数据中心网络拓扑感知型拥塞控制算法

针对数据中心网络（DCN）的链路拥塞问题,提出了一种拓扑感知型拥塞控制算法（TACC）。首先,根据广义超立方体拓扑多维正交和单维全连接的结构特点,结合网络流的最大流最小割定理,提出了拓扑感知地选取分布流量请求的不相交路径策略;然后,根据带宽需求自适应选取不相交路径;最后,利用已选取路径的剩余带宽为权重动态调整每条路径的流量分配比例,从而达到缓解网络链路拥塞、均衡网络负载和减轻目的节点侧数据重组压力的目的。实验结果表明,与链路关键性路由算法（LCRA）、多路径健忘路由算法（MORA）、最小割多路径路由（MCMP）算法和免拥塞路由策略（CFRS）相比,TACC算法在均衡链路负载和优化算法部署时间方面有良好的表现。     

基于软件定义网络的数据中心网络拓扑优化研究

近年来,随着互联网的快速发展和数据中心的兴起,网络流量的快速增长已经成为了当前网络中的一个重要问题。传统的网络架构已经无法满足这一快速增长的需求,需要寻找新的网络架构来优化数据中心网络的拓扑结构和流量控制,以提高网络整体服务质量。基于软件定义网络的数据中心网络拓扑优化可以极大地提高网络利用率和性能。本文针对现有数据中心网络拓扑结构的不足,提出软件定义网络的数据中心网络拓扑优化策略,旨在提高数据中心网络性能和可管理性,以满足未来数据中心网络应用场景的需求。     

基于混合粒子群算法的虚拟数据中心能耗优化

针对当前数据中心节能整合研究中仅考虑服务器能耗的现状,提出一种同时考虑服务器和网络设备能耗的方法。该方法通过感知数据中心的网络拓扑,使运行的服务器和网络设备最少,以此最小化能耗。对问题进行新的形式化建模,并设计一种混合的粒子群优化算法HPSO-NA来实现虚拟机整合。实验结果表明,该方法能有效降低整体能耗。     

数据中心网络拓扑研究

近年来,随着云计算和数据密集型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,如何高效地连接数目日益增长的服务器,即如何设计数据中心网络的拓扑结构,成为了研究中的关键问题。本文总结了传统层次结构的不足,将现有研究方案分为以交换机为中心和以服务器为中心两类,并分别对这两类方案中的典型方案进行了综述和对比分析。     

面向绿色数据中心的能耗有效查询优化技术

降低能耗开销、建设绿色数据中心,已经成为目前大规模数据中心的重要需求.在绿色数据中心,如何使数据库系统在满足性能需求的前提下尽量地节约能耗,即如何提高数据库系统的能耗有效性,是目前研究的重点.数据库系统中的能耗有效性旨在使用更少的电能来提供相同的服务.能耗有效性越高,说明数据库系统可以用更少的能耗就能够响应同样数量的操作,换句话说,可以用更少的能耗达到同样的性能.据此提出了一种面向绿色数据中心的能耗有效查询优化方法.该方法首先利用回归分析建立操作符层的功耗预测模型,从而可以准确地预测给定查询在执行过程中的平均功耗.接着,在PostgreSQL查询优化器中扩充了结合预测能耗成本和时间成本的新的查询执行代价计算模型,并引入性能退化度因子调节性能和能耗的权重.最后构建了数据库系统能耗测试平台,在PostgreSQL上基于TPC-H和TPC-C基准测试进行了实验.结果表明：所提出的功耗预测模型比已有方法准确度更高.同时,提出的性能退化度因子为数据库系统提供了性能和能耗之间的灵活折中方案,并且通过设置适当的性能退化度因子,可以实现比原始PostgreSQL更高的能耗有效性.     

