一种适用突发流量的数据中心网络流调度策略

云数据中心网络的流调度问题是当下的一个研究热点.比较具有实用性的流调度是不假设流信息预先可知,但目前这类流调度方案在流量突发时的表现并不理想.提出了一种针对流量突发情况的流调度方案,通过将每流排队与多级反馈队列调度相结合,实现了一个基于流隔离的多级调度方案FISH,解决了流量突发情况下不同流的排队竞争问题.实验结果表明,该方案性能稳定,可以将小流完成时间降低8.6%以上.     

基于大流调度的软件定义数据中心网络负载均衡算法

传统负载均衡算法对数据中心网络中的大流进行调度时,会造成部分链路负载过重、网络整体负载不均衡等问题。将负载均衡问题转化为多商品流问题进行求解,结合软件定义网络集中控制的思想和数据中心网络的流量特征,提出一种基于大流调度的软件定义数据中心网络负载均衡算法。根据阈值将数据流划分为大流和小流,结合路径上大流分布度和可用负载度对大流进行重路由,以减小大流对网络负载均衡的影响。仿真实验表明,在流量大小分布不均衡的数据中心网络中,该算法与传统的等价多路径算法和基于全局最先匹配的动态流量调度算法相比,在平均对分带宽上获得了更大的提升,能够更好地实现数据中心网络的负载均衡。     

基于流粒度的OpenFlow分组缓存管理模型

基于OpenFlow的软件定义网络(SDN)技术通过在OpenFlow交换机中建立有效的缓存模型,能够大幅减少控制平面和数据平面的通信负载,但整条数据流的缓存模型会对数据流的传输造成较大延时,降低整个SDN的数据传输性能。针对该问题,引入PiBuffer流缓存模型,构建基于报文分组粒度的分组缓存模型。通过在控制平面建立流路由和流状态的缓存信息,分别对流报文之间和交换机之间的数据传输采用"分组缓存,组内保序"机制和"传输询问,完成通知"机制,并对控制平面和数据平面的通信消息进行优化,以提高数据中心网络的通信性能。软件模拟结果表明,在数据中心基于OpenFlow技术的SDN网络中,该模型比流缓存模型具有更优的通信性能。     

一种自适应的分布式调度策略

针对集群系统中集中调度存在的单一失效和性能瓶颈问题，本文提出了一种具有自适应特性的分布式集群网络服务器，采用一种新的自适应分布式调度策略，完成对客户请求的动态调度．该策略引入了一种与负载相关的竞争延迟机制，能够根据负载的变化自动选择服务节点，具有很好的自适应性，而且无需节点间通讯，调度的开销小，成本低．另外．该系统通过内核模块实现，做到对客户端和服务端程序透明，其管理配置也相当简单．测试数据表明，该策略具有较好的可扩展性和负载均衡性，实用性强．     

基于OpenFlow的软件定义网络流规则冲突检测系统

在软件定义网络(SDN)中,各类网络应用的独立开发以及多用户的网络管理可能导致下发至交换设备的流规则发生冲突,而控制平面与转发平面的分离使得交换设备缺乏策略分析能力,无法独立检测内部的流规则冲突.针对这一问题,提出一种流规则冲突检测系统和检测算法.首先,通过监听、捕获控制平面与转发平面之间的OpenFlow报文,获取即...     

数据中心网络流调度技术前沿进展

数据中心网络流调度技术对数据中心网络的性能具有重要影响.它是指对数据中心应用产生的网络数据流,通过控制和调度这些网络流在数据中心网络中的传输链路、传输优先级、传输速率等,以优化网络流量的传输(包括减少数据流平均完成时间、降低加权的平均完成时间、降低数据流尾部完成时间、最大化满足有传输时限的数据流、提高网络资源利用率等),最终实现优化用户体验的目的.首先,对数据中心网络流调度问题及其面临的挑战进行简单介绍.流调度的关键挑战在于设计低开销、高效率的调度算法,以及在终端电脑或者网络交换机上实现调度算法.然后,从独立数据流调度方法和网络流组的调度方法进行综述.这2类流调度技术的区别在于应用的环境(如Web搜索和大数据分析)不同.最后,对未来流调度技术的发展方向进行展望,并且提出多个尚未解决、但仍值得研究的问题.     

