面向云計算的光互連數據中心網絡研究.pdf

1、云計算應用的不斷發(fā)展對云計算數據中心提出了新的挑戰(zhàn)。連接數據中心內大規(guī)模服務器的數據中心網絡也已成為學術界和工業(yè)界的研究熱點。
　　傳統(tǒng)的數據中心網絡基于電分組交換和層次化的樹形拓撲結構，但存在能耗大、時延高、擴展困難和帶寬瓶頸等問題。改進型電交換數據中心網絡在傳統(tǒng)網絡上增加冗余鏈路，解決了等分帶寬問題，但仍然存在高能耗、高時延等問題。光電混合和全光數據中心網絡采用基于微機電系統(tǒng)的光電路交換機替代電交換機解決了帶寬瓶頸問題，但引入

2、了較長的網絡配置時延和復雜的網絡管理系統(tǒng)。因此，設計新型數據中心網絡是亟待解決的問題。論文從數據中心機架間網絡和機架內網絡兩個層次對云計算數據中心網絡進行了研究設計。
　　機架間網絡是連接邊緣層架頂交換機的網絡。論文提出了混合光路由和以太網電交換的機架間網絡HWRE，采用軟件定義網絡技術分離數據平面與控制平面。其中數據平面是由陣列波導光柵路由器和以太網電分組交換機構成的混合光電網絡，為機架間網絡流量提供無需配置的可靠高速交換通道。

3、
　　機架內網絡是代替架頂交換機連接服務器的網絡。論文提出了基于光耦合器的無源機架內網絡。數據平面由光耦合器連接服務器構成，光信號在該網絡中以廣播-選擇方式傳輸。為保證服務器在機架內無碰撞通信，設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架內服務器分配帶寬資源。
　　論文分別從數據中心機架間網絡和機架內網絡兩個層次進行網絡性能分析與評價。機架間網絡性能仿真結果顯示：相比其他典型網絡，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絡具有較高的網絡吞吐量和較低的波長請求阻塞率。機架內網絡性能仿真結果顯示：與架頂交換機相比其成本、能耗和分組端到端時延具有明顯的優(yōu)勢；只有在機架內流量占80％且網絡負載較高時才會發(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絡吞吐量。
　　通過仿真結果可以看出論文設計的光互連數據中心網絡在成本、能耗及網絡性能上都具有優(yōu)勢，為今后云計