A taxonomy and survey on Green Data Center Networks

Data centers are growing exponentially (in number and size) to accommodate the escalating user and application demands. Likewise, the concerns about the environmental impacts, energy needs, and electricity cost of data centers are also growing. Network infrastructure being the communication backbone of the data center plays a pivotal role in the data center’s scalability, performance, energy consumption, and cost. Research community is endeavoring hard to overcome the challenges faced by the legacy Data Center Networks (DCNs). Serious efforts have been made to handle the problems in various DCN areas. This survey presents significant insights to the state-of-the-art research conducted pertaining to the DCN domain along with a detailed discussion of the energy efficiency aspects of the DCNs. The authors explored: (a) DCN architectures (electrical, optical, and hybrid), (b) network traffic management and characterization, (c) DCN performance monitoring, (d) network-aware resource allocation, (e) DCN experimentation techniques, and (f) energy efficiency. The survey presents an overview of the ongoing research in the broad domain of DCNs and highlights the challenges faced by the DCN research community.     

DCent: 基于双网卡服务器的高可扩展数据中心网络结构

虽然以服务器为中心的新型数据中心网络互联结构部分一般程度地解决了传统树型结构面临的性能瓶颈和可扩展性难题,但是,现行服务器大多数带有2个网络端口,如何基于双网卡服务器设计一种高可扩展、高性能的数据中心网络互联结构是一个颇具挑战性的问题.提出了基于双网卡服务器的高效可扩展数据中心网络互联结构DCent.DCent具有较高的网络吞吐量,使得数据中心能够进行无损和持续扩展,各类应用能够不受数据中心规模扩展的影响而继续运行;且服务器之间通过交换机进行互联,避免了服务器之间的直接连线,具有良好的模块化性.     

基于支点的数据中心网络地址快速自动配置方法研究

目前云计算数据中心规模大,网络设备多,手动配置设备地址不但耗时耗力,而且容易出错。已有自动配置工作未能充分利用数据中心网络拓扑结构特征,导致从规划设计到实际设备配置的映射过程回溯步骤多,效率低。为此,提出了一种基于支点的数据中心网络地址快速自动配置方法PFAC(Pivot-based Fast Automatic Configuration)。PFAC通过预处理分析数据中心网络拓扑层次关系,依据拓扑特征优选支点完成快速匹配,并基于支点缩小配置映射节点的候选集,有效提高了配置效率。基于FatTree结构的模拟实验表明,PFAC能够根据数据中心网络规划蓝图,自动快速地为物理设备分配地址。与经典数据中心网络地址配置方法相比,PFAC算法平均耗时缩短了35%。     

可重构数据中心网络研究综述

超大规模数据中心成为数字社会的关键基础设施.用户端应用的激增使得数据中心网络(Data Center Networks,DCNs)的东西向流量呈指数级增长,同时端应用的多样化也导致了严重的流量倾斜问题.此外,后摩尔时代的到来和Dennard缩放的失效使得数据中心网络设备容量的增速趋缓.数据中心网络面临用户激增、流量倾斜...     

一种以服务器为通信节点的数据中心网络设计

根据虚拟网络在数据中心(Data Centers)网络的发展和研究现状,提出了一种基于工业电信网络圆柱型结构的数据中心网络架构。深入阐述了数据中心虚拟网络的结构、网络特性、路由策略以及构建成本等,着重分析了静态路由策略以及基于容错机制的路由算法设计与实现。利用常用TCP/IP协议构建网络内部传输模型,测试数据中心网络的传输性能、路由查询速率以及静态路由策略工作效率并进行分析,同时仿真测试了网络的负载平衡及其容错性。     

数据中心统一架构网络设计构想

根据企业的需求及业界的发展趋势,数据中心虚拟化的核心是网络虚拟化、计算虚拟化、存储虚拟化。文章重点讨论数据中心虚拟化趋势下的网络架构设计。     

基于数据中心流量特征的端到端流量估计算法

数据中心是云计算等大型分布式计算服务的基础,有效地设计与管理数据中心需要遵循数据中心网络的端到端流量特征。然而直接地测量网络的端到端流量需要耗费巨大的软件成本和硬件成本,并且由于数据中心网络结构的特殊性,传统的计算机网络采用的流量估计方法也无法适用于现有的数据中心网络。为解决以上问题,首先依据数据中心的资源分配和链路利用率情况提取出网络的粗粒度流量特征,在此基础上提出一种基于重力模型和网络层析技术的数据中心端到端流量估计算法。与现有的流量推理算法Tomogravity和ELIA在NS3搭建的不同规模的数据中心网络中进行性能对比,实验结果表明,所提算法能有效地利用提取出的粗粒度流量特征,在保证计算效率的前提下将计算准确度大幅提升,可满足当前数据中心网络实时获取端到端流量数据的需求。     

数据中心网络的体系结构

在新的应用模式下,传统层次结构数据中心网络在规模、带宽、扩展性和成本方面存在诸多不足.为了适应新型应用的需求,数据中心网络需要在低成本的前提下,满足高扩展性、低配置开销、健壮性和节能的要求.首先,概述了传统数据中心网络体系结构及其不足,并指出了新的需求;其次,将现有方案划分为两类,即以网络为中心和以服务器为中心的方案;然后,对两类方案中的代表性结构进行了详细的综述和对比分析;最后指出了数据中心网络未来的发展方向.     