面向SDN数据中心网络最大概率路径流量调度算法

随着数据中心网络规模的迅速增长,网络带宽利用率低下导致的网络拥塞问题日益突出,通过负载均衡提高数据中心网络链路带宽利用率和吞吐量成为了研究热点.如何结合流量特征、链路状态和应用需求进行流量的合理调度,是实现网络链路负载均衡的关键.针对数据中心突发性强、带宽占用率高的大象流调度问题,提出一种面向SDN数据中心网络最大概率路径流量调度算法,算法首先计算出满足待调度流带宽需求所有路径,然后计算流带宽与路径最小链路带宽之间的带宽比,结合所有路径的带宽比为每一条路径计算路径概率,最后利用概率机制选择路径.算法不仅考虑了流带宽需求和链路带宽使用情况,而且全局地考虑了流调度和链路带宽碎片问题.实验结果表明,最大概率路径调度算法能够有效地缓解网络拥塞,提高带宽利用率和吞吐量,减少网络延迟,从而提高数据中心的整体网络性能和服务质量.     

基于OpenFlow的数据中心网络负载均衡算法

现代数据中心网络(Date Center Network,DCN)经常会使用多路径(Multi Path,MP)拓扑结构,这样可以避免两节点间某条链路失效而导致的网络拥塞问题,而且增加了网络的带宽和容错率。传统的OSPF(Open Shortest Path First)路由算法会选择单条最短路径作为最终路径,这样可能会导致大部分数据流集中在单一路径上而出现网络拥塞,而其他可用路径处于闲置状态,不能充分地利用DCN中的链路资源,基于SDN(Software Defined Network)的集中化的调度方式能够提高网络利用效率。设计了一套基于Open Flow协议的链路负载均衡模型,详细阐述了它的总体框架和算法实现过程,并通过实验仿真验证了算法的可行性和有效性。     

一种适用于Docker Swarm集群的调度策略和算法

Swarm是基于Docker容器的集群管理工具。通过分析研究Swarm整体架构和调度策略,针对集群的资源碎片问题和负载均衡问题,提出一种静态平衡和动态预测相结合的容器调度算法。通过测试,该算法能够减少集群的静态资源碎片,提高集群资源的利用率,并能维持集群的负载均衡。     

基于流调度选择的DCN动态负载均衡算法

针对数据中心网络(data center network,DCN)动态调度导致的负载不均衡问题,提出了基于流调度选择的动态负载均衡(dynamic load balancing based on flow scheduling selection,DLBFSS)算法。该算法首先计算拥塞链路上各条大流的等价最短路径,并删除不满足流带宽需求的路径;然后计算剩余路径的可用吞吐量,选择可用吞吐量最大的路径作为最优调度路径;最后根据大流的带宽和最优路径的负载定义调度的拥塞概率,将拥塞概率作为大流调度选择的依据。实验结果表明,与传统ECMP（equal-cost multi-path）路由和现有大流调度算法相比,DLBFSS能够减小网络时延,提高流的带宽利用率,保证了更好的负载均衡。     

OpenFlow在下一代数据中心网络的应用研究

主要阐述了转发面开放协议(OpenFlow)的概念,并介绍了其控制和转发分离的核心思想,分析了其开放性、智能化和高性价比特性。同时,分析了下一代数据网络中心对网络的需求(流量快速增长、横向流量大幅提升、对网络智能化管理需求不断提升、增值业务快速部署等),并对OpenFlow在数据中心的应用场景进行探讨。最后,对OpenFlow进行了展望。     

OpenFlow网络冗余控制报文消除机制研究

OpenFlow网络数据平面将未匹配流表的数据包发送给控制器,其中的无连接突发流量将产生冗余控制报文,对网络性能造成不良影响,而目前的OpenFlow协议并未对此进行处理.研究了在控制平面和数据平面分别消除冗余控制报文的方法ERCMC(eliminating redundant control messages on the control plane)和ERCMD(eliminating redundant control messages on the data plane),分别在NOX和Open vSwitch上进行实现,并进行性能评价.实验结果表明,ERCMC方法能够消除冗余控制报文,但增加了额外的处理开销;ERCMD方法在减少冗余控制报文数量的情况下能够减小控制器和OpenFlow交换机负载.     

