数据中心负载均衡方法研究综述

随着云计算的发展,数据中心网络成为近年来学术界和工业界关注的研究热点.现代数据中心网络通常采用胖树等多根树拓扑结构,存在多条可用路径来提供高对分带宽.由于等价多路径路由等传统的负载均衡方法无法适应数据中心网络中高动态和强突发的流量特性,多种针对数据中心的负载均衡方法不断涌现.围绕数据中心中负载均衡的基本问题,介绍了当前...     

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。     

基于改进胖树结构的数据中心网络设计

随着云服务的广泛应用,部署云服务的数据中心网络向着大型化,多路径的结构发展。胖树运用简单的拓扑模型为数据中心提供出色的聚合带宽性能。本文提出一种基于改进胖树结构的新型数据中心网络,该网络利用边缘交换机直接连接核心交换机,并为其设计了错误避免路由算法,为数据中心网络提供简单高效的路由生成办法。通过计算得知改进型胖树结构的数据中心网络有更短的路径,同时能简单快速构建路由表。     

Overlay网络下的超算中心间广域网流量调度研究

广域网上数据中心间的流量互通受复杂互联网环境的影响,跨运营商ISP之间的流量调度对网络传输速率和网络传输延迟影响很大,简单网络架构下的传统流量调度方案已经不能满足迅速增长的网络流量,严重影响了传输服务的质量.本文以国家高性能计算环境为研究背景,提出一个新的互联网环境多超算数据中心流量调度模型,利用Overlay网络构建一个流量调度完全可控的虚拟网络,通过改进底层网络协议和路由更新算法,在端到端节点间使用转发节点进行流量调度.本文通过实际超算环境进行实验,结果表明在跨运营商网络环境下使用基于Overlay网络的流量调度,可以明显降低网络传输延迟,提高传输带宽.     

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SDN的胖树数据中心网络多路径路由算法

现有的多数路由算法未综合考虑链路实时传输状态和流量特征。为此,基于软件定义网络集中控制和全网管控的思想,提出一种基于链路实时状态和流量特征的多路径路由算法。该算法将数据流分为大流和小流,大流吞吐量要求较高,根据路径权重值进行路由,而小流数较多,处理复杂性要求较低,选择可用剩余带宽最大的路径作为其路由路径。仿真实验结果表明,与等价多路径算法和软件定义混合路由机制相比,该算法能够提高胖树数据中心网络的平均链路利用率和网络吞吐量。     

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。     

数据中心网络流量调度的研究进展与趋势

近年来,流量调度已经发展成为网络领域的热点研究问题.该问题主要决定何时以及以多大速率传输网络中的每条数据流,其对网络性能和应用性能都具有十分重要的影响.然而,在托管着许多大规模互联网应用的数据中心中,流量调度问题正面临着流量矩阵多变、流量种类混杂、以及流量突发等与流量模型相关的挑战.此外,随着数据中心规模的不断壮大,流量调度问题还面临着网络带宽动态化、网络拥塞随机化、以及网络目标多样化等与网络模型相关的挑战.为了进一步提升对数据中心流量调度的关注和理解,推动流调度技术在实际应用中的不断发展,本文分别从调度目标、调度方式和调度对象这三个维度对数据中心网络流调度的相关研究工作进行了分析和对比,并概括出如下结论:现有研究主要以分布式、集中式或混合式的调度方式对数据中心内、数据中心间或数据中心与用户间的流进行高效地调度,从而达到带宽保障、时限保障、最小化流完成时间、最小化Coflow完成时间、公平性保证、最小化流传输成本等目标.本文最后还指出了四个数据中心流调度的未来发展方向,并相应提出尚未解决的研究问题.     

可编程数据平面下基于DDPG的路由优化方法

针对于数据中心网络不均衡的流量分布,和在使用固定功能交换机的软件定义网络中部署强化学习模型时,不能精确感知网络状态导致的路由决策偏差问题,设计了一种在具有可编程数据平面的软件定义网络中,基于深度确定性策略梯度(DDPG)强化学习模型的路由优化方法.通过在可编程数据平面自定义数据包处理逻辑,获取细粒度、高精度的网络状态参...     

