無線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu)設計與傳輸優(yōu)化研究

目 錄

第1章 引言 1
1.1 研究背景 1
1.1.1 數(shù)據(jù)中心基本概念 1
1.1.2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu)類型 2
1.1.3 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡流量特征 3
1.1.4 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡虛擬化應用 3
1.2 研究內(nèi)容與面臨的主要挑戰(zhàn) 4
1.2.1 無線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的架構(gòu)設計 4
1.2.2 無線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的流量調(diào)度 5
1.2.3 無線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的虛擬機遷移與通信 6
1.3 研究的主要貢獻 7
1.4 研究框架 9
第2章 研究現(xiàn)狀與相關(guān)工作 11
2.1 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的體系架構(gòu) 11
2.1.1 傳統(tǒng)有線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu) 11
2.1.2 新型無線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu) 14
2.2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的流量調(diào)度 17
2.2.1 傳統(tǒng)有線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡 17
2.2.2 無線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡 18
2.3 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的虛擬機遷移與通信 19
2.3.1 虛擬機遷移 19
2.3.2 虛擬機通信 20
第3章 無線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的新型架構(gòu) 22
3.1 概述 22
3.2 Diamond 系統(tǒng)架構(gòu) 24
3.2.1 系統(tǒng)概述 24
3.2.2 關(guān)鍵技術(shù) 25
3.2.3 基于3D環(huán)狀反射的拓撲設計 26
3.2.4 機架與反射板的部署 28
3.3 關(guān)鍵無線技術(shù) 29
3.3.1 多重反射技術(shù) 29
3.3.2 精確反射技術(shù) 33
3.3.3 熱點消除技術(shù) 36
3.4 基于動態(tài)拓撲的架構(gòu)路由設計 40
3.4.1 整體方案概述 41
3.4.2 有線路由方案 41
3.4.3 機會主義混合路由方案 42
3.4.4 容錯處理 43
3.5 基于桶模塊的架構(gòu)擴展設計 43
3.5.1 基于桶模塊的拓撲結(jié)構(gòu)設計 44
3.5.2 有線路由方案設計 45
3.5.3 混合路由方案設計 46
3.6 Diamond架構(gòu)部署與開銷評估 48
3.6.1 反射板形狀選擇 48
3.6.2 虛擬交換機設計 48
3.6.3 機架部署密度 48
3.6.4 布線復雜度 49
3.6.5 散熱與維護 49
3.6.6 部署開銷 50
3.7 硬件實驗臺評估 51
3.7.1 實驗設置 51
3.7.2 信號反射的實驗結(jié)果 54
3.7.3 天線收發(fā)器對準的實驗結(jié)果 54
3.7.4 精確反射的實驗結(jié)果 54
3.8 仿真實驗評估 55
3.8.1 仿真設置 55
3.8.2 有線架構(gòu)與混合架構(gòu)的傳輸性能對比 56
3.8.3 負載均衡性能對比 57
3.8.4 基于FSO無線技術(shù)的傳輸性能 58
3.8.5 容錯性能評估 58
3.8.6 基于桶模塊擴展的架構(gòu)性能評估 59
3.8.7 無線配置性能評估 60
3.9 小結(jié) 61
第4章 無線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的混合路由技術(shù) 62
4.1 概述 62
4.2 WiRo框架與建模 64
4.2.1 研究動機 64
4.2.2 WiRo調(diào)度框架設計 65
4.2.3 無線干擾模型 66
4.2.4 優(yōu)化問題建模 68
4.2.5 問題分析與分解 69
4.3 混合路由調(diào)度分析與設計 70
4.3.1 子問題求解分析 70
4.3.2 WiRS整體求解算法 78
4.4 實驗評估 80
4.4.1 60 GHz無線實驗臺 80
4.4.2 實驗設置與評估結(jié)果 81
4.4.3 對比分析 83
4.5 小結(jié) 87
第5章 無線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的虛擬機傳輸優(yōu)化 88
5.1 概述 88
5.2 問題建模 90
5.2.1 研究動機 90
5.2.2 虛擬機遷移模型 91
5.2.3 基于動態(tài)拓撲的路由模型 92
5.2.4 無線干擾模型 93
5.2.5 虛擬機遷移與通信模型 94
5.2.6 優(yōu)化問題建模 95
5.3 虛擬機遷移調(diào)度分析與設計 96
5.3.1 PDR整體算法設計 96
5.3.2 松弛技術(shù) 97
5.3.3 漸進式分解舍入技術(shù) 100
5.3.4 近似比組合技術(shù) 104
5.3.5 其他場景下的擴展應用 105
5.4 實驗評估 106
5.4.1 仿真設置 106
5.4.2 實驗結(jié)果 107
5.4.3 硬件實驗臺評估 110
5.5 小結(jié) 112
第6章 總結(jié)與展望 114
6.1 總結(jié) 114
6.2 展望 116
參考文獻 118
在學期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果 127
致謝 129