数据中心网络负载均衡问题研究

数据中心网络是现代网络和云计算的重要基础设施,实现数据中心网络负载均衡是保证网络吞吐并提高服务体验的关键环节.首先分析了数据中心网络与传统互联网之间的区别,总结其特点及特殊性在负载均衡方案设计方面的优势.然后从数据中心的复杂性和多样性角度分析其负载均衡方案设计所面临的挑战.将现有数据中心网络负载均衡方案根据不同的实现层次从网络层、传输层、应用层和综合方案4个角度进行分析,对比各个方案的优缺点,并从控制结构、负载均衡粒度、拥塞感知机制、负载均衡策略、可扩展性和部署难度几个方面进行综合评价.最后对现有数据中心网络负载均衡方案进行总结,并指出未来可能的研究方向.     

基于OpenFlow的数据流管控系统的研究与实现

随着网络技术的不断发展,在现有的网络设备及协议基础之上,对已有网络进行创新性试验变得越来越困难。OpenFlow是为支持网络创新究而提出的新型网络技术,它的出现为部署一个大规模的、完全可控、可定制的实验网络平台提供了可能。本文旨在基于OpenFlow设计实现一个数据流管控系统,其主要思想是利用OpenFlow技术实现控制与转发的分离,通过集中控制的方式,实现对全网数据流的管控,提高OpenFlow网络的安全性。     

一种针对线性循环结构的非线性静态调度策略

现有OpenMP调度策略通常采用动态策略处理程序中的线性循环结构,存在负载不均衡和调度开销大的问题。提出一种针对线性递增或线性递减循环结构的非线性静态调度策略Nonlinear_static。将线性循环负载均匀变化参数与总负载、负载峰值、线程数相结合构建调度模型,计算循环迭代在线程上的映射,使迭代块大小呈非线性递增或递减趋势。将线性循环的负载平均地分配在每个线程上,并在开源OMPi编译器中进行编码。在Adjoint Convolution、Compute Pots、Matrix Multiplication、Mandelbrot Set应用程序上进行多线程调度,实验结果表明,相比静态调度、动态调度、指导调度等策略,Nonlinear_static调度策略在处理线性循环结构时执行时间缩短了5%~10%,且具有无调度开销的优点。     

DAFT:一种OpenFlow大规模流表区分存储与加速查找架构

软件定义网络作为一种数据转发与逻辑控制相解耦的创新网络范式,当采用OpenFlow协议进行大规模部署时,其数据平面的流表规模急剧增大,对OpenFlow交换机的流表存储资源和分组转发性能提出了严峻的挑战.对此,本文构建了一种OpenFlow大规模流表区分存储与加速查找架构DAFT.该架构根据流量分布特性将OpenFlow网络流区分为重要流和次要流,进而采用TCAM和SRAM分别存储其标识字段,并采用DRAM单独存储其内容字段,有效缓解OpenFlow流表存储资源紧张问题.针对重要流/次要流区分问题,在分析传统大象流/老鼠流区分方法的基础上,基于OpenFlow网络流的包成批特性,提出活跃流/空闲流区分方法,以提高TCAM命中率.针对SRAM流表查找性能瓶颈,利用掩码访问不均匀的特点,采用"往前移1"启发法自适应调整掩码顺序,以减少后续数据包的掩码失败探测次数;利用掩码探测多数会失败的特点,借助计数型布鲁姆过滤器预测元组查找失败结果,从而绕过对应的子流表遍历过程.最后,借助骨干网络流量样本,对本文所提DAFT流表架构的查找性能进行实验评估.实验结果表明:DAFT流表架构的TCAM命中率、SRAM平均查找长度和平均流表访问时间均明显优于传统的大象流/老鼠流架构,且稳定性强,有效提升了OpenFlow交换机的分组转发性能.