本文關鍵詞：數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的路由和傳輸協(xié)議優(yōu)化方案研究

  更多相關文章： 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡 高帶寬 低時延 負載均衡 路由選擇算法 并發(fā)流Incast問題 DCTCP

【摘要】：隨著大數(shù)據(jù)、云計算和高性能計算熱潮的興起及發(fā)展,數(shù)據(jù)中心作為業(yè)務應用的載體,已然成為業(yè)界應用和學術研究的熱點。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的特性與傳統(tǒng)廣域網(wǎng)差異巨大,部署在數(shù)據(jù)中心中的應用需求以及數(shù)據(jù)流量的特性千差萬別極富變化,這些對數(shù)據(jù)中心的可用性可靠性提出了新的要求。本文從提升數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡通信的高帶寬低時延這兩個性能出發(fā),對數(shù)據(jù)中心常用的胖樹拓撲路由方案設計以及數(shù)據(jù)中心突發(fā)同步數(shù)據(jù)流間的沖突緩解問題這兩個細分領域進行探索性的研究。本文研究了數(shù)據(jù)中心的負載均衡路由問題。Fat-tree網(wǎng)絡拓撲具有等分帶寬等特性,廣泛應用在數(shù)據(jù)中心。但當前負載均衡的路由選擇算法在不同的數(shù)據(jù)流量模型下各有優(yōu)劣,并且實現(xiàn)復雜。我們回歸到負載均衡思想的根本點出發(fā),采用固定的周期性序列的服務器和頂層交換機連接配置,將數(shù)據(jù)平均發(fā)散到各個頂層交換機,使得系統(tǒng)能達到良好的負載平衡,對數(shù)據(jù)流量模型不存在任何的依賴性。并且采用固定連接的方案不需要上行的緩存和調(diào)度,流控機制簡化成單級流控,大大減輕了網(wǎng)絡硬件實現(xiàn)和控制信息的復雜性。本文研究了數(shù)據(jù)中心并發(fā)流量導致?lián)砣麃G包的問題。并發(fā)數(shù)據(jù)流同步傳輸會導致瓶頸匯聚交換機擁塞丟包,從而導致等待超時重傳吞吐量下降。DCTCP能一定程度緩解,但具有支持并發(fā)流上限。我們在DCTCP的基礎上,通過修改協(xié)議兼容的ECN協(xié)議,將丟包打上特定標志后反向路由回溯到發(fā)送端,作為丟包顯式通知；在發(fā)送端引入基于流的截斷二元指數(shù)退避重傳機制,以達到吞吐量和重傳率的有效合理折衷。我們提出的改進型DCTCP在數(shù)據(jù)中心內(nèi)多種拓撲以及流量模型下都能以很小的重傳取得吞吐量的大幅提升,有效打破DCTCP的上限,消除了超時問題。
【關鍵詞】：數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡 高帶寬 低時延 負載均衡 路由選擇算法 并發(fā)流Incast問題 DCTCP
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP308
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 數(shù)據(jù)中心的發(fā)展背景與新挑戰(zhàn)10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究熱點問題11-19
• 1.2.1 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡拓撲11-15
• 1.2.2 胖樹fat-tree的負載均衡路由選擇算法15-16
• 1.2.3 突發(fā)數(shù)據(jù)流擁塞丟包的TCP incast問題16-19
• 1.3 論文主要貢獻19-20
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排20-21
• 第2章 Fat-tree拓撲的負載均衡路由方案21-39
• 2.1 胖樹Fat-tree背景21-24
• 2.1.1 胖樹Fat-tree拓撲21-22
• 2.1.2 Fat-tree中的路由22-23
• 2.1.3 選擇算法23-24
• 2.2 周期性連接的負載均衡方案24-29
• 2.2.1 上行網(wǎng)絡的周期性連接25-26
• 2.2.2 交換機內(nèi)部連接切換關系26-28
• 2.2.3 上行網(wǎng)絡周期性連接的流控機制28-29
• 2.3 仿真結(jié)果29-38
• 2.3.1 數(shù)據(jù)包存儲-轉(zhuǎn)發(fā)29-34
• 2.3.2 蟲洞wormhole switching虛擬通道交換34-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第3章 應對突發(fā)數(shù)據(jù)流incast問題的改進型DCTCP39-55
• 3.1 Data Center TCP39-42
• 3.1.1 Explicit Congestion Notification(ECN)39-41
• 3.1.2 Data Center TCP41-42
• 3.2 改進的DCTCP42-44
• 3.2.1 丟包快速檢測顯示通知42-43
• 3.2.2 基于流的退避重傳算法43-44
• 3.2.3 算法實現(xiàn)復雜度分析44
• 3.3 性能理論分析44-47
• 3.4 仿真結(jié)果與分析47-54
• 3.4.1 多到一網(wǎng)絡的擁塞情況47-49
• 3.4.2 在高吞吐量背景流下多到一網(wǎng)絡的擁塞情況49-51
• 3.4.3 多到多網(wǎng)絡的擁塞情況51-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 第4章 總結(jié)與展望55-57
• 參考文獻57-60
• 個人簡歷、在學期間的研究成果及發(fā)表的論文60

【相似文獻】

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