數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其調(diào)度優(yōu)化算法研究.pdf

1、為了適應(yīng)新興應(yīng)用模式的發(fā)展和需求，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)正發(fā)生著深刻的變革，不僅表現(xiàn)在規(guī)模擴(kuò)展性的提升和成本控制上，還體現(xiàn)在資源調(diào)度策略等方面。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和資源調(diào)度算法是現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的研究重點(diǎn)，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)雖然具有較好的擴(kuò)展性和容錯(cuò)性，但存在擴(kuò)展規(guī)模受限于服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口數(shù)的問(wèn)題，不能同時(shí)兼顧性能和經(jīng)濟(jì)成本。其次，隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模和用戶數(shù)量的急劇增大，當(dāng)前資源調(diào)度算法在面對(duì)用戶多類別請(qǐng)求時(shí)不能有效的平衡執(zhí)行效率和負(fù)載均衡。針對(duì)上述問(wèn)題，本文具體

2、研究以下內(nèi)容:
　　(1)針對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性受限于服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口數(shù)的問(wèn)題，本文提出一種新型高擴(kuò)展低端口的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)HRN(Hyper Ring Network)。HRN基于低端口普通服務(wù)器和交換機(jī)，以分層遞歸定義的形式構(gòu)建大規(guī)模數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。首先定義HRN結(jié)構(gòu)的編碼規(guī)則和構(gòu)建規(guī)則，根據(jù)其構(gòu)建方式得出其拓?fù)鋵傩圆⒆C明;然后基于HRN結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最短路徑路由、并行路徑路由和容錯(cuò)路由，來(lái)保證數(shù)據(jù)中心的通信性能;最后實(shí)驗(yàn)?zāi)M

3、HRN拓?fù)浼捌渎酚伤惴?，并從拓?fù)湫院涂煽啃詢煞矫媾c其它結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)能以較低的服務(wù)器和交換機(jī)比例來(lái)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，具有高度擴(kuò)展性，且有效降低了構(gòu)建成本，同時(shí)高效路由算法使結(jié)構(gòu)能提供良好的吞吐量和強(qiáng)可靠性。
　　(2)數(shù)據(jù)中心作為管理和調(diào)度資源的共享平臺(tái)，必須具備高效的資源調(diào)度策略。針對(duì)調(diào)度過(guò)程中系統(tǒng)的負(fù)載失衡問(wèn)題，本文結(jié)合上述結(jié)構(gòu)HRN提出一種基于Max-Min算法與蟻群算法融合的數(shù)據(jù)中心資源調(diào)度優(yōu)化算法:<

4、br>　　①基于數(shù)據(jù)中心的資源調(diào)度模型設(shè)計(jì)調(diào)度優(yōu)化目標(biāo)，然后綜合考慮用戶請(qǐng)求的時(shí)間約束、可靠性、通信帶寬等指標(biāo)，制定資源約束函數(shù);
　?、卺槍?duì)傳統(tǒng)蟻群算法在解決調(diào)度問(wèn)題時(shí)存在的不足，本文改進(jìn)了狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率公式、局部信息素、全局信息素更新公式，然后就資源負(fù)載不均問(wèn)題提出了負(fù)載調(diào)整因子，并將其加入信息素更新公式，從而保證調(diào)度過(guò)程的負(fù)載均衡;
　?、劬拖伻核惴ㄇ捌谑諗柯膯?wèn)題，提出將Max-Min算法與改進(jìn)后的蟻群算法相結(jié)合，因?yàn)?/p>