高性能网络中提前预留请求和实时预留请求的带宽调度算法研究
发布时间：2021-11-29 02:34
在当前的大数据时代,各个领域每分每秒都在产生大量的信息,这些数据需要及时地通过网络传输到指定数据中心进行分析,随着数据量的增加和不断提高的服务质量（Quality of Service,Qo S）要求,传统网络尽力而为的数据传输方式已经不能满足用户需求,在软件定义网络（Software Defined Networking,SDN）的高速发展下,具有带宽预留功能的高性能网络（High-Performance Network,HPN）逐渐被认可。本文主要研究高性能网络下对于一批提前预留请求的带宽调度问题以及提前预留请求和实时预留请求的联合调度问题,分别以成功率和用户满意度作为服务质量指标,证明问题的NP完全性并分别设计启发式算法,进行大量仿真实验。研究内容主要包括以下三个方面:（1）对于一批提前预留请求的带宽调度问题,证明了问题是NP完全问题,并且为了平衡带宽资源使用以传输更多的用户请求,优先使用带宽资源最大的时隙,据此设计启发式算法,进一步提高总成功率。（2）对于提前预留请求和实时预留请求的联合调度问题,证明问题是NP完全问题,并设计启发式算法。问题涉及两种请求类型,提前预留请求和实时...
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SDN基本结构
外，Mininet仿真工具已经被广泛用于构建虚拟网络拓扑[49,50]，基于Mininet仿真工具，研究人员可使用OpenvSwitch[51]的虚拟实例模拟虚拟网络拓扑中的每个交换机，然后选择OpenDaylight[52]作为OpenFlow控制器，OpenDaylight是一个基于Java的模块化开放平台，用于自定义任意规模的网络。由于在Mininet仿真过程中，引入调度过程产生的开销与调度算法的运行时间相比微不足道[53]，所以研究人员可在基于Mininet系统的仿真SDN测试平台上进行验证实验，确定算法性能优劣。2.1.2高性能网络的基本框架高性能网络的基本框架如图2所示。数据中心间通过高性能网络连接，网络包括控制平面和数据平面，控制平面的带宽调度器接受源端数据中心的用户请求，并基于全局网络视图（GNV）计算路径，通过OpenFlow协议管理流表并发送到转发平面的交换机（支持OpenFlow协议），交换机分析流表信息实现数据转发，最终传输到目标数据中心。控制平面带宽调度器源端数据中心目标数据中心数据平面图2高性能网络基本框架数据平面包括交换机、路由器、边缘电路等所有基础设备。UltraScienceNet[14]是一个广域实验网络测试平台，用于支持下一代计算科学应用程序所需的联网功能的
第二章高性能网络概述和带宽调度的介绍和分析11开发，提供用于大型数据传输的专用高带宽通道，以及用于精细控制操作的高分辨率、高精度通道，该网络的数据平面连接橡树岭、亚特兰大、芝加哥、西雅图和森尼韦尔。高性能网络的最大特点是可对带宽资源进行合理预留和分配，相比接收命令并传输数据的数据平面，控制平面才是高性能网络的核心，它的基本框架如图3所示[7]。客户端接口添加/删除/修改发出/回收带宽预留请求用户管理令牌管理服务器前端带宽调度器信令守护进程用户登录身份验证带宽请求令牌认证数据库管理网络拓扑结构/设备连接信息链路带宽预留数据待处理/活动/过期的信令文件用户信息令牌信息控制流数据流图3高性能网络控制平面的基本框架这些组件之间的交互发生在数据平面或控制平面上，以完成用户提出的带宽预留、路径寻找和设备信令的任务。控制平面的操作可以由中央管理节点或分布在网络上的一组节点协调。用户可以使用基于SOAP（SimpleObjectAccessProtocol）的XML消息交换，通过Web浏览器或Web服务客户端与系统进行远程交互。但无论选择何种方式，每个用户都必须具有有效的用户证书、帐户和密码才能登录控制平面系统。用户密码通过单向哈希函数进行加密，并且仅存储加密的密码，服务器前端可以部署Web服务器或Web服务，以接受来自具有有效凭据的用户的带宽预留请求。其中，用户管理模块支持具有管理特权的特殊用户组，以增加、删除、显示或修改用户信息。用户之间通过它们在网络基础结构的边缘，或核心交换机上分配的端口进行连接。由于连接通常涉及分配给不同用户端口的情况，因此基于令牌的方案被用于授权和信道设置的协调工作。创建用户帐户后，会将一个用户分配给一个或多个用户组，每个
