数据中心机架内光时分复用的时隙规划

发布时间：2024-04-15 03:13

　　随着现代社会的数字化变革和互联网的飞速发展,大数据和云计算等新兴技术在推动数据中心建设的同时,也给数据中心带来了呈爆炸式增长的网络流量。来自新业务的数据流量导致了数据中心网络流量特征的变化,给传统数据中心网络带来了新的问题与挑战。为了解决数据中心机架内庞大的“东西向流量”给机架顶交换机带来的端口拥塞以及带宽敏感型业务和时延敏感型业务混合传输导致各自的QoS需求得不到满足的问题,论文提出了数据中心机架内基于流识别的光电混合网络结构,通过对机架内流量信息的采集和分析,动态地将需要较大带宽的大象流调度至光交换机,对时延敏感的老鼠流调度至机架顶交换机,充分发挥电分组交换和光时隙交换各自的优势,更好地支持新的业务。同时机架顶交换机的负载得到大幅度减轻,网络整体通信质量得到提升,且具有更好的可扩展性,减少数据中心的能源消耗。为了使论文提出的机架内光电混合网络结构具有实用价值,论文设计了基于Intel DPDK的集中控制器与机架内服务器和光交换机的光电混合网络协议,包括各模块间的通信过程和报文结构,并在此基础之上,重点研究了光时分复用系统中的时隙规划问题,针对此场景提出了动态时隙分配算法,保证了被调...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状与存在的问题
    1.3 研究内容与主要创新点
        1.3.1 基于流识别的机架内OTS/EPS混合网络协议
        1.3.2 光时隙交换网中的动态时隙分配算法
    1.4 论文组织结构安排
第二章 光电混合网络方案实现关键技术
    2.1 Linux内核数据发送队列
        2.1.1 Linux发送数据包流程
        2.1.2 sendBuffer、QDisc和RingBuffer
    2.2 数据平面开发套件(DPDK)
        2.2.1 DPDK技术原理
        2.2.2 DPDK的框架
        2.2.3 DPDK的优势
    2.3 突发模式光接收技术(BM_RX)
    2.4 快速光交换器件
    2.5 光时分复用技术(OTDM)
        2.5.1 OTDM技术的原理
        2.5.2 OTDM技术的分类
    2.6 本章小结
第三章 基于流识别的机架内光电混合网络
    3.1 数据中心流量特征与网络结构研究
        3.1.1 数据中心网络的流量特征
        3.1.2 数据中心网络存在的问题
        3.1.3 数据中心网络结构研究
        3.1.4 数据中心光互连方案调研
    3.2 机架内光电混合网络结构
        3.2.1 应用场景分析
        3.2.2 框架设计
    3.3 混合网络通信协议(OEHNP)
    3.4 基于TCP发送队列的二级大小流识别
    3.5 基于DPDK的OEHNP控制器
    3.6 网络仿真验证
    3.7 本章小结
第四章 光时分复用系统中的时隙规划问题
    4.1 场景需求分析
    4.2 常见时隙分配方法调研
        4.2.1 固定时隙分配算法
        4.2.2 竞争时隙分配算法
        4.2.3 动态时隙分配算法
        4.2.4 混合时隙分配算法
    4.3 端口速率动态分配算法
    4.4 源宿二叉树时隙块分配法
    4.5 网络仿真验证
        4.5.1 OMNeT++仿真软件
        4.5.2 INET仿真框架
        4.5.3 仿真环境设置
        4.5.4 仿真结果分析
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
附录: 缩略词
致谢
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本文编号：3955647