下一代网络技术中流量和资源管理机制研究

发布时间：2019-05-05 18:50

【摘要】：以云计算技术和软件定义网技术为核心的下一代网络技术是当前计算机网络领域研究的热点方向。云计算是一种利用互联网实现随时随地、按需、快速地访问共享资源池（例如计算设施、存储设备、应用程序等）的计算模式。云服务商通过数据中心管理、大规模数据处理、应用程序部署等技术实现计算机资源的服务化；用户则根据其业务负载情况快速申请或释放资源，并按需对其所使用的资源付费，在提高工作效率的同时降低运行和维护成本。软件定义网技术将交换机或路由器等网络设备中控制平面的转发决策功能和逻辑平面的分组转发功能相分离，转发决策功能由可编程的软件来实现，分组转发功能由简化的硬件实现，进而简化了网络管理和配置操作，到达了对流量自由操控的目的，有利于创新网络应用的部署。为了更好地推动下一代网络技术的发展，本文选取云计算技术和软件定义网技术中的流量和资源机制进行研究。本文提出的新型流量和资源管理机制，，分别降低了数据中心的电力成本，减少了软件定义网中控制器的工作量，实现了软件定义网中数据平面的资源均衡，对下一代网络技术的发展和普及起到了一定的促进作用。本论文的主要内容和创新点如下: （1）提出了一种绿色数据中心网络中的流量管理机制——汇聚流调度机制AggreFlow。AggreFlow采用了流集合的概念，应用流集合路由机制减少了控制器的路由开销，应用及时流集合重路由机制避免了同时重路由大量流导致的控制器控制信息风暴。AggreFlow还进行自适应的流集合重路由来改善负载均衡性能。AggreFlow解决了当前绿色数据中心网络中的流量管理机制存在负载不均衡、控制器路由开销过高和重路由开销过高的问题。（2）提出了一种减少分布式数据中心电力成本的资源管理机制——联合电价和冷却效率感知的数据中心工作负载分配机制JET。通过联合考虑数据中心所在地区的时变电价和数据中心内冷却设备的效率，JET根据服务请求数量和数据中心的状态，交替选择对当前电力成本影响最大的因素，对分布式数据中心中运行服务器的电力成本和冷却设备的电力成本进行了折中，从而实现了分布式数据中心整体电力成本的最小化。（3）提出了多域多控制器软件定义网中一种新型流量管理机制——基于负载变化的同步机制LVS。LVS仅当网络中一个特定服务器的负载或特定域的负载超过一个特定的阈值时执行控制器之间的状态同步。LVS在保证了所有控制器具有一致的最低负载服务器或最低负载域信息的情况下，消除了控制器之间的转发环路，并降低了控制器间的同步频率。（4）提出了软件定义网中一种新型资源管理机制——软件定义的流量及流表感知路由机制SAIL。SAIL基于时变链路利用率和流表利用率对进入网络的新流进行自适应的路由，实现了以联合的流量和流表均衡为目的的联合流量和流表工程，降低了控制器的计算工作量，减少了流的完成时间，提高了网络的性能。
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【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP393.06

【参考文献】