数据中心网络传输优化的研究

发布时间：2022-01-25 07:58

　　近年来,随着互联网服务呈指数级增加,其背后支撑的物理基础设施数据中心也正在蓬勃发展。数据中心服务器通过存储大量数据,协作进行密集计算,向外提供服务。因此,数据中心网络的传输性能成为影响服务质量的关键。数据中心网络在传输模式、业务流量等方面具有独有的特点,包括高带宽低延迟、多对一传输模式普遍存在、长短流混合等。此外,数据中心网络还需要支撑集群计算应用业务。上述独有的特点以及业务需求给数据中心网络传输带来了新的挑战。例如:显式多路径拥塞控制协议（eXplicit MultiPath,XMP）与数据中心传输控制协议（Data Center TCP,DCTCP）共享数据中心网络时会出现新的问题;集群计算应用程序所涉及的一个并行流的集合（Coflow）可能无法在截止时间之前完成传输。本文分别针对由于XMP流和DCTCP流共存所带来的问题和如何满足Coflow在截止时间之前完成传输的问题,提出传输优化的方案:（1）为了满足数据中心网络中高吞吐量和低时延的需求,已有的工作通过采用多路径传输协议XMP和单路径传输协议DCTCP分别传输吞吐量敏感的长流和时延敏感的短流。然而,本文分析发现当XMP流和DC... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

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图１．２三层的数据中心网络拓扑结构??６７

同时需要给这些服务器们提供稳定的电力能量补充、凉爽舒适的工作环??境、防火防盗的安全保障、以及与外界网络通畅的联络渠道。这就是与我们现代??生活息息相关的数据中心。图１．１分别是中国阿里巴巴公司和华为公司的数据中??心。??图ｉ．ｉ阿里巴巴和华为数据中心??据最新的研宄报告显示，２０１７年中国数据中心市场继续保持高速增长，市??场总规模为７１４．５亿人民币，同比增长３７．８％［１］。数据中心如此高速的发展，与??其所能支持的广阔的互联网服务离不开关系。在数据中心内部，大量服务器和交??换机互相连接形成网络，我们称之为数据中心网络［２］。它用来支持数据中心基础??设施节点和设备之间的连接，以确保设备能在彼此之间以及与外部网络进行通信??和数据传输。由于数据中心网络自身的独有特点以及所支撑的业务不同，传统为??有线网络设计的传输控制协议己经不适用于当前数据中心网络的需求。为了满足??现有数据中心网络不断增长的业务需求，我们需要根据数据中心网络的特点，设??计新的网络传输机制

图１．５?Ｗｅｂ应用程序的分区／聚合??另一方面，在大型Ｗｅｂ应用程序中，分区／聚合工作流是一种重要的通信模??式，例如：谷歌的搜索引擎。如图１．５所示，用户的一个查询请求依赖于许多工??作节点的计算结果，因此每个查询任务都被分成小块，并分配给每个级别底层的??工作节点。然后将许多个工作节点的响应聚合并发送到上层，以生成最终的查询??结果。在Ｗｅｂ应用程序中，每个查询任务都有严格的截止时间。如果响应时间??过长，用户可以刷新页面，然后Ｗｅｂ应用程序会删除响应，从而导致浪费带宽。??因此，Ｃｏｆｌｏｗ传输优化的另一个重要目标是保证在截止时间之前完成传输。??７??


本文编号：3608173