隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的擴大,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心電交換網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴展、能耗的降低、提高帶寬和減少時延等方面均遇到瓶頸。而光交換網(wǎng)絡(luò)由于其高帶寬低時延、經(jīng)濟節(jié)能和多維度的優(yōu)勢,已成為未來數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢。但目前的研究多集中在光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計上,在光互聯(lián)數(shù)據(jù)中心的資源管理方面少有研究。尤其是由于虛擬化技術(shù)的廣泛運用,如何通過合理的虛擬機放置以便更充分地挖掘光互連網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢,并實現(xiàn)計算和網(wǎng)絡(luò)資源的協(xié)同,是對提升數(shù)據(jù)中心性能來說至關(guān)重要的研究議題。因此,本論文從數(shù)據(jù)中心的光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、虛擬機放置策略以及在虛擬化管理平臺上的具體實現(xiàn)等三個方面開展研究,主要工作和創(chuàng)新點可以歸納為以下幾點:(1)通過分析光互聯(lián)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)OpenScale的實現(xiàn)原理和拓撲特點,提出了拓撲感知的虛擬機放置算法TVMP,以便實現(xiàn)虛擬機間流量高聚集性的特征與OpenScale小世界拓撲的匹配,從而提升網(wǎng)絡(luò)的通信性能。通過搭建仿真平臺對TVMP算法進行性能分析,結(jié)果表明,相對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的虛擬機放置算法,TVMP可以減少30%～40%的通信成本,并減少網(wǎng)絡(luò)歸一化負載,有利于負載均衡。(2)基于OpenScale光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)搭建了一個支持虛擬化的數(shù)據(jù)中心實驗平臺,并通過采用基于SDN的光網(wǎng)絡(luò)控制器以及基于OpenStack的跨層資源控制器,對所提出的TVMP算法進行實際部署,并完成OpenScale上虛擬化方案的設(shè)計和實現(xiàn)。最終給出實驗結(jié)果,證明了算法的有效性和虛擬化方案的可行性。
【學(xué)位單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.1;TP302
【部分圖文】：

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，為承載成千上萬個機架（Ｒａｃｋ）構(gòu)成的大型云服務(wù)??數(shù)據(jù)中心中萬兆速率級別的網(wǎng)絡(luò)通信需求。當(dāng)前數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)一般依靠電交換??網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)如圖１－１所示的三層樹形結(jié)構(gòu)，包括接入層（Ａｃｃｅｓｓ?Ｌａｙｅｒ）、匯聚層??（Ａｇｇｒｅｇａｔｅ?Ｌａｙｅｒ）和核心層（Ｃｏｒｅ?Ｌａｙｅｒ）。接入層即每個機架上的架頂交換??機（Ｔｏｐ?ｏｆ?Ｒａｃｋ?ｓｗｉｔｃｈ，ＴｏＲ），提供機架內(nèi)服務(wù)器間的全帶寬互聯(lián)；匯聚層??（Ａｇｇｒｅｇａｔｅ?Ｌａｙｅｒ）負責(zé)多個ＴｏＲ的上行鏈路接口的接入，為這些ＴｏＲ提供全??■?帶寬互聯(lián)，減輕核心層設(shè)備的負荷；核心層（ＣｏｒｅＬａｙｅｒ）交換機負責(zé)接收匯聚??層交換機的上行鏈路，實現(xiàn)更大規(guī)模的擴展，是網(wǎng)絡(luò)的高速交換主干。??Ｉｎｔｅｒｎｅｔ?＾??Ｃｏｎｔｅｎｔ?Ｓｗｉｔｃｈｅｓ?‘?｜??＆?ｌ．ｏａｄ?Ｂａｌａｎｃｅ?｜?｜??Ｃ０ｒｃ??Ｓｗｉｔｃｈｅｓ?＇?Ｍ?ｆ??ＴｏＲ?＼??Ｓｗｉｔｃｈｅｓ「惡顯…鎖ｆ?．破，…呼??｜?篇??＊?ｖ?…｜?＇心■?６?—?■一，…??Ｉ?Ｉ??Ｓｅｒｖｅｒｓ?；?｜?—??Ｒａｃｋ?Ｒａｃｋ?Ｒａｃｋ?Ｒａｃｋ??圖１－１當(dāng)前數(shù)據(jù)中心三層樹形結(jié)構(gòu)［５］２７??三層架構(gòu)的設(shè)定最初是為數(shù)據(jù)中心大量的外部請求提供高帶寬，即大量的??“南北向”流量。但由于虛擬化技術(shù)在現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心中的廣泛運用

圖２－１?ＯｐｅｎＳｃａｌｅ網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖（左圖）及其實現(xiàn)小世界拓撲的原理（右圖）［６］３２??ＯｐｅｎＳｃａｌｅ網(wǎng)絡(luò)描述的是服務(wù)器機架間的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可用ＴｏＲ交換機之間??９??

器）的功能，用來支持任意機架之間ＯＣＳ連接的動態(tài)建立和拆除。ＯＢＳ和ＯＣＳ??功能模塊之間通過ＴｏＲ上的電交換機實現(xiàn)互聯(lián)。??因此，如圖２－１右側(cè)部分所示，在電分組交換的層面上，即邏輯拓撲上，??每個蜂窩單元上的６個電ＴｏＲ交換機之間由ＯＢＳ環(huán)實現(xiàn)ｆｕｌｌ－ｍｅｓｈ?（完全圖）??連接，即同一個環(huán)內(nèi)每一個節(jié)點之間都是直連的。同時，任意兩個節(jié)點之間都??可以使用ＯＣＳ實現(xiàn)隨機鏈接，ＯＣＳ在電分組層面上也可以認為是直連的，且??該鏈接可以方便的實現(xiàn)動態(tài)重構(gòu)。因此，ＯｐｅｎＳｃａｌｅ在電分組層面即邏輯拓撲??上，構(gòu)成六邊形ｆｕｌｌ－ｍｅｓｈ晶格上添加“隨機”連接的形式，實現(xiàn)了可重構(gòu)的小??世界網(wǎng)絡(luò)。??．於、舞…策，麵，?乂?？?．：?？??ｌ！?＼?Ｖ?＊?＋１，：?／?ｖ?／ｚ—＇、?Ｂ??麵＃德：：．｜／?ＯＢＳ??１３?廣＇Ａ?１Ｖ…、、＇響?Ｔ＼?Ｒｉｎｇ／１／／??：?ｖ：?；?＼?ｙ?！?／?ｖ?｛?ｖ：：?＼?…
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本文編號：2880816