基于等價多路徑的數據中心網絡流量優(yōu)化問題研究.pdf

1、云計算快速發(fā)展的過程中,作為信息化基礎設施的數據中心一直處于核心地位。隨著云計算業(yè)務的普及和新技術的應用,數據中心正在發(fā)生重大的變化,由此給數據中心網絡(Data Center Networks,DCN)也帶來了新的挑戰(zhàn)和問題。新興的業(yè)務需要在虛擬機或服務器之間進行大量的通信,導致數據中心內部流量急劇增長并呈現出不同于互聯網流量的新特性。傳統數據中心網絡技術面對云計算技術帶來的變革會發(fā)生網絡資源分配不充分,導致鏈路擁塞、丟包增多、時延增

2、大等問題,嚴重影響了業(yè)務的性能和服務質量。本文主要研究內容包括以下四個方面:概述了數據中心網絡拓撲與數據中心網絡技術的發(fā)展;研究了云計算下的數據中心流量工程與負載均衡技術;針對典型的ECMP(Equal Cost Multi Path)數學模型進行了優(yōu)化,通過加入流量分配比例參數使其能夠進行動態(tài)的負載均衡;設計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,并對該優(yōu)化算法進行了多種流量環(huán)境下的仿真實驗。主要工作如下:
　　本文

3、首先概述了數據中心網絡的相關研究背景和最新進展,對當前的數據中心網絡的拓撲架構和網絡技術的發(fā)展做了較為全面的歸納。其次,以數據中心網絡的新技術特征和流量的新特性為切入點,從數據中心流量工程角度出發(fā),通過研究數據中心的流量工程技術和現有流量工程技術以及算法,結合數據中心網絡的流量特點,發(fā)現網絡性能的約束和流量工程優(yōu)化的重點在于等價多路徑的合理使用。再次,針對等價多路徑技術,研究了ECMP數學模型并對其進行了優(yōu)化研究,由于ECMP優(yōu)化數學模

4、型是NP(Non-deterministic Polynomial)完全問題,為解決這一難題,本文設計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)化的方法是通過模擬退火算法計算等價路徑間的流量分配比例,降低負載過高的等價路徑的流量分配比例。最后,利用NS-2仿真平臺,實現了本文設計的優(yōu)化算法。并與傳統基于HASH的ECMP算法和理想模型Non-blocking進行了仿真對比,驗證了該算法可以較好的提高整網的鏈路利用率,降低端到