的要求。 全光網(wǎng)絡成為未來網(wǎng)格發(fā)展必然的承載體。光突發(fā)交換網(wǎng)絡作為下一代光網(wǎng)絡的有力競爭者，其突

2、發(fā)組幀以及傳輸與控制分離的特性使得光突發(fā)交換網(wǎng)絡與網(wǎng)格體系有天然的契合。然而，如何在OBS網(wǎng)絡基礎上構筑集成模型的光子網(wǎng)格體系、以及如何實現(xiàn)其中的信息服務與資源管理都沒有深入的研究。為此，本論文在國內(nèi)外現(xiàn)有研究的基礎之上，對上述課題進行了初步研究。具體可以總結如下： 1)針對部分學者提出使用“Anycast”機制、并基于JET-OBS網(wǎng)絡建立光子網(wǎng)格，本論文認為基于Anycast由于沒有具體的信息服務機制整體顯得無序，這就使得在

3、大范圍跨度下可能出現(xiàn)嚴重的資源浪費。本論文提出了分層的分布式網(wǎng)格信息服務機制。該體系下，用于信息服務的服務器被分為兩層：GRNS和BGRNS，而對應的提出了子域、域、以及核心域的概念。每一個服務器都會獲得對應范圍內(nèi)的服務資源分布信息，并擁有自身的處理能力，應答網(wǎng)格用戶提出的資源請求。而在資源發(fā)現(xiàn)機制上，分布式信息服務可以提供單向的資源預約與雙向的資源預約，對應到OBS網(wǎng)絡的單向資源預約與雙向資源預約上。 2)針對分布式信息服務機

4、制，本論文提出了基于分布式WR-OBS網(wǎng)絡的光子網(wǎng)格體系。該體系下實現(xiàn)了服務器與節(jié)點的對應以及控制信令的對應，并給出了光子網(wǎng)格體系的工作流程。仿真結果顯示，雙向的資源預約在資源預約成功率上占優(yōu)，而網(wǎng)格中目的節(jié)點的不確定，使得在平均時延上也體現(xiàn)出新的特性，單向資源預約不再占據(jù)絕對優(yōu)勢。 3)針對逐個的資源預約，本論文提出了批量資源調(diào)度算法。在批量調(diào)度過程中，一方面，可以先為被調(diào)度的任務群首先尋找最匹配的網(wǎng)格服務資源，尋求最大化的服

5、務資源利用程度，然后再使用主動式波長調(diào)度算法，盡量避免網(wǎng)絡中的擁塞；另一方面，也可以基于網(wǎng)絡流量工程，優(yōu)先將網(wǎng)格任務群調(diào)度到網(wǎng)絡較為空閑的節(jié)點中，使得任務獲得合適的網(wǎng)格資源。仿真結果顯示，這兩種調(diào)度算法在引入額外時延的同時，也進一步改善了網(wǎng)格環(huán)境中的資源利用率。在此基礎上，本論文對QoS機制進行了仿真。 4)光突發(fā)交換網(wǎng)絡中的突發(fā)組裝與延遲預約引入了延遲損傷與關聯(lián)增益等TCP傳輸?shù)男绿匦?，這使得OBS網(wǎng)絡中的TCP傳輸性能成為重