云边协同下的虚拟网络性能优化研究
发布时间：2022-12-10 14:16
随着5G以及相关传输技术的发展,传输速度得到了极大地提高,“万物互联”的场景也不再是遥不可及的梦想。为了更好的利用5G传输速度上的优势,依托于云计算的边缘计算也开始暂露头角。目前最常见的starlingx边缘计算平台,存在着存在着不同虚拟架构之间无法直接通信、及相同虚拟架构之间的通信性能较低的缺点,这说明边缘计算技术依然有很大的发展空间。为了解决上述问题,本文给出了一套完整的云边协同系统中的网络优化系统,分别从边缘云内部同一物理主机、云边之间的不同物理主机、物理主机部署方案三个角度对边缘计算平台starlingx上的通信进行了优化,使得其在各种虚拟架构中都可以直接而高效的通信。对于边缘云内部同一物理主机的通信优化,本文提出了扩展calico网络方案、内核映射方案、共享内存方案这三种解决办法。在综合考虑之后,系统选择了共享内存方案作为同一物理主机内的通信优化方案。具体来说,其在同一物理主机中开辟一块内存让所有的虚拟机和容器共享,通过操作共享的内存而达到直接通信的目的。对于云边之间的不同物理主机通信优化,本文提出了朴素网络解决方案和RDMA网络解决方案,综合讨论之后系统选择了RDMA网络解...
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 相关领域国内外研究现状
1.2.1 边缘计算的国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 国内外研究现状综述
1.3 主要研究内容
1.4 论文组织结构
第2章 云边协同系统中的网络优化系统需求分析和总体设计
2.1 边缘平台starlingx的简介与不足
2.1.1 边缘计算平台与云计算平台的相似以及不同
2.1.2 starlingx平台的特点与不足
2.2 网络优化系统的功能需求分析
2.2.1 网络优化系统在同一物理节点上的需求分析
2.2.2 网络优化系统在不同物理节点上的需求分析
2.2.3 网络优化系统在部署模块上的需求分析
2.3 网络优化系统的非功能需求分析
2.4 网络优化系统的整体设计
2.5 本章小结
第3章 云边协同系统中的网络优化系统的具体设计
3.1 网络优化系统架构模块的具体设计
3.1.1 网络优化系统架构模块在同一物理节点上的设计
3.1.2 网络优化系统架构模块在不同物理节点上的设计
3.2 网络优化系统部署模块的详细设计
3.2.1 实际问题背景与数学建模
3.2.2 数学模型的进一步分析和相关证明
3.3 本章小结
第4章 云边协同系统中的网络优化系统的具体实现
4.1 网络优化系统架构模块的具体实现
4.1.1 网络优化系统在单一物理节点上的具体实现
4.1.2 网络优化系统在不同物理节点上的具体实现
4.2 网络优化系统部署模块的具体实现
4.2.1 多CPU调度问题的启发式算法
4.2.2 部署问题的启发式算法
4.3 本章小结
第5章 云边协同系统中的网络优化系统的实验测试
5.1 实验环境
5.2 Kafka测试方案简介
5.3 同一物理节点上的网络优化系统实验测试
5.3.1 kafka和通信优化系统性能比较
5.3.2 通信优化系统和starlingx上的模拟系统比较
5.3.3 虚拟机和容器对于通信优化系统的无关性
5.4 不同物理节点上的网络优化系统实验测试
5.4.1 kafka和通信优化系统性能比较
5.4.2 通信优化系统和starlingx上的模拟系统比较
5.4.3 虚拟机和容器对于通信优化系统的无关性
5.5 系统部署模块的性能测试
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向5G的核心网演进[J]. 马洪源,肖子玉,卜忠贵,赵远. 电信科学. 2019(09)
[2]万物互联背景下的边缘计算安全需求与挑战[J]. 马立川,裴庆祺,肖慧子. 中兴通讯技术. 2019(03)
[3]移动边缘网络中计算迁移与内容缓存研究综述[J]. 张开元,桂小林,任德旺,李敬,吴杰,任东胜. 软件学报. 2019(08)
[4]超密集网络中基于移动边缘计算的任务卸载和资源优化[J]. 张海波,李虎,陈善学,贺晓帆. 电子与信息学报. 2019(05)
[5]Gaming@Edge:基于边缘节点的低延迟云游戏系统[J]. 林立,熊金波,肖如良,林铭炜,陈秀华. 计算机应用. 2019(07)
[6]基于区块链的防护物联网设备DDoS攻击方法[J]. 周启惠,邓祖强,邹萍,王秋生,李艳东,姜海森. 应用科学学报. 2019(02)
