具有可控随机性的数据中心负载均衡算法

发布时间：2021-07-27 08:58

　　网络技术和业务需求的快速发展使数据中心的应用越来越广泛,也使数据中心网络的优化问题受到持续关注。数据中心网络为业务流量传输提供了多条高速链路,可以在短时间内完成大量的数据传输,如果要充分利用数据中心网络的多径特性,必须使用负载均衡算法对网络中的流量进行调度。但是由于数据中心特殊的网络拓扑和业务模式,其流量特征与传统网络差别很大,所以不能直接使用传统网络中的负载均衡算法,而是需要针对数据中心的特点进行新算法的设计。当前主流的数据中心负载均衡算法的调度方式是,通过传输的数据包将链路拥塞信息携带至发送端,再由发送端为到达的数据流选择一条负载最轻的路径进行传输。这种调度方式一方面在拥塞信息的传递上不够准确和及时,另一方面会将多条同时到达的数据流分配到同一路径上,导致局部最优的流量分配。针对当前负载均衡算法存在的这两点不足,本论文提出了一种具有可控随机性的负载均衡算法,通过在边缘交换机主动发送探针的方式实时传递链路使用情况,并在选路时引入随机性以解决并行流量的分配问题。仿真实验表明,本论文算法可以在多数场景下缓解局部最优分配问题,提升数据中心网络性能。 

【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：51 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

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?Ｐｏｄ?２?Ｐｏｄ?３??图１?－１?ｆａｔ－ｔｒｅｅ拓扑结构示意??ｆａｗｒｅｅ，又称为“胖树”拓扑，是一种层级式的树形网络拓扑，利用普通商用交换??机为服务器之间提供互联，并且提供了全对分带宽和多条等价路径。如图１－１所示，??ｆａｔ－ｔｒｅｅ拓扑中的交换机由下至上分为边缘层、汇聚层和核心层，每一层使用的都是配??置相同的交换机，它们之间的连接具有固定的模式。具体连接方式为，在一个Ｋ阶??ｆａｔ－ｔｒｅｅ拓扑中，所有的交换机都有Ｋ个端口，除核心层外的交换机被划分为Ｋ个区??域，每个区域包含ｆ个边缘交换机和ｆ个汇聚交换机，如图中虚线线框所示。在各个区??域中，每个边缘交换机使用ｆ个端口连接＾个汇聚交换机，剩余｜个端口连接＾个服务??器；每个汇聚交换机使用ｆ个端口连接ｆ个边缘交换机

??如图１－２所示，ＶＬ２也是层级式的网络拓扑，但是与ｆａｔ－ｔｒｅｅ不同的是，ＶＬ２没有??采用上下行对称的方式，而是选择使用】ＧｂＥ的链路连接服务器，１０?ＧｂＥ的链路连接??交换机，从而减少网络中的交换机个数，进一步节省成本。ＶＬ２的拓扑连接也有固定??的模式。假设边缘交换机有ｎＱ个１０?ＧｂＥ的端口和１０ｎＱ个１?ＧｂＥ的端口，汇聚交换机??有化个１０?ＧｂＥ的端口，核心交换机有ｎ２ｔｌＯＧｂＥ的端口。在连接时，边缘交换机使??用１０ｎ。个１?ＧｂＥ端口连接］０ｎＱ台服务器，其余ｎＱ个１０?ＧｂＥ端口连接至ｎ〇个汇聚交换??机；汇聚交换机使用＾个１０?ＧｂＥ端口连接边缘交换机，其余＋个１０?ＧｂＥ端口连接核??心交换机。在这种连接方式下，可以计算出，ＶＬ２拓扑中一共有｜个核心交换机、ｎ２??个汇聚交换机、＆个边缘交换机


本文编号：3305475