基于Fat-Tree的数据中心网络负载均衡方法研究

发布时间：2017-12-22 07:19

  本文关键词：基于Fat-Tree的数据中心网络负载均衡方法研究　出处：《北京交通大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 数据中心网络 Fat-Tree 负载均衡 端口编址 流量工程

【摘要】：近年来,随着云计算业务的普及以及新技术的应用,数据中心正在发生着重大变化,数据中心网络(Data Center Network,DCN)中的服务器或者虚拟机之间需要大量的通信,导致数据中心内部流量急剧增长并呈现出了不同于互联网流量的新特性,如何调度这些数据中心的通信流量,保证数据中心内部各种资源的负载均衡,已经成为一个严峻的问题,针对流的负载均衡技术的研究成了提升数据中心网络性能的关键。数据中心网络的负载均衡技术关注于带宽敏感的数据流,传统的基于ECMP(Equal-Cost MultiPath)的负载均衡方法通过将这些数据流均匀的分布到不同的传输路径上,来保证网络中不同路径利用率的均衡。但是,传统的基于ECMP的负载均衡方法不能很好地解决大流碰撞的问题。首先,本文介绍了目前基于端口编址的DCN体系架构,包括地址编码方法以及路由算法和容错算法的设计等,并且详细说明了此架构的优点。其次,本文以基于端口编址的DCN体系架构为支撑,从网络层出发,以流量工程的角度,为了解决已有数据中心网络负载均衡方法的各种瓶颈和更好地处理大流碰撞问题,本文提出了一种基于Fat-Tree的虚拟分片负载均衡方法(Virtual Slice Load Balance,VSLB),并详细介绍了 VSLB的方法设计和执行流程,此外,在VSLB的大流处理部分,本文提出了一种基于端口编址的路径寻优方法(Load Balance Optimal Path,LBOP)来增强 VSLB 的性能。最后,为了验证VSLB的可行性和效率,本文以OMNET++网络仿真软件为基础实验平台,搭建实验环境,并且和基于ECMP思想的负载均衡方法进行了对比研究。通过模拟不同的数据中心网络通信模式做对比,实验结果表明,在基于端口编址的DCN体系架构下,本文提出的基于Fat-Tree的虚拟分片负载均衡方法大大减少了数据中心网络的拥塞,提高了网络吞吐量,同时减少了小流的流完成时间和数据包的端到端时延,能够更好地起到负载均衡的效果。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP308;TP393.0

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本文编号：1318909