数据中心网络拓扑探讨_丁泽柳

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1、ZTETECHNOLOGYJOURNAL数据中心网络拓扑探讨丁泽柳专题数据中心网络拓扑探讨Data-CentersNetworkTopologies中图分类号：TN915.1文献标志码：A文章编号：1009-6868(2012)04-0007-004丁泽柳/DINGZeliu(国防科技大学信息系统与管理学院，湖南长沙410073)摘要：文章认为数据中心网络的拓扑结构确定其硬件设备的选取标准、设备之间(SchoolofInformationSystemsand的协同和互联方式、以及数据中心的运行和维护机制。针对各种新的服务需求对Management,NationalUniversi

2、tyofDefenseTechnology,Changsha410073,China)数据中心网络提出的更高的结构性要求，业界提出了一些新的数据中心网络拓扑结构。文章介绍并分析了这些拓扑结构，主要有改进树形结构(如Fat-tree、VL2)、递归层次结构(如DCell、FiConn、BCube)、能量比例结构、矩阵结构。关键词：数据中心网络；拓扑结构；云计算Abstract:Thetopologyofadata-centernetwork(DCN)determineswhichdevicestandardsareused,howdevicescooperateandinterco

3、nnect,andwhichOAM以及这些设备之间的协同和互联方mechanismsareusedinthedata-center.Diverseservicesrequireimproved式，进一步确定数据中心本身的运行topologicalperformance.Tothisend,weproposeimprovedtreetopologies,suchas和维护。研究数据中心网络拓扑结Fat-treeandVL2;recursivelyhierarchicaltopologies,suchasDCell,FiConn,andBCube;energypercentageto

4、pologies;andmatrixtopologies.构的意义主要体现在上层应用的运行质量、数据中心的建设成本和运行Keywords:datacenternetworking;topology;cloudcomputing能耗两个方面。(1)拓扑结构设计决定上层应用的运行质量数据中心网络拓扑结构设计给出数据中心各服务器之间的连接关据中心网络是指数据中心的网数据中心网络的议题。IEEE和ACM系，即任意两个服务器之间所有链路数络基础设施，它通过高速的链的诸多国际权威期刊(如IEEE和中间节点的连接顺序，从而确定服路和交换机连接着大量的服务器[1]。ComputinginScie

5、nceandEngineering、务器间通信的路由方式。数据中心数据中心网络是基于服务器之间及IEEETransactionsonParalleland网络拓扑结构还直接影响着服务器时可靠的通信来发挥作用的，其作用DistributedSystems、IEEE/ACM间通信的容错和整个网络的拥塞控是为数据中心的一切应用和服务提TransactionsonNetworking等)经常刊登制。因为无论采取冗余、自适应路供数据存储、分析、处理和计算的物数据中心网络的相关学术文章。麻由、窗口速率控制或其他容错和拥塞理平台。数据中心网络是数据中心省理工大学、斯坦福大学、加州大学控制方法，

6、都需要根据网络拓扑结构硬件部分的核心基础构成，它的拓扑伯克利分校、俄亥俄州立大学、麦吉所确定的节点连接关系传递控制信结构给出了数据中心中所有交换机尔大学、清华大学、微软研究院等全息。数据中心的上层应用，如GFS[4]、和服务器的连接关系，决定数据中心球著名大学及研究机构成立了专门HDFS[5]、Bigtable[6]、Dynamo[7]、Dryad[8]等的具体组织形式。的研究组，开展对数据中心网络的研等，都以并行和分布式的形式在数据作为数据中心与云计算技术的究。同时，谷歌、亚马逊、微软等公司中心网络上通过大量服务器间的协硬件支撑，数据中心网络已迅速成为也从未停止对数据中心网络的

7、研究同通信来实现。这些服务器之间通学术界研究的热点。近年来，计算机工作[2-3]。信的路由、容错和拥塞控制则决定上方向的国际顶级学术会议(如OSDI、层应用的运行质量，包括服务时间、ISCA、SIGCOMM、SIGMOD、INFOCOM、1研究数据中心网络拓扑处理数据的吞吐量等。而这些又决ICDCS、HPDC、SOSP等)都设立了关于结构的意义定网络服务运营商能否在单位时间数据中心网络拓扑结构确定组内为更多的用户提供满意的服务，获基金项目：国家自然科学基金项目(61170284、