面向云计算的数据中心网络的研究

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1、面向云计算的数据中心网络的研究作者姓名吴刚导师姓名、职称顾华玺教授一级学科信息与通信工程二级学科通信与信息系统申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年11月学校代码10701学号1201120231分类TN82号TP393密级公开西安电子科技大学硕士学位论文面向云计算的数据中心网络的研究作者姓名：吴刚一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：顾华玺教授提交日期：2014年11月ResearchonDataCenterNetworksforCloudComputingAthesissub

2、mittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinInformationandCommunicationEngineeringByWugangSupervisor:Prof.GuhuaxiNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论

3、文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保

4、存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要作为一种崭新的计算模式，云计算将计算和存储等物理资源进行整合，通过在共享的底层物理架构上动态地部署业务，以一种高效，灵活和量入为出的方式将IT资源提供给使用者。数据中心网络作为云计算的基础架构，决定着云计算所提供的服务和应用的真正质量。随着云计算业务和应用的发展，数据中心面临着越来越多的挑战。传统数据中心网络存在可扩展性差，网络设备利用率低，能耗较大等问题。一些新型数

5、据中心架构的提出，在一定程度上解决了传统数据中心网络存在的部分问题，但同时也带来了成本，布线复杂度，控制难度增大等新问题。与电互连相比，光互连在带宽，时延，成本和能耗等方面都具有巨大的优势，因此光互连架构获得了研究人员的广泛关注。本文首先对云计算和数据中心网络的发展现状进行总结，介绍云计算中使用的关键技术和一些典型的数据中心网络架构，以及云计算的发展对数据中心网络带来的影响和挑战。随后对数据中心中常用的光器件和光互连技术进行了分析，特别是一些典型的面向云计算的光互连数据中心架构。然后，考虑到数据中心规模庞大，构建成本较高的问题，我们设

6、计了一种低成本的数据中心光电混合拓扑架构Cell-Tree。Cell-Tree结合了传统电交换和AWGR光交换的优点，采用电交换机和AWGR交换机连接服务器构建大规模网络。结合Cell-Tree的拓扑结构特点，我们设计了相应的最短路径路由算法。仿真结果表明Cell-Tree能实现较好的网络平均时延和吞吐性能，与同等规模的fattree架构相比，Cell-Tree能够大大降低网络设备的数目，具有更小的设备开销。最后，我们设计了面向未来云计算环境的高性能全光互连数据中心网络架构OIT。OIT采用较小端口数的AWGR连接服务器机架形成簇结构

7、，然后在簇与簇之间采用两层光链路互连，使该结构具有较高的对分带宽和多路径特性。仿真结果和分析表明OIT具有较好的网络平均时延和吞吐性能，能够支持不同的流量模式，且具有较小的设备开销和能耗开销，是一种较好的面向云计算的数据中心网络架构。关键词：云计算，数据中心，光互连，拓扑，网络仿真论文类型：应用基础研究类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTCloudcomputinghasrisenasanewcomputingmodelinaveryshorttime.InordertoprovideITresourc

8、esinanefficient,flexibleandpay-as-you-goway,cloudcomputingintegratessuchphysicalresourcesascomputingandstorage