【参考文献】：
博士论文
[1]高性能网络中面向大数据传输QoS的带宽调度研究[D]. 侯爱琴.西北大学 2018
硕士论文
[1]高性能网络中多优先级请求的灵活多路径带宽调度算法研究[D]. 张晓阳.西北大学 2019
本文编号：3525664
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SDN基本结构
外，Mininet仿真工具已经被广泛用于构建虚拟网络拓扑[49,50]，基于Mininet仿真工具，研究人员可使用OpenvSwitch[51]的虚拟实例模拟虚拟网络拓扑中的每个交换机，然后选择OpenDaylight[52]作为OpenFlow控制器，OpenDaylight是一个基于Java的模块化开放平台，用于自定义任意规模的网络。由于在Mininet仿真过程中，引入调度过程产生的开销与调度算法的运行时间相比微不足道[53]，所以研究人员可在基于Mininet系统的仿真SDN测试平台上进行验证实验，确定算法性能优劣。2.1.2高性能网络的基本框架高性能网络的基本框架如图2所示。数据中心间通过高性能网络连接，网络包括控制平面和数据平面，控制平面的带宽调度器接受源端数据中心的用户请求，并基于全局网络视图（GNV）计算路径，通过OpenFlow协议管理流表并发送到转发平面的交换机（支持OpenFlow协议），交换机分析流表信息实现数据转发，最终传输到目标数据中心。控制平面带宽调度器源端数据中心目标数据中心数据平面图2高性能网络基本框架数据平面包括交换机、路由器、边缘电路等所有基础设备。UltraScienceNet[14]是一个广域实验网络测试平台，用于支持下一代计算科学应用程序所需的联网功能的
第二章高性能网络概述和带宽调度的介绍和分析11开发，提供用于大型数据传输的专用高带宽通道，以及用于精细控制操作的高分辨率、高精度通道，该网络的数据平面连接橡树岭、亚特兰大、芝加哥、西雅图和森尼韦尔。高性能网络的最大特点是可对带宽资源进行合理预留和分配，相比接收命令并传输数据的数据平面，控制平面才是高性能网络的核心，它的基本框架如图3所示[7]。客户端接口添加/删除/修改发出/回收带宽预留请求用户管理令牌管理服务器前端带宽调度器信令守护进程用户登录身份验证带宽请求令牌认证数据库管理网络拓扑结构/设备连接信息链路带宽预留数据待处理/活动/过期的信令文件用户信息令牌信息控制流数据流图3高性能网络控制平面的基本框架这些组件之间的交互发生在数据平面或控制平面上，以完成用户提出的带宽预留、路径寻找和设备信令的任务。控制平面的操作可以由中央管理节点或分布在网络上的一组节点协调。用户可以使用基于SOAP（SimpleObjectAccessProtocol）的XML消息交换，通过Web浏览器或Web服务客户端与系统进行远程交互。但无论选择何种方式，每个用户都必须具有有效的用户证书、帐户和密码才能登录控制平面系统。用户密码通过单向哈希函数进行加密，并且仅存储加密的密码，服务器前端可以部署Web服务器或Web服务，以接受来自具有有效凭据的用户的带宽预留请求。其中，用户管理模块支持具有管理特权的特殊用户组，以增加、删除、显示或修改用户信息。用户之间通过它们在网络基础结构的边缘，或核心交换机上分配的端口进行连接。由于连接通常涉及分配给不同用户端口的情况，因此基于令牌的方案被用于授权和信道设置的协调工作。创建用户帐户后，会将一个用户分配给一个或多个用户组，每个
【参考文献】：
博士论文
[1]高性能网络中面向大数据传输QoS的带宽调度研究[D]. 侯爱琴.西北大学 2018
硕士论文
[1]高性能网络中多优先级请求的灵活多路径带宽调度算法研究[D]. 张晓阳.西北大学 2019
本文编号：3525664
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