基于软件定义数据中心网络的节能路由算法

由于数据中心网络是云计算和下一代网络技术的平台和基础设施,日益增长的网络数据在满足用户需求的同时,也大幅增加了数据中心的能耗。许多针对数据中心网络的节能策略被提出,多数采用硬件与软件相结合的策略来完成节能模型的设计。为了进一步降低能耗,从网络负载均衡和节能路由设计的角度提出了一种新的节能路由算法,其基本思想是首先对负载均衡进行量化分析,然后提出带宽限定的负载均衡与节能相结合的节能路由算法,充分考虑到网络整体的可达性和可靠性。该算法为数据中心节能提供了一种新的视角。通过与传统的节能路由作比较,验证了该算法能够在保证较高网络可靠性的同时能耗较低。通过对实验数据的分析和解释得到了若干有益的结论,为进一步的研究工作奠定了基础。     

一种基于遗传算法的多约束QoS多播路由优化算法

随着Internet、移动网络和高性能网络的不断发展,在网络和不确定参数下具有多约束QoS多播路由优化技术已成为网络及分布式系统领域的一个重要研究课题,这也是下一代Internet和高性能网络的难题。它吸引了许多爱好者。论文研讨了具有多约束QoS多播路由问题,其中主要包含延迟、延迟抖动、带宽、分组丢失率等QoS约束,文中描述了一种适应于研究QoS多播路由的网络模型。论文在网络环境及不确定参数下,提出了一种在网络规模、可行性方面优化Internet、移动网络和其他高性能网络的基于遗传算法的多约束QoS多播路由优化算法(MQROGA)。MQROGA在网络环境及不确定参数下能够优化网络资源,如带宽、延迟、分组丢失率等得到一个最优解和次优解。仿真实验结果表明,MQROGA为QoS多播路由提供了一种新的有效途径。     

无线传感器网络QoS路由的研究与仿真

无线传感器网络要求支持多种业务的差别服务和全网范围的资源有效利用,QoS路由是解决该问题的关键技术之一.在分析无线传感器网络QoS 路由问题的基础上,对定向扩散(Directed Diffusion,DD)进行扩展,提出了一种组合利用路径节点最小能量和最小跳数信息的分布式QoS 路由算法,并建立了仿真模型.仿真结果表明,与传统DD比较,网络生存期可提高500%;不同比例的混合业务模式下,可很好的支持不同业务的资源需求分配,达到全网能耗均衡.     

基于遗传算法的多约束QoS多播路由优化算法

随着大量新型的多媒体在高性能网络、移动网络及Internet中的应用，满足QoS约束的多播路由问题成为越来越重要，它吸引了许多爱好者．本文讨论了多约束QoS多播路由问题，主要包含延迟、延迟抖动、带宽和分组丢失率等QoS约束，文中描述了一种在动态网络环境及不确定参数下适应于研究QoS多播路由的网络模型．提出了一种在网络规模、可行性方面为Imernet、移动网络和高性能网络下基于遗传算法的多约束QoS多播路由优化算法（MQMRGA）．仿真结果表明该算法收敛速度快、可靠性高．MQMRGA为QoS多播路由提供了一种新的有效途径．     

基于QoS的无线传感器网络路由

综合考虑无线传感器网络的路径节点最小能量、路径能耗、延迟、信道错误率等因素,采用QoS路由对不同的查询业务实现区分服务。通过对传统的定向扩散路由算法的扩展,在保证业务可靠性要求的前提下,组合利用“路径节点最小能量/路径能耗”和“最小跳数”信息,提出了一种针对尽力而为业务和实时业务的QoS路由算法。仿真结果表明,扩展后的算法能满足业务的可靠性要求,随信道错误率的增加,它能更好地均衡网络各节点的能耗。     

Fast setup of end-to-end paths for bandwidth constrained applications in an IP/MPLS–ATM integrated environment

Transport networks are currently being moved towards a model of high performance Internet Protocol/Multiprotocol Label Switching (IP/MPLS) routers interconnected through intelligent core networks. Currently, Asynchronous Transfer Mode (ATM) technology has been widely deployed in several network backbones along with the Private Network-to-Network Interface (PNNI) protocols as the control plane. In order to cope with the increasing Internet traffic demands in the current context, fast setup of end-to-end paths with the required Quality of Service (QoS) is necessary.This paper analyzes the case of two IP/MPLS networks interconnected through an ATM core network, assuming MPLS as the mechanism to provide Traffic Engineering in the IP networks, and a PNNI-based control plane in the core network. This paper aims to define a mechanism needed to set up a fast end-to-end QoS Label Switched Path (LSP) between two Label Switched Routers (LSRs) belonging to different IP/MPLS domains. First, the fast end-to-end setup is achieved by modifying the network backbone control plane. Second, two different aggregation schemes are proposed to summarize the QoS network state information to be transported through the ATM core network. Therefore, both the efficient aggregation schemes and the fast mechanism allow source routing to set up a path faster than the existing methods and to reduce the blocking probability using a summary of the available resource information.     

