现代数据中心网络特征研究

近年来,随着虚拟化技术的广泛运用和云计算等新兴应用模式的发展,数据中心网络在组成、结构、功能、规模及应用模式等方面正发生着深刻的变革.深入研究分析现代数据中心网络的特征,对于揭示数据中心网络的工作原理、提高数据中心网络的性能、设计合理的资源管理方案和系统,具有重要的意义.然而,当前针对数据中心网络特征的综合分析研究尚比较缺乏.从数据中心网络结构特征、应用特征、流量特征及虚拟化特征等几个方面,对数据中心网络的基本特征进行了分析研究,并就这些特征对网络资源管理的影响及下一步的研究方向进行了分析,得出了一些初步的结论,以期能为数据中心网络的理论研究和系统设计实践提供基本的借鉴和支撑.     

数据中心网络的研究进展与趋势

数据中心网络作为云计算的基础设施,为下一代网络技术创新研究提供了新平台,所以成为人们重点关注的对象。随着我国经济的快速发展和科学技术的提高,计算机技术的运用越来越广泛,人们的生活工作也越来越离不开计算机。近几年来,对数据中心网络的研究,成为了学术界和工业界关注的热点,对它的研究力度和创新工作开始加大,让它被更多的人了解和使用。对于数据中心网络有着具体的研究方向,如计算机数据中心网络的拓扑设计、相互之间的传出协议、无线通信、数据网络的虚拟化、节能机制和一些软件定义网络等。通过对这些程序的研究,让数据中心网络技术逐渐的完善,让数据中心网络的各个性能和工作效率越来越高。同时,我们对于数据中心网络的发展趋势也有了一定的评价和定位,确定未来的发展方向。     

云数据中心网络虚拟化技术实现及运用研究

近些年来,我国信息化技术得到了快速的发展,尤其是云计算和虚拟化技术,而网络虚拟化技术是IT行的研究重点.在云数据中心网络的基础上,有效的推动了数据中心的建设与发展,对数据中心网络需求提出了较高的要求.要想更好的满足上述要求,则需要引进网络虚拟化技术.     

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.     

云计算之数据中心网络的发展

数据中心是云计算所依赖的核心基础设施,而数据中心网络则是数据中心的基础,关系到数据中心的性能、规模、可扩展性和管理性。本文分析了当前主要数据中心网络结构的不足,对当前数据中心网络的研究现状进行了分析和对比,并对未来数据中心网络的发展和应用作了展望。     

数据中心网络传输协议综述

近10年来,在盛行的网络应用(如搜索、在线零售和云计算等)的需求驱动下,数据中心在全球范围内以前所未有的速度和规模发展建立起来.特别地,数据中心网络引起了学术界和工业界的广泛关注.在这样的背景下,调研了数据中心网络的一个核心方面——传输层协议.虽然传输协议在因特网上已经有很长的历史,它却直到2010年才在数据中心网络环境下被系统性地探索.数据中心网络有着和因特网不一样的特点(如单一控制域和同构网络架构),这给数据中心网络上的传输协议设计同时带来了机遇和挑战.在这驱使下,一系列的传输协议被设计提出.将早期(2010—2015年)数据中心网络传输设计方面的工作分成3类——基于端主机的拥塞控制、网络仲裁机制和交换机优先级调度,对这3类工作的优缺点作深入讨论.最后,分析近年来数据中心网络传输设计的研究趋势——接收端驱动的主动拥塞控制和RDMA传输协议设计.     

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...     

全光网在高校数据中心网络中的应用与性能评估

随着高校数据中心网络规模的不断扩大和应用需求的增加,全光网作为一种高带宽、低延迟的网络技术,逐渐在高校数据中心网络中得到应用。文章针对全光网在高校数据中心网络中的应用与性能评估进行了研究。首先介绍了全光网的概念和特点,以及高校数据中心网络的需求和挑战。然后重点探讨了全光网在高校数据中心网络中的应用,包括拓扑结构设计、传输技术应用以及设备选型和部署。接着介绍了全光网在高校数据中心网络中的性能评估,包括评估指标、评估方法和实验设计,并给出了实验结果和分析。最后对研究工作进行了总结,并展望了未来的研究方向。     

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.     

