软件定义数据中心网络中节能路由策略研究

发布时间：2024-03-15 20:14

　　云计算和视频数据业务需求的飞速增加,使得数据中心的数量和规模急剧增加,进而导致数据中心的能耗随之增加。然而,巨大的能耗开销限制了数据中心的发展,于是数据中心节能成为研究的热点。当前已有大量的工作研究了数据中心网络的节能问题。比如,从时间的角度上,提出排他性路由算法避免链路共享缩短流的传输时间,或者,从功率的角度找到一个尽可能少的网络设备集合来满足流量请求,同时关闭不必要的网络设备,从而达到节能的目的。这些已经提出的算法在一定程度上减少了网络能耗,提高了网络性能。然而,它们仅从时间的角度或者功率的角度研究网络能耗,且忽略了设备激活能耗和规则安装能耗。针对这些问题本文研究了如下内容:(1)本文研究了联合功率和时间最小化网络能耗问题。本文首先分析了网络中交换机和网络能耗的特点,构建了最小网络能耗(MNEC)问题,并分析了该问题的复杂度,证明了MNEC问题是一个NP难问题。随后,本文提出了一个具有低时间复杂度的联合时间功率算法(ITP)算法。该算法综合了链路共享避免算法和交换机聚合算法。其中,交换机聚合算法根据交换机能耗远远大于链路能耗的特点,将流量聚合在尽可能少的交换机上,减少了交换机的使用...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究概述
        1.1.1 数据中心
        1.1.2 软件定义网络
    1.2 研究背景及意义
    1.3 论文组织结构
    1.4 本章小结
第二章 数据中心网络节能工作
    2.1 传统数据中心网络节能
    2.2 软件定义数据中心网络节能
    2.3 本章小结
第三章 联合时间和功率的路由机制
    3.1 引言
    3.2 联合时间和功率的最小网络能耗模型
        3.2.1 交换机能量特点
        3.2.2 网络能耗特点
        3.2.3 节能问题构建
        3.2.4 MNEC问题的NP难证明
    3.3 联合时间和功率算法
        3.3.1 避免链路共享算法
        3.3.2 交换机聚合算法
        3.3.3 启发式算法
    3.4 仿真验证
        3.4.1 实验设置
        3.4.2 与最优解的比较
        3.4.3 不同网络拓扑中的性能比较
        3.4.4 大规模网络中的性能比较
    3.5 本章小结
第四章 联合设备激活、规则安装和数据传输节能路由机制
    4.1 引言
    4.2 动机
        4.2.1 流的能耗的组成部分
        4.2.2 设备激活能耗
        4.2.3 规则安装能耗
    4.3 系统模型
        4.3.1 流的能耗分析
        4.3.2 网络能耗分析
        4.3.3 模型构建
        4.3.4 NP完全证明
    4.4 节能路由算法
        4.4.1 算法设计
        4.4.2 算法复杂度分析
    4.5 仿真验证
        4.5.1 仿真设置
        4.5.2 GN算法和最优解的比较
        4.5.3 在不同网络拓扑中的性能
        4.5.4 大型网络中的节能和耗时性能
        4.5.5 交换机激活持续时间设置为不同值的性能
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间已发表的论文
攻读硕士期间参加的科研项目



本文编号：3928810