无线数据中心网络架构设计与传输优化研究

目 录

第1章 引言 1
1.1 研究背景 1
1.1.1 数据中心基本概念 1
1.1.2 数据中心网络架构类型 2
1.1.3 数据中心网络流量特征 3
1.1.4 数据中心网络虚拟化应用 3
1.2 研究内容与面临的主要挑战 4
1.2.1 无线数据中心网络的架构设计 4
1.2.2 无线数据中心网络的流量调度 5
1.2.3 无线数据中心网络的虚拟机迁移与通信 6
1.3 研究的主要贡献 7
1.4 研究框架 9
第2章 研究现状与相关工作 11
2.1 数据中心网络的体系架构 11
2.1.1 传统有线数据中心网络架构 11
2.1.2 新型无线数据中心网络架构 14
2.2 数据中心网络的流量调度 17
2.2.1 传统有线数据中心网络 17
2.2.2 无线数据中心网络 18
2.3 数据中心网络的虚拟机迁移与通信 19
2.3.1 虚拟机迁移 19
2.3.2 虚拟机通信 20
第3章 无线数据中心网络的新型架构 22
3.1 概述 22
3.2 Diamond 系统架构 24
3.2.1 系统概述 24
3.2.2 关键技术 25
3.2.3 基于3D环状反射的拓扑设计 26
3.2.4 机架与反射板的部署 28
3.3 关键无线技术 29
3.3.1 多重反射技术 29
3.3.2 精确反射技术 33
3.3.3 热点消除技术 36
3.4 基于动态拓扑的架构路由设计 40
3.4.1 整体方案概述 41
3.4.2 有线路由方案 41
3.4.3 机会主义混合路由方案 42
3.4.4 容错处理 43
3.5 基于桶模块的架构扩展设计 43
3.5.1 基于桶模块的拓扑结构设计 44
3.5.2 有线路由方案设计 45
3.5.3 混合路由方案设计 46
3.6 Diamond架构部署与开销评估 48
3.6.1 反射板形状选择 48
3.6.2 虚拟交换机设计 48
3.6.3 机架部署密度 48
3.6.4 布线复杂度 49
3.6.5 散热与维护 49
3.6.6 部署开销 50
3.7 硬件实验台评估 51
3.7.1 实验设置 51
3.7.2 信号反射的实验结果 54
3.7.3 天线收发器对准的实验结果 54
3.7.4 精确反射的实验结果 54
3.8 仿真实验评估 55
3.8.1 仿真设置 55
3.8.2 有线架构与混合架构的传输性能对比 56
3.8.3 负载均衡性能对比 57
3.8.4 基于FSO无线技术的传输性能 58
3.8.5 容错性能评估 58
3.8.6 基于桶模块扩展的架构性能评估 59
3.8.7 无线配置性能评估 60
3.9 小结 61
第4章 无线数据中心网络的混合路由技术 62
4.1 概述 62
4.2 WiRo框架与建模 64
4.2.1 研究动机 64
4.2.2 WiRo调度框架设计 65
4.2.3 无线干扰模型 66
4.2.4 优化问题建模 68
4.2.5 问题分析与分解 69
4.3 混合路由调度分析与设计 70
4.3.1 子问题求解分析 70
4.3.2 WiRS整体求解算法 78
4.4 实验评估 80
4.4.1 60 GHz无线实验台 80
4.4.2 实验设置与评估结果 81
4.4.3 对比分析 83
4.5 小结 87
第5章 无线数据中心网络的虚拟机传输优化 88
5.1 概述 88
5.2 问题建模 90
5.2.1 研究动机 90
5.2.2 虚拟机迁移模型 91
5.2.3 基于动态拓扑的路由模型 92
5.2.4 无线干扰模型 93
5.2.5 虚拟机迁移与通信模型 94
5.2.6 优化问题建模 95
5.3 虚拟机迁移调度分析与设计 96
5.3.1 PDR整体算法设计 96
5.3.2 松弛技术 97
5.3.3 渐进式分解舍入技术 100
5.3.4 近似比组合技术 104
5.3.5 其他场景下的扩展应用 105
5.4 实验评估 106
5.4.1 仿真设置 106
5.4.2 实验结果 107
5.4.3 硬件实验台评估 110
5.5 小结 112
第6章 总结与展望 114
6.1 总结 114
6.2 展望 116
参考文献 118
在学期间发表的学术论文与研究成果 127
致谢 129