2-Tier:共生抗倾斜可演化部署数据中心网络体系结构

发布时间：2021-04-15 00:05

　　为了解决超大规模数据中心网络中的流量倾斜问题,提出了一种新型数据中心网络体系结构2-Tier.首先,考虑到超大规模数据中心网络存在结构对称性和用户应用数据倾斜性之间的天然矛盾,设计了具有共生抗倾斜能力且可演化部署的2层网络体系结构,并给出其网络模型,上层基于覆盖网络技术实现按需移动式拓扑,下层采用当前数据中心最佳实践的对称式网络拓扑.进而,基于多重图设计了该网络体系结构的数学模型.随后基于可重构底层通信技术给出技术实现方案,并设计了3种可演化部署技术路线.从算法实现角度探讨了2类基于2-Tier架构的流量热区应对方式.理论分析证明2-Tier是有效的,能够降低最大边介数值,提高网络传输容量,改善网络流量倾斜性.仿真实验结果表明,相比于现有可重构架构,2-Tier架构带来26.1%的最大边介数下降,其增链效率提升13%. 2-Tier层间拓扑级问题的进一步研究有望促进更具弹复性新型物理层通信技术的出现. 

【文章来源】：东南大学学报(自然科学版). 2020,50(02)北大核心EICSCD

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【部分图文】：

2-Tier网络模型示意图

本文定义2-Tier网络拓扑对称多重图G(V,E,S,T,Q).其中,(S,T)为可变拓扑子层的节点集合;Q为可重构链路集合,其链路两端节点分别属于V和S. 2-Tier数学模型示意图如图2所示.2 2-Tier技术实现

第1代可重构拓扑子层实现技术使用链路智能开关(on/off),以按需开闭所控制链路,实时生成和重构所需拓扑,满足可重构性要求. Kandula等[14]提出飞路技术,通过有向无线技术(60 GHz)实现了数据中心网络无线通信设计方案,其设计示意图如图3所示. 这一设计就像在柜顶交换机之间实现了多条飞路,这些飞路可以作为重构用链路,满足2-Tier结构上层要求,实现部分连接形态的可重构拓扑.带有3D-MEMS光开关的全光交换机的研制也已经取得进展,其原理示意图如图4所示. 这种光交换机所有端口均采用光模块,背板(crossbar)交换结构由3D-MEMS机制的小镜转向完成. 这一通过光路切换实现的物理开关结构完全符合上述智能开关需求,实现全连接形态的上层网络拓扑.


本文编号：3138268