收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

软件定义网络中的数据传输和配置更新研究

罗龙  
【摘要】:在当今的数字化社会中,各行各业在云计算、大数据和人工智能等技术快速发展的推动下加速自动化和智能化进程,对网络这一基础设施的性能提出了更高和更多样化的要求。然而,互联网广泛采用的传统IP网络基础设施却由于越来越复杂而正变得难以管理和跟上产业发展的步伐。在传统IP网络中,网络的控制平面和数据平面捆绑在分布式的设备中,使得网络管理和创新都非常困难。针对当前网络面临的困境,软件定义网络(Software-Defined Networking,SDN)技术通过将网络的控制逻辑从底层网络路由和交换设备中剥离出来,促进集中式灵活控制和全局优化,引入网络可编程能力,简化了网络管理,助力互联网持续创新和满足各种新兴应用场景的要求。由于SDN的上述优势,数据中心和园区网等很多网络都转向SDN技术来彻底改变网络设计和运营,网络向SDN演进已经成为一种发展趋势。虽然SDN为网络管理带来了巨大的便利,网络目前在应用SDN时还存在不足。本文关注目前SDN在网络流量管理方面面临的挑战,主要以一致性无拥塞网络更新和结合应用特点的跨数据中心大规模数据传输两类关键基础问题为中心展开具体研究,研究内容和主要贡献点如下:1.研究一致性无拥塞网络更新问题。针对数据平面执行更新指令异步性导致的路由不一致问题,本文设计了一种一致性更新机制,确保每流在更新过程中的路由一致性。该机制通过让网络中已有旧路由扮演积木,策略性地让数据包依次经过可拼接出新路由的多个积木,促使网络流快速应用新路由和减少网络在更新过程中的流表开销。针对多流路由更新中由于不同流迁移到新路由顺序混乱而导致的链路暂时拥塞问题,本文研究了避免拥塞的更新调度问题,并设计了一种最小化调度轮数的无拥塞流更新调度算法。针对管理程序由于需要应对具有多样化需求的不同更新而日益复杂化的问题,本文设计了一个更新管理工具来帮助控制器编排满足不同需求的更新方案,简化对不同网络更新的管理。实验仿真表明,本文的设计均优于现有同类领先方案。2.研究感知应用性能需求的跨数据中心大规模数据传输问题。当今网络服务和应用普遍分布式部署在全球各地数据中心,运行过程中在多地数据中心之间产生大规模数据传输需求。及时完成应用的跨数据中心域数据传输是保证服务时效性和可靠性的重要环节。针对目前广域网流量管理方法由于对传输完成期限考虑不足而导致系统传输收益低的问题,本文设计了一种感知完成期限的跨数据中心大规模数据传输机制。基于不同传输请求可能要求严格或者宽松完成期限的情况,本文提出了一种考虑混合完成期限的传输收益模型,在此模型上对最大化系统收益的传输速率分配问题形式化为线性规划问题,并设计了基于对偶理论的在线算法。理论分析结果和仿真结果显示,所提出的在线算法能够实现可和离线最优算法竞争的性能。仿真结果还表明,本文算法在请求接纳率和网络带宽利用率方面均显著优于同类方法。3.研究感知通信模式的跨数据中心大规模数据传输问题。面对当前数据中心应用广泛产生一对多通信的跨域流量,目前广域网流量工程方法由于缺乏考虑传输通信特点而存在带宽有效利用率低和对一点到多点传输完成期限无保证的问题。针对该问题,本文提出在使用多个单播的基础上,借鉴对等网络技术思想,可控地让接收端扮演数据传输过程中的数据源来加速完成数据传输和满足更多请求的传输完成期限要求。为了避免集中式控制系统的计算性能瓶颈,本文针对两类典型场景下复杂性高的数据传输问题,分别根据这些场景下问题的瓶颈特点设计了计算高效的算法。仿真结果表明,所提出算法较目前领先的同类方法显著提高了系统中满足完成期限的一对多传输请求数目和带宽有效利用率。4.研究网络技术驱动的跨数据中心大规模数据传输问题。针对目前数据中心广域网流量工程方法局限在静态网络层拓扑下优化数据传输的情况,受当今可重构网络技术的启发,本文探讨了在同一个系统中同时优化网络层拓扑和数据传输的可能性,继而提出通过跨网络层和物理层优化网络资源分配来提高跨数据中心大规模传输的完成期限满足性。为此,本文设计了一种感知负载的多播路由树计算方法,并在此基础上提出了一种基于线性规划松弛技术和确定性舍入技术的波长和传输速率分配算法。仿真结果表明,本文提出方法的性能显著优于目前同样使用多播路由和针对可重构网络的领先方法。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 眭建新;陈毅波;胡其辉;;大规模数据中心迁移关键技术研究[J];中国管理信息化;2018年19期
2 AP;;数据中心互联让流量更好地驾驭云服务[J];电脑知识与技术(经验技巧);2018年05期
3 王瑛杰;;安全可靠的大二层数据中心设计[J];内江师范学院学报;2017年08期
4 毛宇星;;数据中心建设标准的实践与体会[J];金融电子化;2014年06期
5 苏金树;;面向云计算的数据中心网络技术[J];中国教育网络;2017年11期
6 朱桂明;谢向辉;陆菲菲;;云计算之数据中心网络的发展[J];集成技术;2012年04期
7 甘云志;;虚拟化技术在新一代云计算数据中心的应用研究[J];数字技术与应用;2020年01期
8 解云鹏;雷波;;“新基建”带来数据中心大发展的新契机[J];通信世界;2020年07期
9 冯文超;;基于改进胖树结构的数据中心网络设计[J];自动化与仪器仪表;2015年02期
10 杜非非;陈波;;数据中心网络的研究进展与趋势[J];通讯世界;2016年22期
11 李晨;许辉阳;;云计算数据中心组网技术研究[J];电信网技术;2012年06期
12 那罡;徐健淞;;“心”数据时代 下一代数据中心五大看点[J];中国计算机用户;2007年15期
