數據中心的網路互聯結構和流量協同傳輸管理

《數據中心的網路互聯結構和流量協同傳輸管理》作者是郭得科、陳濤、羅來龍、李妍，由清華大學出版社出

內容簡介

本書對數據中心及其網路互聯結構的現狀和發展趨勢進行了深度剖析，深入介紹了一些新型網路互連結構的設計與最佳化方法，力求滿足數據中心網路的高頻寬、高容錯、高可擴展性等方面的需求，並通過引入數據中心內關聯性流量的協同傳輸機制，實現對數據中心現有傳輸能力的高效利用。 本書可用作高等學校計算機專業、軟體工程專業、信息系統工程專業以及其他相近專業的教材或教學參考書，也可供這些專業的研究人員和工程技術人員閱讀。

目錄

第1部分基礎知識

第1章數據中心簡介

1.1起源與發展

1.1.1數據中心的概念及分類

1.1.2雲計算對數據中心的需求

1.1.3大數據對數據中心的需求

1.1.4新一代數據中心的發展

1.2數據中心的套用領域

1.2.1基於數據中心的網路化存儲

1.2.2基於數據中心的網路化計算

1.2.3基於數據中心的大數據套用

1.3數據中心網路面臨的挑戰

1.3.1功能可靈活定製的數據中心網路

1.3.2橫向可擴展的數據中心網路

1.3.3數據中心網路資源的高效復用

1.3.4數據中心的網路虛擬化

1.3.5關聯性流量的協同傳輸問題

1.3.6數據中心網路能耗的協同控制

參考文獻

第2章數據中心網路互聯結構的研究現狀

2.1引言

2.2以交換機為核心的網路互聯結構

2.2.1樹型互聯結構

2.2.2扁平化互聯結構

2.2.3光交換互聯結構

2.3以伺服器為核心的網路互聯結構

2.3.1基於複合圖的互聯結構

2.3.2基於非複合圖的互聯結構

2.4模組化數據中心的互聯結構

2.4.1模組內的互聯結構

2.4.2模組間的互聯結構

2.5隨機型數據中心的網路互聯結構

2.5.1基於小世界模型的數據中心互聯結構

2.5.2基於隨機正則圖的數據中心互聯結構

2.5.3基於無標度網路的數據中心互聯結構

2.6無線數據中心的網路互聯結構

2.6.1基於60GHz通信技術的混合互聯結構

2.6.2基於60GHz通信技術的全無線互聯結構

2.6.3基於自由空間通信技術的互聯結構

2.6.4基於可見光通信的互聯結構

2.7互聯結構設計方法的演進和趨勢

2.7.1數據中心互聯結構設計方法的演進

2.7.2數據中心網路互聯結構的發展趨勢

參考文獻第2部分數據中心的新型網路互聯結構

第3章以伺服器為核心的數據中心互聯結構HCN

3.1引言

3.2HCN互聯結構

3.2.1複合圖的基本理論

3.2.2HCN互聯結構的構建方法

3.3BCN互聯結構

3.3.1BCN互聯結構的描述

3.3.2BCN互聯結構的構建方法

3.4BCN互聯結構的路由機制

3.4.1單播通信的單路徑路由

3.4.2單播通信的多路徑路由

3.4.3容錯路由模式

3.5性能評估

3.5.1網路規模

3.5.2網路直徑和節點度

3.5.3連通性和路由路徑多樣性

3.5.4路徑長度

3.6相關討論

3.6.1擴展至多連線埠伺服器

3.6.2位置關聯的任務部署

3.6.3伺服器路由的影響

參考文獻

第4章模組化數據中心互聯結構DCube

4.1引言

4.2DCube互聯結構

4.2.1DCube互聯結構的設計思想

4.2.2HDCube互聯結構

4.2.3MDCube互聯結構

4.3DCube的單播單徑路由

4.3.1HDCube的單路徑路由方法

4.3.2MDCube的單路徑路由方法

4.4DCube的單播多徑路由及組播傳輸

4.4.1HDCube的多路徑路由方法

4.4.2MDCube的多路徑路由方法

4.4.3組播傳輸的速率提升

4.5性能評估

4.5.1單播和組播的傳輸加速能力

4.5.2聚合瓶頸吞吐量

4.5.3成本與布線複雜度的量化比較

4.5.4評估小結

4.6相關問題討論

4.6.1任務的局部性部署

4.6.2伺服器配備更多的NIC連線埠

4.6.3伺服器參與路由決策的影響

參考文獻

第5章數據中心的混合互聯結構R3

5.1引言

5.2混合互聯結構的設計方法

5.2.1混合互聯結構概述

5.2.2R3：基於複合圖的互聯結構

5.2.3混合互聯結構數據中心的部署策略

5.3R3的路由方法

5.3.1基於邊著色的標識符分配方法

5.3.2基於標識符的路由方法