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。     

云计算数据中心网络设计综述

在云计算技术趋势的影响下,数据中心网络正发生着深刻的变革,不仅体现在规模、带宽、多链路、扩展性、灵活性的提升和成本的降低上,而且还体现在对虚拟机动态迁移的支持以及网络虚拟化等方面.围绕云计算数据中心网络所面临的主要挑战,首先,从交换机为中心和服务器为中心的2个角度分别展开论述了云计算数据中心的网络体系架构;其次,从网络资源灵活部署的角度,详细分析了云计算数据中心虚拟机动态迁移的相关协议与关键技术;然后,从虚拟网络体系架构的角度分析了虚拟化技术在云计算数据中心网络中的应用;最后预测了云计算数据中心网络未来的发展趋势.     

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.     

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.     

一种高吞吐量、高可扩展数据中心网络结构

虽然以服务器为中心的数据中心网络互连结构部分程度地解决了树型结构面临的性能瓶颈和可扩展性难题,但如何使数据中心网络同时兼具高吞吐量和高可扩展能力,仍然是一个颇具挑战性的问题.为此,提出了具有高吞吐量和高可扩展能力的常量度数数据中心网络互连结构XDCent.XDCent 在各服务器网络端口个数为常量的情况下,确保数据中心网络在保持高吞吐量的前提下能够进行系统规模的无损和持续扩展.     

面向大规模数据中心的常量度数互连网络研究

如何高效互连大规模服务器是数据中心网络面临的一个重要挑战.目前提出的新型数据中心网络结构主要是通过增加服务器的网络端口数来扩展数据中心的规模,导致扩展的局限性和管理的复杂性.为此,如何设计由固定网络端口数的服务器互连而成的、具有常量度数的数据中心网络结构意义重大.提出了一种新型的面向大规模数据中心的常量度数互连网络结构CH(conjugate hypercube),该结构以固定网络端口数的服务器为中心,采用多层次互连实现了可扩展性和性能之间的平衡.理论分析和实验结果表明,该互连网络在不增加服务器网络端口数的前提下,可有效支持大规模数据中心高带宽、高容错的多模式数据通信;同时,具有良好的可部署性和可维护性.     

面向数据中心的安全网络存储系统设计

针对各类数据中心存储系统建设需求,开展了存储系统设计需求分析,重点针对存储系统可靠性、安全性需求,进行了安全网络存储系统备份恢复机制、安全保密机制设计,针对数据中心大数据存储加密处理需求,开展了存储加密运算高性能和可靠性设计研究,提出了灵活可配置的存储加密策略,可适配具有不同加密性能或可靠性需求的应用场景,能够适配各类数据中心存储区域网络建设安全保密需求.     

打造云架构的数据中心网络

有很多研究已经表明，网络部分虽然只占了整体数据中心的15％左右。但是由于越来越多的工作依赖于网络，因此网络限制了数据中心的性能和其所提供的服务。     

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.     

协议无关的数据中心网络源路由机制研究

传统数据中心网络已经不能满足当前大规模网络和云计算架构的需求, 传统数据中心网络的路由策略会导致转发单元的臃肿; 同时当规模增大时传统网络中的拓扑管理策略也不再适用. 协议无感知转发技术是软件定义网络中转发平面的一种创新技术. 本文结合源路由和协议无感知转发技术, 提出两种数据中心网络的关键技术: 首先, 设计一种协议无关的源路由机制, 从而简化转发单元; 其次, 提出一种主机和控制器间协作的拓扑管理算法, 从而减少探测包的冗余. 最后, 本文在数据中心网络中实现了以上技术, 实验结果表明本文提出的源路由机制可以有效降低转发单元的流表规模, 拓扑管理策略可以极大地减少探测包的冗余.     

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.