面向数据中心的虚拟机部署及优化算法

虚拟机动态配置是解决数据中心能耗低效的有效方法。针对动态配置过程中的虚拟机部署及优化问题展开研究,提出一种新的面向系统能耗的虚拟机部署算法以及基于主动迁移的优化策略。为了降低系统能耗,新算法采用基于服务器利用率的最佳适配降序算法求解虚拟机部署方案;同时为了适应应用负载的动态变化,新算法启动主动迁移策略对部署方案进行优化,即通过启发式算法在当前部署的基础上搜索使系统能耗更低的优化方案,并根据新部署对虚拟机执行主动迁移。考虑到迁移会导致应用服务质量降级和额外能耗,新算法通过在优化策略中设置基于服务器利用率的启动门限,对虚拟机主动迁移频率进行控制。仿真实验表明,所提算法在系统能耗、虚拟机迁移频率、服务器状态切换频率以及服务质量等多项性能指标上均有显著提高     

虚拟化数据中心全局能耗优化调度方法

虚拟化数据中心的制冷和供电设备能耗比重大且浪费严重,但当前虚拟化能耗优化的研究仅考虑IT设备能耗,针对该问题,通过对数据中心能耗逻辑的研究,提出一种虚拟化数据中心全局能耗优化调度方法。该方法通过感知数据中心负载和热分布状况,依据虚拟化调度规则生成动态调度策略,并对虚拟设备组的制冷供电设备进行同步调度,减少数据中心冗余制冷和设备空载损耗,以此最小化数据中心能耗。实验结果表明,该调度方法可节省制冷设备近26％的冗余制冷,并提升供电设备8％左右的供电效率,提高数据中心的能耗有效性,降低整体能耗。     

云计算中能耗和性能感知的虚拟机优化部署算法

优化虚拟机部署是数据中心降低能耗的一个重要方法。目前大多数虚拟机部署算法都明显地降低了能耗,但过度虚拟机整合和迁移引起了系统性能较大的退化。针对该问题,首先构建虚拟机优化部署模型。然后提出一种二阶段迭代启发式算法来求解该模型,第一阶段是基于首次适应下降装箱算法,提出一种虚拟机优化部署算法,目标是最小化主机数;第二阶段是提出了一种虚拟机在线迁移选择算法,目标是最小化待迁移虚拟机数。实验结果表明,该算法能够有效地降低能耗,具有较低的服务等级协定(SLA)违背率和较好的时间性能。     

数据中心网络中任务感知的传输控制协议

现代数据中心网络中的应用执行多个复杂的任务,而小任务和大任务公平共享带宽不利于减小任务平均完成时间。为此,提出一种任务大小感知的拥塞控制协议,依据任务大小因子和拖尾因子来调节发送速率。实验结果表明,与DCTCP、L2DCT、Baraat协议相比,该协议可减少网络应用任务的平均完成时间。     

融合XGBoost和Multi-GRU的数据中心服务器能耗优化算法

随着云计算技术的快速发展,数据中心的数量大幅增加,随之而来的能源消耗问题逐渐成为一个研究热点.针对服务器能耗优化问题,提出了一种融合极限梯度提升(XGBoost)和多个门控循环单元(Multi-GRU)的数据中心服务器能耗优化(ECOXG)算法.首先利用Linux终端监控命令和功耗仪收集服务器各部件的资源占用信息和能耗...     

云计算数据中心可扩展服务器节能优化研究

摘要：云计算数据中心越来越庞大,硬件规模也日益增大,而且还会有大量的计算资源、存储资源会出现在云端,促使出现了一大批十万级、百万级、乃至千万级服务器的数据中心,且服务器还可以增量扩展与增量部署,高能耗问题已经日益凸显,严重制约到云计算数据中心的可持续性发展。本文提出了一种新型的云计算数据中心可扩展服务器节能优化策略——效能优化策略,能够基于全局角度来降低能源消耗,优化服务器选择过程,并且还可促使不同服务器之间实现负载均衡。仿真实验结果表明：基于能耗大小来看,本文提出的效能优化策略要比DVFS策略、无迁移策略所对应的能耗分别节约15.23%、24.33%;基于迁移数来看,本文提出的效能优化策略要比DVFS策略所对应的迁移次数减少2425次,总之,本文提出的效能优化策略总体而言要明显比DVFS策略、无迁移策略更优越。     

数据中心网络路由研究进展

随着云计算的迅速发展,运营商对数据中心的需求与日俱增.作为数据中心网络的关键技术,路由负责在数据中心内部以及数据中心之间为流量选路,为不同服务质量要求的流量提供差异化的路由转发服务.当数据中心规模比较大时,由于应用不可预估的通信流量以及数据中心网络的拓扑特点,传统因特网路由方法不能提供令人满意的高吞吐率和资源利用率,网...     