DCNS:一种高可用性的数据中心网络

近年来,随着云计算技术的飞速发展,数据中心网络作为底层基础设施,发挥着越来越重要的作用。数据中心网络能够为各种云计算环境提供良好的服务。 这几年 在研究云计算的同时,数据中心也是一个重要的研究热点。学习了一些新的拓扑结构,主要包括Fat-tree、DCell以及BCube等。而这些方案在系统扩展太快或者太慢的情况下,都在不同程度上有一些性能的瓶颈或者在路由以及结构的构建上有比较高的代价。提出了一个代价有效并且具有很强扩展性和容错性的数据中心网络——DCNS。其混合了DCell以及BCube的优点,避免了它们各自的缺点。之后提出了一个针对DCNS的容错路由机制。最后,使用一个合适的测试环境来测试该数据中心网络架构的有效性。实验表明,DCNS能较好地满足数据中心对网络结构的要求,并且能够保证系统的可用性。     

一种基于车载机会网络的自适应数据分发算法

车载网络通过移动车辆的无线通信装置实现数据共享,是未来智能交通系统中的重要技术。传统的车载网络数据分发大多基于泛洪的传染扩散方法,其虽能适应网络的拓扑动态性,却无法达到高效和实用的目的。提出了一种适用于车载机会网络的自适应拷贝数据分发算法ACS(Adaptive Copy and Spreading),它通过车辆移动参数(如方向、速度)动态计算所需分发数据的拷贝数并确定消息删除策略。仿真结果表明,ACS算法相比随机选择分发算法和传染扩散算法降低了对网络资源的需求,适用于多种应用场景。     

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。     

数据中心硬件资源的虚拟化建设

为了实现企业信息化水平的进一步跨越,雅砻江水域水电开发有限公司（以下简称雅砻江公司）数据中心开展了硬件资源的虚拟化建设,并在此基础上实现了企业云管理平台的搭建,大幅提高了硬件资源的利用率和安全性。     

数据中心网络中的流量均衡

现代数据中心网络在任意两个主机之间都存在很多可选路径.如何在多个可选路径之间实现流量均衡,是数据中心网络中的重要研究课题.针对这一问题,已有研究者提出了很多解决方案.对多级Clos架构下的数据中心网络中的流量均衡问题做了深入的分析与总结.首先分析了数据中心网络的特点,然后定义流量均衡问题为最小化等价链路的最大潜在丢包率.之后总结了各种丢包产生的原因,并讨论了影响流量均衡设计方案的两个主要挑战：分组乱序与突发拥塞.在此基础上,把现有解决方案分为主动调度、切片散射、探测与调整及其他这4个大类,并对各解决方案逐一进行介绍,说明各自的优缺点.最后还对不同方案作了对比,指出了未来可能的研究方向.     

客户/服务器结构的数据安全性研究

提出了针对客户／服务器结构的数据安全性管理一种解决方法,在后台数据库和前台用户界面两个层次上提供了安全性保证,较好地防止了管理人员的误操作,增加了操作灵活性,并以实例加以说明。     

数据中心电费最小化的负载调度策略

为了降低电费成本,一些数据中心使用绿色能源供电。然而,负载的波动性和电价的时间差异性给数据中心电费成本带来了挑战。针对上述问题,提出一种低成本的负载调度算法,使得数据中心电费最小化。首先,建立电力耗费模型;然后,将电费最小化问题形式化为一个多目标约束的优化问题;最后,求解该优化问题得到相应的负载调度策略。实验结果表明:该算法可以在保证负载性能的前提下,有效降低数据中心的电费成本。     

基于神经网络的数据挖掘研究

尽管神经网络具有结构复杂、网络训练时间长、结果表示不容易理解等缺陷,但其对噪声数据的高承受能力和低错误率的优点是其他方法所不及的,并在数据挖掘所采用的方法中具有优势。该文对基于神经网络的数据挖掘进行了详细的研究。     

一种基于移动Agent的主动网络体系结构

1.引言随着Internet的发展,网络应用和网络用户的行为更加多样化。流行的TCP/IP网络体系结构已经不能适应网络通信技术发展和Internet服务拓展的需要。然而现有的网络体系不可能被完全替代,一种可行的方法是对其升级并保持向下兼容,主动网络是一种较好的途径。通过对互操作层次特性做根本性变化,主动网络能提供一个软件可编程的范例,允许中间网络节点完成动态网络定制,避开冗长的标准化过程,实现网络技术的快速发展和服务应用的快速引进,并改善网络计算能力和功能。     

节能减排技术在数据中心的应用研究

数据中心节能问题越来越被重视,本文根据数据中心节能方面目前的发展情况,提出一些技术使企业数据中心实现节能。使用这些技术,不仅可节约大量电费支出和延长设备寿命,同时减少数据中心对环境的影响,为企业树立环保的形象。     

气象传感器网络系统架构与体系结构研究

传感器网络将在气象观测领域发挥越来越重要的作用。针对地面气象观测的现实需求,提出了气象传感器网络的概念,构建了气象传感器网络的应用场景,完成了其需求分析与系统架构设计,深入分析了气象传感器网络可采用的通信手段。在陆上传感器网络体系结构的基础上,结合气象传感器网络的特点,设计了气象传感器网络的体系结构,将其结构划分为物理层、数据链路层和网络层。对该体系结构各层的功能进行了深入分析,最后对气象传感器网络的应用前景进行了展望。     

柔性网络化数据存储中心

网络存储技术的应用使存储系统和存储结构发生了显著的变化。柔性网络化数据存储中心(数据中心)采用基于IP的存储技术,使主机可以绕过服务器直接访问存储设备。该文分析了数据中心的体系结构,实验结果表明,数据中心相对于服务器存储,其性能有了大幅提高。应用于数据中心的“网络化光盘库”丰富了数据中心的存储层次,大容量磁盘缓存和光盘镜像技术提高了光盘库的性能。基于生物免疫思想的安全机制能有效地阻止对数据中心存储节点的异常访问和操作。