Ad Hoc网络QoS多播路由协议

随着高性能网络、移动网络及Internet的不断发展，具有QoS约束的多播路由技术已成为网络及分布式系统领域的一个重要研究课题．该文研讨了Ad Hoc网络中具有Qos约束的多播路由问题，其中主要包含延迟、带宽、代价等Qos约束．文中描述了一种适应于研究Ad Hoc网络Qos多播路由的网络模型，提出了Ad Hoc网络中一种具有QoS约束的多播路由协议(QMRP)．文中给出了该协议的正确性证明和复杂性分析．仿真实验结果表明，该协议较其它协议更适合于网络状态变化比较频繁的环境以及实时多媒体应用，优化了多播树的代价．QMRP为Ad Hoc网络QoS约束多播路由提供了一种新的有效途径．     

A conceptual framework for multiple‐criteria routing in QoS IP networks

The provision of quality of service (QoS) in IP‐based networks, namely QoS IP networks, has led to new demands for routing methods, protocols and algorithms. It is widely recognized that such QoS routing should take into account multiple criteria. In this case, contemporary approaches in multiple‐criteria analysis should be taken into account, and they differ essentially from classical routing approaches. An alternative to classical routing algorithms that are not quite able to respond to all the challenges of QoS IP networks, especially from the perspective of Future Internet, is to change routing approaches and algorithms to provide for consistent multiple‐criteria routing approaches. This is also related to the understanding of the concept of hierarchy in routing, discussed in the paper. The paper recalls the concept of objective ranking, shows its appropriateness for consistent multiple‐criteria routing and presents a conceptual framework for routing based on objective ranking, including hierarchy of routing optimization and multiple routing tables. The paper has a conceptual nature, with the purpose of analyzing possible approaches to multiple‐criteria routing that might be useful if not today, then in the engineering of future networks. However, a network engineering interpretation of the concepts proposed here is also presented.     

Ad-Hoc 网络中一种改进多径路由协议

Ad-hoc网络路由主要研究从源和目的点之间找到一条连接的路由,经常忽略网络的QoS需求,如果数据流量超过了该网络所能承受的最大限度,Ad-hoc网络将不能保证数据流的传输质量。因此提出了一种改进的QoS-AOMDV路由协议,在AOMDV路由基础上增加了带宽、时延、跳数和优先级等约束条件,使得在路由发现和路由维护阶段满足一定的QoS需求。仿真结果显示,在多径路由协议可以保证通信服务质量。     

基于QoS多播路由技术研究

随着Internet、移动网络和高性能网络的不断发展,在网络和不确定参数下具有QoS多播路由优化技术已成为网络及分布式系统领域的一个重要研究课题,这也是下一代Internet和高性能网络的难题。它吸引了许多爱好者。该文重点论述QoS多播路由需求,并简要阐明当前最新多目标优化问题的方法。定义了QoS多播路由作为多目标优化问题(即路由问题的网络模型)以及它是NP-复杂性问题。然后,重点讨论QoS多播路由的解决方法,包括约束多播树、多目标优化、计算智能和人工智能等。最后,文章建议一个约束多播路由结构和讨论一些将来的研究展望。     

一种区分服务网络的设计与实现

给出了DiffServ网络的一种设计与实现，提出了一种有效的资源管理模型。在该模型中，存在一个带宽代理(Bandwidth Broker)同步多个边界节点的接纳控制，负责区分服务网络之间的SLA(Server Level Agreement)协商，进行路由器配置；边界节点使用RSVP协议为集聚流预留资源；RSVP使用预计算QoS路由寻找路径。整个模型不仅综合了已有资源管理方案的优点，而且保持了区分服务网络的可扩展性。