5.4R3的拓撲最佳化

5.4.1R3結構設計的影響因素

5.4.2R3拓撲最佳化策略

5.5R3的規模漸進擴展問題

5.5.1現有單元簇中添加節點

5.5.2額外添加新的單元簇

5.6性能評估

5.6.1路由方法的時間開銷

5.6.2布線成本比較

5.6.3網路性能比較

5.6.4相關問題討論

參考文獻

第6章基於可見光通信的數據中心無線互聯結構

6.1問題背景

6.1.1研究動機

6.1.2相關工作

6.2無線互聯結構VLCcube的設計

6.2.1數據中心內引入VLC鏈路的可行性

6.2.2VLC信號的干擾問題

6.2.3VLCcube互聯結構設計

6.3VLCcube的路由設計和流調度策略

6.3.1VLCcube中的混合路由算法

6.3.2數據流調度問題的建模

6.3.3數據流的批量調度方法

6.3.4數據流的線上調度方法

6.4VLCcube的性能評估

6.4.1實驗設定與實驗方法

6.4.2VLCcube的拓撲性質

6.4.3Trace流量下的網路性能

6.4.4Stride2k流量下的網路性能

6.4.5隨機流量下的網路性能

6.4.6擁塞感知的流調度算法評估

6.5相關問題討論

參考文獻第3部分數據中心的流量協同傳輸管理第7章關聯性流量Incast的協同傳輸管理

7.1引言

7.2Incast傳輸的網內數據聚合

7.2.1Incast數據流間網內聚合的可行性分析

7.2.2Incast最小代價樹的建模

7.2.3基於Incast樹的流間數據聚合實現

7.3高效Incast聚合樹的構建

7.3.1Incast樹的構建方法

7.3.2Incast最小代價樹的構造方法

7.3.3傳送端動態行為的處理方法

7.3.4接收端動態行為的處理方法

7.4相關問題討論

7.4.1通用Incast傳輸模式

7.4.2其他數據中心結構下的Incast傳輸模式

7.4.3作業特徵對Incast網內聚合性質的影響

7.5性能評估

7.5.1原型實現

7.5.2數據中心規模對聚合增益的影響

7.5.3Incast傳輸規模對聚合增益的影響

7.5.4聚合率對聚合增益的影響

7.5.5Incast成員分布對聚合增益的影響

參考文獻

第8章關聯性流量Shuffle的協同傳輸管理

8.1引言

8.2Shuffle傳輸網內聚合

8.2.1問題建模

8.2.2Incast聚合樹的構造方法

8.2.3Shuffle聚合子圖的構造方法

8.2.4Shffule聚合子圖的容錯性能

8.3支持數據流網內聚合的可擴展轉發策略

8.3.1通用的轉發模式

8.3.2基於交換機內Bloom濾波的轉發模式

8.3.3基於數據包內Bloom濾波的轉發模式

8.4性能評估

8.4.1原型實現

8.4.2數據中心規模對聚合增益的影響

8.4.3Shuffle傳輸規模對聚合增益的影響

8.4.4聚合率對聚合增益的影響

8.4.5數據包中Bloom濾波的大小

參考文獻

第9章不確定關聯性Incast的協同傳輸管理

9.1引言

9.2不確定性Incast傳輸的網內聚合問題

9.2.1不確定性Incast傳輸問題

9.2.2確定性Incast傳輸中的數據流網內聚合

9.2.3不確定性Incast傳輸中的數據流網內聚合

9.3不確定性Incast傳輸的聚合樹構造方法

9.3.1網內聚合增益的多樣性

9.3.2不確定性Incast傳輸中傳送端的初始化問題

9.3.3不確定性Incast的聚合樹構造方法

9.4性能評估

9.4.1評估方法和實驗設定

9.4.2Incast傳輸規模對聚合增益的影響

9.4.3數據中心規模對聚合增益的影響

9.4.4聚合率對聚合增益的影響

9.4.5Incast成員的分布對聚合增益的影響

9.4.6接收端不確定產生的影響

參考文獻

第10章關聯性流量Multicast的協同傳輸管理

10.1引言

10.2相關工作

10.3不確定性多播問題

10.3.1多播傳輸的觀測結果

10.3.2不確定多播問題的定義

10.3.3混合整數線性規劃建模

10.4MCF的高效構建方法

10.4.1近似構造算法PMCF

10.4.2近似構造算法MMCF

10.5性能評估

10.5.1SDN環境下不確定多播的實現

10.5.2基於小規模實驗的性能評價

10.5.3基於大規模仿真的性能評價

參考文獻