基于端口编址的数据中心网络多播路由方法研究

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信息化时代,云计算技术方兴未艾,促进了数据中心的高速发展。数据中心网络作为云计算的核心通信设施,其规模正在不断扩大。如何存储、传输、计算海量数据信息成为当前数据中心网络的主要任务。数据中心网络中诸多应用都有组通信的要求,多播路由方法直接影响数据中心网络的性能。由于单播通信存在问题,如:网络中存在大量相同的数据包,网络主干负载压力过大,网络拥塞,带宽资源浪费严重等,多播通信受到了社会各界的广泛关注,越来越多的学者提出了适用于数据中心网络不同拓扑结构的多播路由方法。本文主要研究基于端口编址的数据中心网络多播路由方法。当前数据中心网络拓扑结构主要分为两类,一种以交换机为核心,如Fat-tree,一种以服务器为核心,如BCube。本文提出了一种基于端口编址的数据中心网络多播路由算法,借鉴向量网端口编址的思想,将端设备和转发设备的输出端口号作为数据转发的依据,综合考虑多播数据发送节点的负载压力。该算法通过生成一棵多播分布树,最大程度实现数据中心各多播数据接收方到多播数据发送方之间负载均衡,避免存在多播树的部分节点负载压力过大的情况,减少多播数据丢包率,提高多播通信可靠性。传统链路失效情况下多播数据包的恢复方法,大多利用多播树的原有路径重发数据包。该方法通常会造成原路径负载压力过大,增加了数据恢复的失败率。数据中心网络不同于IP网或其他网络,该网络中存在着丰富的冗余链路,通信节点间通常存在多条数据转发路径。本文提出维护一张失效节点恢复映射表,提供查询及定期更新的方法,通过计算该表中节点恢复的最优解,采用一对一的数据恢复方式,进行节点之间的失效恢复,减少了整个链路的失效风险,在最短的时间内实现失效节点的数据传输,完成了多播数据的通信。最后通过各个性能指标的评价,验证端口编址多播路由算法(Port Address Multicast Routing,PAMR)的可行性和有效性。
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