混合交换数据中心网络中的光交换端口汇聚和性能研究

发布时间：2020-06-22 08:54

【摘要】：随着互联网技术的快速发展,数据中心的规模和数据量都在不断地增大,传统数据中心网络所面临的性能、成本、功耗、复杂度等方面的问题也日益严重。混合交换数据中心网络被认为是一种极有前景的解决方案,它能够结合电分组交换和光电路交换的优点,并有效利用数据中心的流量特征。本文针对混合交换数据中心网络中的光电路交换部分展开研究,文中给出了带有光端口汇聚模块的数据中心光电路交换的系统模型。在特定的交换技术的条件下,系统成本和性能很大程度上取决于交换端口数,在系统模型中直接对应了光端口汇聚模块的端口数,包括机架侧的端口和光电路交换模块侧的端口。所以本文通过理论计算和仿真着重研究了系统的阻塞率和光端口汇聚模块的性能。本文的主要研究内容和成果如下。首先给出了带有光端口汇聚模块的数据中心光电路交换的系统模型,并对系统模型中的相关假设作了详细的说明,同时给出了系统模型对数据流的启发式的调度算法。然后使用马尔科夫过程计算了系统的阻塞率,用系统模型中的光端口汇聚模块的端口状态表示马尔科夫过程的基本状态,通过求解稳态概率的方式计算出系统的阻塞率。通过马尔科夫过程的阻塞率结果和仿真的阻塞率结果比较显示,两者的结果较为接近,利用马尔科夫过程可以估算出系统的阻塞率。最后本文研究了在系统阻塞率的约束下,端口数取值受系统参数和数据流的影响。结果显示,流量的大小将会极大地影响光端口汇聚模块两侧的端口数的取值,而数据流目的地在机架中的分布情况只会影响光电路交换模块侧的端口数量。本文的研究结果对设计和实现高性能低成本的数据中心光电路交换网络有极大的参考价值。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.1;TP308
【图文】：

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上海交通大学硕士学位论文数据中心的流量占百分之七，数据中心到用户的流量占百分之到 2020 年，预计数据中心到数据中心的流量将上升到百分之户的流量下降到百分之十四，而数据中心内部的流量占比不变据中心虚拟化的不断发展。据统计和估算，2015 年，数据中心用是由虚拟化的云数据中心提供服务，而预计到 2020 年，在虚的应用比例将达到百分之九十二。因为应用总数量几乎三倍的出新出现的应用几乎都布置在云数据中心上的结论。

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户的流量下降到百分之十四，而数据中心内部的流量占比不变据中心虚拟化的不断发展。据统计和估算，2015 年，数据中心用是由虚拟化的云数据中心提供服务，而预计到 2020 年，在虚的应用比例将达到百分之九十二。因为应用总数量几乎三倍的出新出现的应用几乎都布置在云数据中心上的结论。图 1-1 全球数据中心 IP 流量的增长情况[2]Fig. 1-1 Global data center IP traffic growth[2]

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