【摘 要】
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在信息时代,随着网络用户及网络需求的飞速增长,数据中心业务海量增长,网络一旦发生故障将会导致不可估量的业务损失,中断时间越长,损失越严重,因此,数据中心网络连接故障的快速恢复技术成为研究热点。现有基于SDN架构下链路故障恢复技术都需要控制信号来驱动SDN交换机恢复故障,需要至少两次南向接口通信,使得系统发现和恢复链路故障时间过长。而基于数据信号驱动系统恢复链路故障的方法,节省了南向接口通信时间。现
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在信息时代,随着网络用户及网络需求的飞速增长,数据中心业务海量增长,网络一旦发生故障将会导致不可估量的业务损失,中断时间越长,损失越严重,因此,数据中心网络连接故障的快速恢复技术成为研究热点。现有基于SDN架构下链路故障恢复技术都需要控制信号来驱动SDN交换机恢复故障,需要至少两次南向接口通信,使得系统发现和恢复链路故障时间过长。而基于数据信号驱动系统恢复链路故障的方法,节省了南向接口通信时间。现有方法Blink,是基于数据驱动的,然而,Blink具有恢复时间长,鲁棒性差,不适用于数据中心网络等关键问题,因此,本文深入研究基于数据驱动的数据平面连接快速恢复机制,提出AB(Adaptive Blink),实现了时间性能突出,鲁棒性强,适用于数据中心的故障检测恢复系统。本文的主要研究工作及创新点如下:1.研究了数据平面连接快速恢复机理与方法,针对数据驱动连接恢复时间性能问题,首先找到故障恢复机制的关键参数RTO值,通过研读Linux内核TCP代码,找到限制系统时间性能参数TCP_RTO_MIN,然后,通过修改内核参数的方法来实现连接恢复加速,增加时间性能。针对数据驱动连接恢复鲁棒性问题,本文提出动态时间滑动窗口方案,使得AB能够在网络时延抖动的情况下保持系统功能的正常运行。2.研究了基于P4的数据平面连接快速恢复系统设计与实现,基于P4语言,完成AB的设计与实现,尤其是动态时间滑动窗口的设计与实现,同时,利用修改网络协议栈的方法配合动态窗口的实现。设计并实现了AB的应用网络,分布式云数据中心网络,在该网络中AB会扮演不同的角色,域内AB和网络边缘AB,分别在其上部署ECMP负载均衡策略,和Vx LAN技术,且提出了基于P4的新的ECMP规则,并基于P4语言实现修改后的ECMP和Vx LAN技术。3.搭建了实验平台对所提方法AB进行验证,通过部署仿真平台、实验环境,分析了AB时间性能与发包时间间隔,监控流数量之间的关系。提出并验证AB恢复的准确性模型,最后,验证了AB能够在复杂的网络环境下的鲁棒性。实验结果表明,AB的时间性能突出,故障恢复时间达到30ms,满足数据中心对故障恢复时间的要求50ms,同时AB具有很好的鲁棒性,能够在网络抖动时保持系统功能的正常运行。
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