作為承載大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施,數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)在遭受自然災(zāi)害破壞時(shí),極易導(dǎo)致大量信息丟失并造成難以估量的損失。因此,異地災(zāi)備機(jī)制逐漸得到廣泛的研究和應(yīng)用。該機(jī)制旨在災(zāi)害發(fā)生的預(yù)警時(shí)間內(nèi),將數(shù)據(jù)中心內(nèi)的重要信息安全備份到異地。本文在深入分析備份節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)流特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)異地災(zāi)備機(jī)制。具體工作如下:首先,設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)在預(yù)警時(shí)間內(nèi)的異地災(zāi)備機(jī)制,主要包括兩部分。第一部分通過線性規(guī)劃設(shè)計(jì)待備份數(shù)據(jù)與備份節(jié)點(diǎn)的最佳匹配機(jī)制。根據(jù)待備份數(shù)據(jù)量、備份節(jié)點(diǎn)鏈路狀態(tài)及存儲(chǔ)容量來確定待備份數(shù)據(jù)的最優(yōu)備份節(jié)點(diǎn),從而提高鏈路和備份節(jié)點(diǎn)的利用率。第二部分在已知目的節(jié)點(diǎn)的前提下,設(shè)計(jì)高效、可靠的端到端傳輸機(jī)制。各流通過數(shù)據(jù)和備份節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)確定特權(quán)函數(shù)。發(fā)送端根據(jù)特權(quán)函數(shù)對(duì)各流進(jìn)行不同程度的擁塞控制。交換機(jī)根據(jù)特權(quán)函數(shù)確定數(shù)據(jù)的丟包和發(fā)送順序。接收端通過ECN機(jī)制通告網(wǎng)絡(luò)擁塞情況。其次,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)在預(yù)警時(shí)間內(nèi)的異地災(zāi)備機(jī)制,主要包括兩部分。第一部分通過單純形法執(zhí)行轉(zhuǎn)軸操作確定節(jié)點(diǎn)備份的數(shù)據(jù)量上限,基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃循環(huán)迭代確定節(jié)點(diǎn)備份的具體數(shù)據(jù)和所有節(jié)點(diǎn)備份的數(shù)據(jù)總量,從而實(shí)現(xiàn)待備份數(shù)據(jù)與備份節(jié)點(diǎn)的最佳匹配;第二部分基于NS2仿真平臺(tái),通過修改相關(guān)類,添加異地災(zāi)備機(jī)制傳輸機(jī)制所需變量和函數(shù)。最后,分兩部分驗(yàn)證異地災(zāi)備機(jī)制。第一部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在不同的預(yù)警時(shí)間下,備份數(shù)據(jù)與備份節(jié)點(diǎn)的最佳匹配機(jī)制能夠?yàn)椴煌墓?jié)點(diǎn)確定待備份數(shù)據(jù);第二部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的傳輸機(jī)制能夠?yàn)槟康墓?jié)點(diǎn)和優(yōu)先級(jí)高的數(shù)據(jù)合理分配帶寬,并在預(yù)警時(shí)間和待備份數(shù)據(jù)量均相等的條件下,體現(xiàn)出優(yōu)于TCP、D2TCP和DCTCP的傳輸性能�；谏鲜鼋Y(jié)論,本文提出的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)異地災(zāi)備機(jī)制能夠在較短的預(yù)警時(shí)間內(nèi)備份更多的數(shù)據(jù),從而有助于降低損失程度。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP308
【部分圖文】：

