SDN环境下的并行地震解释系统数据管理研究

发布时间：2017-09-13 10:09

  本文关键词：SDN环境下的并行地震解释系统数据管理研究

  更多相关文章： 并行地震解释系统 软件定义网络 数据管理 数据传输 数据部署

【摘要】：地震解释系统作为地震勘探领域的专业软件已得到广泛应用,为了提高数据解释效率,对系统的并行化势在必行,而数据管理技术是影响并行解释系统工作效率的关键所在。传统网络架构不能很好的解决这问题主要因为其对网络信息和控制力的缺乏,由美国斯坦福大学提出的SDN网络架构在一系列领域取得的成功为并行地震解释系统设计提供了一个新思路,本文基于SDN创新性地对系统的数据管理给出一个合理的解决方案,主要创新和工作包括:(1)针对并行解释中多样的数据读取需求,设计了基于二级索引的地震数据存储模型。控制器端利用自身索引信息和掌握的网络状态能定位与用户读取需求一致且离用户最近的数据服务器,从而有效减少地震数据的传输量和传输距离。同时,为了保证用户请求的数据能够快速到达,本文提出了用户自定义链路权重选路算法解决数据流在网络中的调度问题,相对于传统链路负载均衡方法,该方法更适合多用户同时申请大型地震数据场景。通过仿真验证了该方法在时延抖动、丢包率及网络中各链路的利用率等方面都比传统方法有明显的性能提升。(2)针对并行解释小组间解释需求不断变动导致小组间传输地震数据代价变大的问题,研究了动态调整数据部署位置算法降低数据传输开销。将该问题抽象为一个整数规划的数学模型,利用SDN控制器收集的信息,采用本文的算法调整数据部署位置并通过实验对该场景进行模拟。结果表明,利用上述方法调整小组间数据部署位置能有效降低跨组传输数据的开销,提高整体解释效率。同时,本文阐述了一种在小组间网络相对空闲时迁移数据的方法,经过验证说明该方法能在合理时间内完成数据迁移任务。(3)为了在实际系统中验证二级索引存储模型及用户自定义链路权重算法,利用Open vSwitch搭建网络环境,在此基础上用装有地震解释系统的客户端进行多用户并行解释。通过测试论证了本文研究的数据管理方案对提高并行解释效率具有实际参考价值。
【关键词】：并行地震解释系统 软件定义网络 数据管理 数据传输 数据部署
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.44
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 研究背景及意义14-15
• 1.2 国内外相关研究现状15-18
• 1.2.1 地震解释系统和数据管理技术15-17
• 1.2.2 SDN发展概述17-18
• 1.3 本文主要工作与贡献18-19
• 1.4 论文结构19-20
• 第二章 新型并行地震解释系统数据管理架构研究20-37
• 2.1 地震数据介绍20-25
• 2.1.1 地震数据特点20
• 2.1.2 地震数据文件格式20-21
• 2.1.3 地震数据读取需求21-23
• 2.1.4 并行解释数据管理需求23-25
• 2.2 链路负载均衡技术25-27
• 2.2.1 链路负载均衡分类25-26
• 2.2.2 常见的链路负载均衡方法26
• 2.2.3 现有链路负载均衡方法的不足26-27
• 2.3 软件定义网络27-32
• 2.3.1 软件定义网络优点27-28
• 2.3.2 OpenFlow概述28-30
• 2.3.3 SDN控制器介绍30-32
• 2.4 新型并行地震解释系统架构32-36
• 2.4.1 新型网络架构的必要性32
• 2.4.2 整体架构描述32-34
• 2.4.3 全局状态控制34-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 并行地震解释小组内数据存储及调度研究37-58
• 3.1 引言37-38
• 3.2 解释小组中地震数据存储模型38-44
• 3.2.1 地震数据与索引38-39
• 3.2.2 地震数据存储优化与二级索引39-42
• 3.2.3 解释文件的存放与同步42-44
• 3.3 数据传输调度算法设计44-51
• 3.3.1 Floodlight路由算法和转发机制44-46
• 3.3.2 默认路由算法弊端46-48
• 3.3.3 最先匹配算法设计48-49
• 3.3.4 用户自定义链路权重的选路算法设计49-51
• 3.4 算法实现51-53
• 3.4.1 实现步骤51-52
• 3.4.2 算法性能和结果52-53
• 3.5 仿真实验与结果分析53-57
• 3.5.1 Mininet介绍53
• 3.5.2 实验场景53-54
• 3.5.3 实验结果及分析54-57
• 3.6 本章小结57-58
• 第四章 并行地震解释小组间数据智能部署及迁移方法研究58-71
• 4.1 研究动机及意义58-59
• 4.2 地震数据最优部署方案研究59-64
• 4.2.1 相关模型59-60
• 4.2.2 最优数据部署位置选取算法60-62
• 4.2.3 最优数据部署位置调整算法62-64
• 4.3 地震数据迁移方案研究64-67
• 4.3.1 相关模型64-65
• 4.3.2 数据迁移方案设计65-67
• 4.4 算法仿真与分析67-70
• 4.4.1 实验场景介绍67-68
• 4.4.2 仿真结果分析68-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第五章 系统测试71-79
• 5.1 测试平台71
• 5.2 测试场景71-73
• 5.3 测试方法及结果73-78
• 5.3.1 数据存储及调度测试73-76
• 5.3.2 并行解释功能测试76-78
• 5.4 本章小结78-79
• 第六章 总结与展望79-81
• 6.1 工作总结79-80
• 6.2 工作的不足与展望80-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-85
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果85-86

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本文编号：843079