云计算数据中心网络的流调度技术研究
发布时间：2021-03-06 20:49
云计算数据中心内运行的多种多样的应用对网络的高带宽和低延时等性能提出了越来越高的要求。数据中心网络的流调度技术对数据流的传输进行调度,其目标是减少数据流平均完成时间,优化用户体验,近年来在学术界和工业界引发了广泛关注。本文从用户在应用层的任务对网络层的流调度的需求和影响出发,针对云计算数据中心网络流调度中的数据生成速率等流信息缺失、任务感知的调度开销大以及基于作业逻辑的流调度等挑战性问题,从速率感知的流调度、针对小任务的流调度以及基于作业逻辑的流调度等方面展开研究。论文的主要工作和创新成果包括以下几个方面:针对数据生成速率等流信息缺失问题,研究了数据流经历应用、系统以及网络传输的完整生命周期,提出了准确测量数据生成速率的方法和速率感知的流调度机制RAX。该机制的基本原理是在估算流剩余时间时同时考虑流大小和流数据生成速率,并利用网络内交换机支持的优先级队列,将流根据他们的剩余时间映射到这些优先级队列中,采用类似于多级反馈队列算法进行调度。由于数据生成速率反映了应用对网络的真实需求,RAX可以避免调度的盲目性。与已有方法比,RAX有效地利用了操作系统层面提供的丰富的流信息,包括缓存区积压数...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 云计算数据中心网络
1.1.2 数据中心网络的流调度问题
1.1.3 研究意义
1.2 流调度研究现状、挑战和意义
1.2.1 流调度研究现状
1.2.2 流调度的难点和挑战性问题
1.3 本文工作
1.3.1 速率感知的流调度机制研究
1.3.2 针对小任务的流调度机制研究
1.3.3 基于作业逻辑的流调度机制研究
1.4 论文结构
第二章 相关研究
2.1 引言
2.2 数据中心网络传输协议
2.2.1 基于ECN的拥塞控制协议
2.2.2 基于延时的拥塞控制协议
2.2.3 主动队列管理技术
2.3 以数据流为中心的流调度机制
2.3.1 基于仲裁的流调度机制
2.3.2 基于网络内优先级的流调度机制
2.3.3 基于自适应终端的流调度机制
2.4 以任务为中心的流调度机制
2.4.1 数据中心中应用的通信模式
2.4.2 中心式任务感知的流调度机制
2.4.3 分布式任务感知的流调度机制
2.5 本章小结
第三章 速率感知的流调度机制研究
3.1 引言
3.2 流调度问题分析
3.2.1 数据流的生命周期
3.2.2 流的数据生成速率
3.2.3 生成速率速率对流调度的影响
3.2.4 流的生成、拷贝和传输速率间关系分析
3.3 最小可能完成时间
3.3.1 最小可能完成时间
g的估计"> 3.3.2 对rg的估计
r的估计"> 3.3.3 对br的估计
3.4 速率感知的流调度算法
3.5 实验结果与分析
3.5.1 系统架构与实现
3.5.2 实验平台
3.5.3 实验结果
3.6 本章小结
第四章 针对小任务的流调度机制研究
4.1 引言
4.2 针对小任务的流调度问题分析
4.3 OPTAS调度算法
4.3.1 延时确认算法
4.3.2 推荐窗口算法
4.4 实验结果与分析
4.4.1 实验平台
4.4.2 实验结果
4.4.3 仿真结果
4.5 本章小结
第五章 基于作业逻辑的流调度机制研究
5.1 引言
5.2 基于作业逻辑的流调度问题分析
5.2.1 复杂作业的运行逻辑
5.2.2 作业逻辑对流调度的影响
5.3 作业逻辑的网络语义抽象
5.3.1 Coflow间的相关关系
5.3.2 基于作业DAG的网络抽象
5.4 基于作业逻辑的流调度算法
5.4.1 运行时逻辑瓶颈
5.4.2 SLRBF流调度算法
5.4.3 基于作业逻辑的流调度系统
5.5 实验结果与分析
5.5.1 仿真平台
5.5.2 仿真结果
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]数据中心网络的研究进展与趋势[J]. 李丹,陈贵海,任丰原,蒋长林,徐明伟. 计算机学报. 2014(02)
[2]云计算环境中的数据中心网络架构设计[J]. 蔡森焱,徐畅,任勇毛. 科研信息化技术与应用. 2012(03)
本文编号：3067788
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 云计算数据中心网络
1.1.2 数据中心网络的流调度问题
1.1.3 研究意义
1.2 流调度研究现状、挑战和意义
1.2.1 流调度研究现状
1.2.2 流调度的难点和挑战性问题
1.3 本文工作
1.3.1 速率感知的流调度机制研究
1.3.2 针对小任务的流调度机制研究
1.3.3 基于作业逻辑的流调度机制研究
1.4 论文结构
第二章 相关研究
2.1 引言
2.2 数据中心网络传输协议
2.2.1 基于ECN的拥塞控制协议
2.2.2 基于延时的拥塞控制协议
2.2.3 主动队列管理技术
2.3 以数据流为中心的流调度机制
2.3.1 基于仲裁的流调度机制
2.3.2 基于网络内优先级的流调度机制
2.3.3 基于自适应终端的流调度机制
2.4 以任务为中心的流调度机制
2.4.1 数据中心中应用的通信模式
2.4.2 中心式任务感知的流调度机制
2.4.3 分布式任务感知的流调度机制
2.5 本章小结
第三章 速率感知的流调度机制研究
3.1 引言
3.2 流调度问题分析
3.2.1 数据流的生命周期
3.2.2 流的数据生成速率
3.2.3 生成速率速率对流调度的影响
3.2.4 流的生成、拷贝和传输速率间关系分析
3.3 最小可能完成时间
3.3.1 最小可能完成时间
g的估计"> 3.3.2 对rg的估计
r的估计"> 3.3.3 对br的估计
3.4 速率感知的流调度算法
3.5 实验结果与分析
3.5.1 系统架构与实现
3.5.2 实验平台
3.5.3 实验结果
3.6 本章小结
第四章 针对小任务的流调度机制研究
4.1 引言
4.2 针对小任务的流调度问题分析
4.3 OPTAS调度算法
4.3.1 延时确认算法
4.3.2 推荐窗口算法
4.4 实验结果与分析
4.4.1 实验平台
4.4.2 实验结果
4.4.3 仿真结果
4.5 本章小结
第五章 基于作业逻辑的流调度机制研究
5.1 引言
5.2 基于作业逻辑的流调度问题分析
5.2.1 复杂作业的运行逻辑
5.2.2 作业逻辑对流调度的影响
5.3 作业逻辑的网络语义抽象
5.3.1 Coflow间的相关关系
5.3.2 基于作业DAG的网络抽象
5.4 基于作业逻辑的流调度算法
5.4.1 运行时逻辑瓶颈
5.4.2 SLRBF流调度算法
5.4.3 基于作业逻辑的流调度系统
5.5 实验结果与分析
5.5.1 仿真平台
5.5.2 仿真结果
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]数据中心网络的研究进展与趋势[J]. 李丹,陈贵海,任丰原,蒋长林,徐明伟. 计算机学报. 2014(02)
[2]云计算环境中的数据中心网络架构设计[J]. 蔡森焱,徐畅,任勇毛. 科研信息化技术与应用. 2012(03)
本文编号：3067788
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/3067788.html
