综合利用服务器和接入层交换机的云数据中心租户网络性能保证方法研究

发布时间：2017-03-22 06:01

  本文关键词：综合利用服务器和接入层交换机的云数据中心租户网络性能保证方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着云计算技术的兴起和快速发展,数据中心成为越来越重要的基础设施。但是传统的数据中心由于受到规模、性能和安全等一系列因素的制约,使之不再能够满足日益增长的用户业务对数据中心的各种需求,随之产生了云数据中心。云数据中心由成千上万的服务器资源以及使这些服务器互联的网络资源组成,提供计算和存储资源按需接入的方式,使得大量用户将其应用或业务迁移到云中。为了满足租户应用和业务的各种要求,云数据中心提供了各种类型的虚拟机供用户选择和使用,这些虚拟机都对CPU、存储、内存等物理资源有明确的定义,但是对于一些租户业务至关重要的网络资源却未明确定义或保证。对于一些租户业务来说,所租用虚拟机之间通信的网络性能是其业务高效运行的关键因素,故本文的研究内容就是在云数据中心环境下,怎样高效地使租户的网络性能得到保证。本文首先对现今租户网络性能保证方法进行概括介绍,根据这些设计方案总结出三个设计目标:限制租户网络带宽配额,保证租户最小网络带宽,租户网络性能正比于网络付费。然后结合这三个目标设计出一种新颖的云数据中心租户网络性能保证方案,该方案通过联合使用服务器和与之直连的接入层交换机进行实现。在服务器端增加与租户虚拟机对应的缓存队列,运行改进的DRR调度算法对各个队列进行调度,保证虚拟机的出口带宽;在交换机端采用改进的CIOQ交换结构,在每个出端口处建立与租户对应的描述符缓存队列,运行改进的DRR调度算法,根据调度结果,将缓存在交换机入端口处的分组发送出去,这样就使虚拟机的入口带宽得到了保证。同时运用反压流控机制,产生反馈包发送到服务器上的数据生成源端,从源端上进行减速,尽最大限度地避免拥塞的发生;运用租户网络付费映射机制,将租户的网络付费分隔成保底带宽费用和超出带宽费用两部分,保底带宽主要由最小网络保证带宽和租户网络权重决定,这两个参数会在调度器中得到运用,最终合理高效地使租户的网络性能得到保证。本文利用OPNET仿真软件对本文所提的方案进行仿真建模,构建了一个由80台八端口交换机和128台服务器组成的FatTree网络拓扑结构。在此基础上本文建立一系列仿真场景,并对仿真结果进行了对比分析,验证了本文提出方案能够高效地保证租户网络性能。
【关键词】：云数据中心 租户网络 性能保证 调度算法 OPNET
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP308;TP393.01
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 缩略词表13-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 课题研究背景14-16
• 1.2 国内外研究现状16-19
• 1.3 论文的研究内容和主要贡献19-21
• 1.4 论文的组织结构21-22
• 第二章 相关技术研究22-32
• 2.1 引言22
• 2.2 数据中心网络架构综述22-28
• 2.2.1 传统数据中心网络架构22-23
• 2.2.2 以交换机为中心的新型网络架构23-24
• 2.2.3 以服务器为中心的新型网络架构24-26
• 2.2.4 其他新型网络架构26-27
• 2.2.5 业界解决方案与未来展望27-28
• 2.3 租户网络性能需求28-29
• 2.4 队列调度算法概述29-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 租户网络性能保证方案总体设计32-46
• 3.1 引言32
• 3.2 设计目标与方案概述32-35
• 3.2.1 设计目标32-33
• 3.2.2 方案概述33-35
• 3.3 服务器端设计35-37
• 3.3.1 模块执行流程36
• 3.3.2 模块部署方式36-37
• 3.4 交换机端设计37-45
• 3.4.1 分组排队结构介绍38-41
• 3.4.1.1 输出排队结构38-39
• 3.4.1.2 输入排队结构和虚拟输出排队结构39-40
• 3.4.1.3 联合输入输出排队结构40-41
• 3.4.2 OpenFlow架构介绍41-42
• 3.4.3 总体模块设计和执行流程42-43
• 3.4.4 性能分析43-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 租户网络性能保证方案详细建模46-54
• 4.1 引言46
• 4.2 租户网络付费映射机制46-48
• 4.3 反压流控机制48-50
• 4.4 队列调度机制50-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 仿真与结果分析54-79
• 5.1 引言54
• 5.2 OPNET Moduler简介54-56
• 5.3 仿真建模设计56-62
• 5.3.1 服务器仿真模型56-59
• 5.3.2 交换机仿真模型59-62
• 5.4 仿真场景与结果分析62-78
• 5.4.1 仿真配置62-64
• 5.4.2 仿真场景与结果64-76
• 5.4.3 仿真数据分析76-78
• 5.5 本章小结78-79
• 第六章 总结与展望79-80
• 6.1 本文工作总结79
• 6.2 未来工作展望79-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-83
• 攻读硕士学位期间取得的成果83-84

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