０－ｇ＿ｇ＿ｇ?０－ｉｎ??ｉｉｕＰＵ?ｃｊｕｃｊＯ?ＯＤｕｙ??圖２－１四元胖樹??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｆｏｕｒ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ?Ｆａｔ－Ｔｒｅｅ??（２）?Ｈｅｌｉｏｓ??Ｈｅｌｉｏｓ網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫怯珊诵膶雍徒尤雽咏M成的兩層多根樹結(jié)構(gòu)，核心層由多個(gè)分??組交換機(jī)和一個(gè)光纖交換機(jī)組成，接入層主要由分組交換機(jī)組成。Ｈｅｌｉｏｓ主要應(yīng)用??在大型集裝箱規(guī)模的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中；在Ｈｅｌｉｏｓ網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)通信即可使用分組??鏈路，又可使用光纖鏈路，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D２－２所不。Ｈｅｌｉｏｓ同Ｆａｔ－ｔｒｅｅ?—樣，也??將網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的域，在域中，底層服務(wù)器（用Ｈ表示）通過鏈路與接入層分??組交換機(jī)相連。接入層分組交換機(jī)的上行鏈路平分為兩半，一半通過接入層光收發(fā)??器（用Ｔ表示）與核心層光收發(fā)器相連，進(jìn)而與核心層分組交換機(jī)進(jìn)行連接；另一??半通過光收發(fā)器與多路復(fù)用器（用ＭＵＸ表示）連接再與核心層光纖交換機(jī)連接。??

２－３?ＤＣｅｌｌ網(wǎng)絡(luò)撲圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｎｅｔｗｏｒｋ?ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ＤＣｅｌｌ??２）?ＢＣｕｂｅ??過服務(wù)器中繼路由流量，ＢＣｕｂｅ使用商用交換機(jī)來劃定網(wǎng)絡(luò)層次。ＢＣ交換機(jī)不直連到其他交換機(jī)，只與服務(wù)器相連。ＢＣｕｂｅ中的鏈路與Ｄ樣，是雙向的。其中，ＢＣｕｂｅ／（／彡０）表示ＢＣｕｂｅ網(wǎng)絡(luò)的第／層。ＢＣ

?數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)災(zāi)備機(jī)制及其拓樸??彡０）和／７的次方個(gè)《端口交換機(jī)組成。在ＢＣｕｂｅ，？中，每個(gè)服務(wù)器具有／＋７個(gè)端??口。如果交換機(jī)擁有８?jìng)�(gè)端口，則三層ＢＣｕｂｅ網(wǎng)絡(luò)就可連接４０９６臺(tái)服務(wù)器。圖２－??４是４兀ＢＣｕｂｅ網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹＃拢茫酰猓澹镉桑磁_(tái)服務(wù)器和１臺(tái)４端口交換機(jī)組成。ＢＣｕｂｅ??由４個(gè)ＢＣｕｂｅｏ和４臺(tái)交換機(jī)組成，每臺(tái)交換機(jī)與ＢＣｕｂｅ中的一臺(tái)服務(wù)器相連。??ＢＣｕｂｅ的鏈路帶寬能夠滿足集裝箱規(guī)模數(shù)據(jù)的需求。??——第〇層鏈路?ｙ：＼?ｇ???第ｉ層鏈路?／?．、／?＼??ｄ勘貓慰〔幻麵祕(mì)６??圖２－４?ＢＣｕｂｅ網(wǎng)絡(luò)拓?fù)??Ｆｉｇｕｒｅ?２－４?Ｎｅｔｗｏｒｋ?ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ＢＣｕｂｅ??以服務(wù)器為核心的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)每增加一層，每臺(tái)服務(wù)器需要額外增加一個(gè)??網(wǎng)卡和添加相應(yīng)的連線，不利于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和部署。因此，本文設(shè)計(jì)的數(shù)??據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)災(zāi)備機(jī)制是基于以交換機(jī)為核心的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。??２．３數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)傳輸機(jī)制??由２．１節(jié)可知，本文通過設(shè)計(jì)傳輸機(jī)制實(shí)現(xiàn)異地災(zāi)備。因此，本節(jié)主要介紹數(shù)??據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)傳輸機(jī)制的相關(guān)內(nèi)容。??數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)傳輸機(jī)制一直是工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)之一，且數(shù)據(jù)中心??網(wǎng)絡(luò)傳輸機(jī)制的發(fā)展己相當(dāng)成熟，眾多的傳輸機(jī)制已被提出并廣泛采用。??根據(jù)調(diào)節(jié)發(fā)送速率方式的不同，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)傳輸機(jī)制可以分為兩類：一類是??探測(cè)到擁塞后被動(dòng)地調(diào)節(jié)發(fā)送速率
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