虛擬網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度及協(xié)同優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著信息化時代的來臨，大規(guī)模存儲、計算、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的需求快速增加，云數(shù)據(jù)中心作為一種大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲、處理網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的平臺，越來越受到人們的重視。隨著服務(wù)器虛擬化等技術(shù)的成熟，網(wǎng)絡(luò)越來越成為數(shù)據(jù)中心資源利用率、服務(wù)的可靠性等進一步提高的瓶頸，越來越多的研究者對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)進行相關(guān)研究。如將新的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)引入數(shù)據(jù)中心，探索新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，以降低數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)成本，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性、可用性，針對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)資源利用率不高、虛擬機帶

2、寬沒有保證等缺點，對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)虛擬化及虛擬網(wǎng)絡(luò)資源分配，報文調(diào)度等進行研究，以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的高度共享，提高設(shè)備資源利用率。
　　在云數(shù)據(jù)中心中，相關(guān)研究表明數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)流量達到總流量的80％左右，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部流量的吞吐量成為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵，大量的研究者對數(shù)據(jù)中心虛擬化等機制進行了研究，以提高虛擬機之間通信的效率，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)資源的高利用率、資源在多租戶之間共享及成比例分配等。然而，虛擬機流量的高動態(tài)行和突發(fā)性，使

3、得虛擬機的帶寬資源必須動態(tài)調(diào)整才能適應(yīng)需求，同時，通過超售模型來進一步提高資源的利用率。數(shù)據(jù)中心中存在著大量的交換機設(shè)備，交換機中報文的調(diào)度策略直接影響流過設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)流的流動效率。在目前的網(wǎng)絡(luò)中，在端到端的思想的指導(dǎo)下，不考慮網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流消耗的交換機資源比例是不同的，而將網(wǎng)絡(luò)流視為無區(qū)別的二進制數(shù)據(jù)流，使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的多種資源不能同時得到充分的利用，往往因為某一項資源的性能瓶頸而影響整個設(shè)備的利用率，從而影響網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。針對這兩個問題

4、，本文主要做了以下兩個方面的工作：
　　第一，通過分析數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部虛擬機的流量特征的相關(guān)研究資料，了解到虛擬機的實際帶寬需求變化大，而目前數(shù)據(jù)中心通過設(shè)定虛擬機網(wǎng)絡(luò)帶寬上限的方式來實現(xiàn)虛擬機的帶寬分配，虛擬機無法按照實際的需求動態(tài)調(diào)節(jié)帶寬，喪失了網(wǎng)絡(luò)帶寬管理的靈活性。為充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，同時兼顧帶寬保證，提出以提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率為目標的虛擬機帶寬保證算法研究，根據(jù)虛擬機通信時的網(wǎng)絡(luò)資源需求，動態(tài)地調(diào)節(jié)虛擬機的帶寬，并兼顧最小帶

5、寬保證原則。同時，結(jié)合SDN將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與網(wǎng)絡(luò)控制的解耦合，通過可編程的API接口等優(yōu)異特性，進行了實驗驗證，證明算法的有效性。
　　第二，針對不同的網(wǎng)絡(luò)流往往消耗不同比例的交換設(shè)備資源，從資源消耗的角度對網(wǎng)絡(luò)流進行的區(qū)分和調(diào)度，提出基于多資源協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)流調(diào)度機制來優(yōu)化數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的資源利用率。該流量管理機制通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的資源利用狀態(tài)，當中間節(jié)點的多種資源利用率都超過了一定的閾值時，網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)擁塞，此時隨機選擇一個源節(jié)點丟