一种基于数据流跟踪的无线传感网能量模型及网络优化

提出了一种基于数据流跟踪的能量模型,通过跟踪数据流在网络中的整个过程来计算全网的能量消耗,是一种不受网络结构限制的普遍适用的能量模型;在此基础上.建立了基于能耗的网络优化模型,针对链式和簇式结构进行了拓扑、功率和路由方面的优化设计,仿真结果证明了理论分析的正确性.     

一种基于蚁群优化的WSN拥塞控制算法*

针对无线传感器网络中由于拥塞引起的丢包和能量过度消耗等问题,提出了一种基于蚁群优化的拥塞控制算法以减轻WSN中的拥塞和改进网络性能。该算法充分考虑了给定时刻WSN的拥塞状况,分成三个阶段在源节点和sink节点间寻找一条最佳的路径,并及时地消除拥塞。仿真实验结果表明,该算法在网络吞吐量、丢包率、时延和能耗方面具有较好的综合网络性能。     

Rethinking the architecture design of data center networks

In the rising tide of the Internet of things, more and more things in the world are connected to the Internet. Recently, data have kept growing at a rate more than four times of that expected in Moore’s law. This explosion of data comes from various sources such as mobile phones, video cameras and sensor networks, which often present multidimensional characteristics. The huge amount of data brings many challenges on the management, transportation, and processing IT infrastructures. To address these challenges, the state-of-art large scale data center networks have begun to provide cloud services that are increasingly prevalent. However, how to build a good data center remains an open challenge. Concurrently, the architecture design, which significantly affects the total performance, is of great research interest. This paper surveys advances in data center network design. In this paper we first introduce the upcoming trends in the data center industry. Then we review some popular design principles for today’s data center network architectures. In the third part, we present some up-to-date data center frameworks and make a comprehensive comparison of them. During the comparison, we observe that there is no so-called optimal data center and the design should be different referring to the data placement, replication, processing, and query processing. After that, several existing challenges and limitations are discussed. According to these observations, we point out some possible future research directions.     

基于数据中心的两阶段虚拟机能效优化部署算法

针对数据中心在虚拟机动态部署过程中的高能耗问题,提出了面向数据中心的两阶段虚拟机能效优化部署算法--DVMP_VMMA。第一阶段为初始部署,提出了动态虚拟机部署(DVMP)算法限定主机最优部署数量,降低了闲置能耗;同时,为了应对负载的动态变化,第二阶段提出迁移约束的虚拟机迁移算法(VMMA)对初始部署方案作进一步优化,这样不仅得到的系统能耗更低,而且还能保证应用服务质量。与满载算法(FL)、基于固定门限值的部署算法(FT),绝对中位差部署算法(MAD)、四分位差部署算法(QD)、迁移周期最优算法(MTM)、最小占用率迁移算法(MIU)进行的比较实验结果表明:DVMP_VMMA不仅考虑了系统能耗优化,使运行时资源利用率更高;而且还可以避免VM频繁迁移完成对性能的提升,其在优化数据中心能耗、SLA违例、VM迁移量的控制及性能损失等指标上均有较好效果,其综合性能优于对比算法。     

基于改进北极熊算法的多租户数据中心电力成本优化方法研究

为了满足电力需求响应,通过改进北极熊算法提出了一种面向多租户数据中心的成本优化算法。首先采用一对多的逆向拍卖模型建立租户及运营商的关系,激励租户主动参与拍卖并提交相应的节能方案和期望奖励;接着通过改进现有的北极熊算法,来求解最优租户组合和最小成本,其中采用了sigmoid函数对坐标进行离散化处理;同时为了增强算法跳出局部最优的能力在算法中融入了变异策略,并且为提高算法的寻优能力,采用自适应视野代替固定视野来动态调整局部搜索的范围,进一步降低算法陷入局部最优解的概率。最后将提出的方法分别与经典的算法进行比较,实验结果表明在满足需求响应的情况下,提出的方法不仅花费成本最低,而且具有更高的效率。