[7]基于边缘计算的主动配电网信息物理系统[J]. 龚钢军,罗安琴,陈志敏,栾敬钊,安晓楠,王雪蓓,苏畅,文亚凤. 电网技术. 2018(10)
[8]移动边缘计算综述[J]. 李子姝,谢人超,孙礼,黄韬. 电信科学. 2018(01)
[9]5G边缘计算和网络切片技术[J]. 项弘禹,肖扬文,张贤,朴竹颖,彭木根. 电信科学. 2017(06)
[10]移动边缘计算技术及其本地分流方案[J]. 张建敏,谢伟良,杨峰义,武洲云,谢亮. 电信科学. 2016(07)
本文编号：3716899
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 相关领域国内外研究现状
1.2.1 边缘计算的国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 国内外研究现状综述
1.3 主要研究内容
1.4 论文组织结构
第2章 云边协同系统中的网络优化系统需求分析和总体设计
2.1 边缘平台starlingx的简介与不足
2.1.1 边缘计算平台与云计算平台的相似以及不同
2.1.2 starlingx平台的特点与不足
2.2 网络优化系统的功能需求分析
2.2.1 网络优化系统在同一物理节点上的需求分析
2.2.2 网络优化系统在不同物理节点上的需求分析
2.2.3 网络优化系统在部署模块上的需求分析
2.3 网络优化系统的非功能需求分析
2.4 网络优化系统的整体设计
2.5 本章小结
第3章 云边协同系统中的网络优化系统的具体设计
3.1 网络优化系统架构模块的具体设计
3.1.1 网络优化系统架构模块在同一物理节点上的设计
3.1.2 网络优化系统架构模块在不同物理节点上的设计
3.2 网络优化系统部署模块的详细设计
3.2.1 实际问题背景与数学建模
3.2.2 数学模型的进一步分析和相关证明
3.3 本章小结
第4章 云边协同系统中的网络优化系统的具体实现
4.1 网络优化系统架构模块的具体实现
4.1.1 网络优化系统在单一物理节点上的具体实现
4.1.2 网络优化系统在不同物理节点上的具体实现
4.2 网络优化系统部署模块的具体实现
4.2.1 多CPU调度问题的启发式算法
4.2.2 部署问题的启发式算法
4.3 本章小结
第5章 云边协同系统中的网络优化系统的实验测试
5.1 实验环境
5.2 Kafka测试方案简介
5.3 同一物理节点上的网络优化系统实验测试
5.3.1 kafka和通信优化系统性能比较
5.3.2 通信优化系统和starlingx上的模拟系统比较
5.3.3 虚拟机和容器对于通信优化系统的无关性
5.4 不同物理节点上的网络优化系统实验测试
5.4.1 kafka和通信优化系统性能比较
5.4.2 通信优化系统和starlingx上的模拟系统比较
5.4.3 虚拟机和容器对于通信优化系统的无关性
5.5 系统部署模块的性能测试
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向5G的核心网演进[J]. 马洪源,肖子玉,卜忠贵,赵远. 电信科学. 2019(09)
[2]万物互联背景下的边缘计算安全需求与挑战[J]. 马立川,裴庆祺,肖慧子. 中兴通讯技术. 2019(03)
[3]移动边缘网络中计算迁移与内容缓存研究综述[J]. 张开元,桂小林,任德旺,李敬,吴杰,任东胜. 软件学报. 2019(08)
[4]超密集网络中基于移动边缘计算的任务卸载和资源优化[J]. 张海波,李虎,陈善学,贺晓帆. 电子与信息学报. 2019(05)
[5]Gaming@Edge:基于边缘节点的低延迟云游戏系统[J]. 林立,熊金波,肖如良,林铭炜,陈秀华. 计算机应用. 2019(07)
[6]基于区块链的防护物联网设备DDoS攻击方法[J]. 周启惠,邓祖强,邹萍,王秋生,李艳东,姜海森. 应用科学学报. 2019(02)
[7]基于边缘计算的主动配电网信息物理系统[J]. 龚钢军,罗安琴,陈志敏,栾敬钊,安晓楠,王雪蓓,苏畅,文亚凤. 电网技术. 2018(10)
[8]移动边缘计算综述[J]. 李子姝,谢人超,孙礼,黄韬. 电信科学. 2018(01)
[9]5G边缘计算和网络切片技术[J]. 项弘禹,肖扬文,张贤,朴竹颖,彭木根. 电信科学. 2017(06)
[10]移动边缘计算技术及其本地分流方案[J]. 张建敏,谢伟良,杨峰义,武洲云,谢亮. 电信科学. 2016(07)
本文编号：3716899
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