光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與路由設(shè)計(jì).pdf

1、隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，云計(jì)算受到了越來(lái)越多人的關(guān)注。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)連接云計(jì)算核心基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的大規(guī)模分布式服務(wù)器，自然成為企業(yè)和科研單位的研究重點(diǎn)。
　　數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)以電分組交換為核心構(gòu)建的分層樹形架構(gòu)，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，樹形架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)等分帶寬低、網(wǎng)絡(luò)容量小、能耗高等缺點(diǎn)逐漸顯露出來(lái)。光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和全光互連數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將光電路交換技術(shù)引入到了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，提高

2、了網(wǎng)絡(luò)容量，降低了網(wǎng)絡(luò)能耗，但是光電路交換機(jī)較長(zhǎng)的配置時(shí)間和復(fù)雜的管理將會(huì)帶來(lái)較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)時(shí)延和較高的運(yùn)營(yíng)成本。同時(shí)，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部流量具有較高的突發(fā)性，用于互聯(lián)網(wǎng)的路由機(jī)制不適用于數(shù)據(jù)中心的流量調(diào)度和路由。因此，設(shè)計(jì)新的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和流量路由機(jī)制是亟待解決的問(wèn)題。
　　本論文設(shè)計(jì)一種混合光波長(zhǎng)路由和以太網(wǎng)電分組交換數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，該架構(gòu)中以太網(wǎng)電分組交換網(wǎng)絡(luò)和光波長(zhǎng)路由網(wǎng)絡(luò)協(xié)同通信。光波長(zhǎng)路由網(wǎng)絡(luò)以循環(huán)陣列波導(dǎo)光柵路由器為核心

3、，利用其本身具有的波長(zhǎng)循環(huán)路由特性將攜帶有數(shù)據(jù)的光信號(hào)路由到目的端口，整個(gè)過(guò)程只需要將數(shù)據(jù)信息調(diào)制到相應(yīng)波長(zhǎng)的光載波上，無(wú)需對(duì)波長(zhǎng)路由網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置。論文對(duì)提案網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行了成本與能耗分析。數(shù)值分析結(jié)果顯示：相比其他典型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提案的混合光波長(zhǎng)路由和以太網(wǎng)電分組交換數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能有效的降低網(wǎng)絡(luò)成本和能耗，特別是在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模不斷增大的情況下。論文對(duì)提案網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)性能進(jìn)行了理論分析與仿真評(píng)價(jià)。分析結(jié)果表明：利用可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器實(shí)

4、現(xiàn)動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)分配的提案網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能有效降低光波長(zhǎng)請(qǐng)求阻塞率，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，滿足數(shù)據(jù)中心流量對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的動(dòng)態(tài)需求。
　　論文還根據(jù)軟件定義網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)平面與控制平面分離的思想設(shè)計(jì)了一種基于軟件定義的集中式流量隊(duì)列管理調(diào)度機(jī)制?；谲浖x的集中式流量隊(duì)列管理調(diào)度機(jī)制的路由控制模塊獲知全局狀態(tài)信息，并根據(jù)全局狀態(tài)信息來(lái)調(diào)度到達(dá)的數(shù)據(jù)流。論文在MATLAB軟件上建立數(shù)據(jù)流量調(diào)度過(guò)程仿真模型來(lái)分析和評(píng)價(jià)提案的集中式流量隊(duì)列調(diào)度管理機(jī)制。仿真結(jié)