13 ;浪潮推出云海集装箱数据中心[J];科技浪潮;2011年02期
14 ;浪潮“行业云”和云数据中心演示引人注目[J];科技浪潮;2011年02期
15 ;云操作系统 云数据中心神经系统[J];科技浪潮;2011年03期
16 ;浪潮发布云海集装箱数据中心[J];科技浪潮;2011年03期
17 ;浪潮存储获“用户满意数据中心解决方案”大奖[J];科技浪潮;2009年05期
18 赵吉志;;浅谈数据中心绿色分级评估方法[J];科技浪潮;2012年05期
19 ;云操作系统 云数据中心神经系统[J];科技浪潮;2011年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈佳佳;;低功耗数据中心网络架构的研究[A];全国第17次光纤通信暨第18届集成光学学术会议——SDN、网络架构、技术经济和设计权衡专辑[C];2015年
2 杨伟强;赵冰;牛风喜;邢建厂;;莱钢数据中心高可用性网络的研究与应用[A];第七届工业仪表与自动化学术会议论文集[C];2006年
3 王锐明;;数据中心的节能设计[A];第三十四届中国(天津)2020’IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C];2020年
4 王宏伟;叶泽;于磊鑫;刘雨萌;;数据中心的火灾数值模拟及烟气蔓延规律的研究[A];第十七届沈阳科学学术年会论文集[C];2020年
5 郭佳哲;刘钧;;数据中心建设和运营中的能效指标探讨[A];2019中国信息通信大会论文集(CICC 2019)[C];2019年
6 周震;石明;高林;;云计算在江西高速信息化建设中的应用[A];2019年泛长三角公路发展论坛论文集[C];2019年
7 华楠;裘懿勇;徐斌;;数据中心预防性维护管理浅析[A];2019年数字化造船学术交流会议论文集[C];2019年
8 ;中国数据中心行业发展洞察 2020年[A];艾瑞咨询系列研究报告(2020年第4期)[C];2020年
9 胡聪;刘翠玲;张翠翠;徐敏;;基于Kafka分布式发布订阅消息系统的电网全业务统一数据中心-数据实时接入方法设计研究[A];第三届智能电网会议论文集——智能用电[C];2019年
10 徐敏;胡聪;洪德华;刘翠玲;;基于全业务统一数据中心探索区的数据脱敏加密方法及应用研究[A];第三届智能电网会议论文集——智能用电[C];2019年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗龙;软件定义网络中的数据传输和配置更新研究[D];电子科技大学;2020年
2 赵阳明;数据中心网络中路由与资源分配问题研究[D];电子科技大学;2015年
3 陶小旖;数据中心流量调度与请求分配的关键技术研究[D];大连理工大学;2019年
4 谷丽君;基于热感知的数据中心能耗优化策略研究[D];华北电力大学(北京);2019年
5 范福杰;数据中心内基于负载感知均衡策略的高性能路由方案研究[D];浙江大学;2019年
6 胡文博;软件定义网络在多租户数据中心中的关键问题研究[D];北京邮电大学;2018年
7 李春强;面向数据中心网络的流量均衡机制研究[D];东南大学;2019年
8 姜炜祥;云数据中心的能效计量与系统优化[D];华中科技大学;2019年
9 李政;商业银行数据中心风险管理研究[D];合肥工业大学;2019年
10 李翔;云数据中心的温度建模与节能调度方法研究[D];浙江大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张腾;数据中心网络可扩展性和多路路由研究[D];清华大学;2012年
2 李永川;面向多数据中心的分布式块存储技术研究[D];国防科学技术大学;2013年
3 畅明肖;基于端口编址的数据中心网络路由方法研究[D];北京交通大学;2017年
4 刘成运;数据中心分布式综合能源系统多目标优化设计与调度[D];厦门大学;2019年
5 康泽健;虚拟数据中心数据传输的最佳带宽分配[D];厦门大学;2019年
6 周细佳;云数据中心能耗-性能均衡方案研究[D];湖南大学;2019年
7 张松;基于传输控制的低延时数据中心网络研究[D];湖南大学;2019年
8 高亭亭;华北地区数据中心冷却方式优化研究[D];华北电力大学;2019年
9 刘嵩;液/气双通道散热系统在数据中心的应用研究[D];华南理工大学;2018年
10 李扬;电力全业务统一数据中心日志分析与故障预警研究[D];华北电力大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 深信服科技华南区产品总监 汤宇;深信服:为数据中心应用加速[N];网络世界;2007年
2 本报记者 郭平;新型数据中心引发硬件创新[N];计算机世界;2014年
3 本报记者 郭涛;数据中心部署模式二元化[N];中国计算机报;2014年
4 深信服电子科技有限公司产品经理 裘波;深信服助力数据中心资源有效发布[N];网络世界;2009年
5 邹铮 编译;Facebook Altoona数据中心带来的启示[N];网络世界;2015年
6 编译 逄丹;利用SDN实现数据中心互联[N];通信产业报;2012年
7 本报记者 全振湘;LSI:闪存将成数据中心核心[N];中国信息化周报;2014年
8 波波 编译;重新思考 数据中心网络[N];网络世界;2014年
9 深圳商报记者 陈姝;自研技术将“大显身手”[N];深圳商报;2020年
10 深信服科技产品总监 白黎明;数据中心整合进行时[N];网络世界;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978