數據中心網絡流量特性及光交換應用前景 閆付龍 畢嚴先 潘必韜 9787563572472 【台灣高等教育出版社】

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適讀人群 ：大中專教材
雲應用、大數據、物聯網正在大量增加數據中心內的流量，對數據中心網路(DCN)在連接性、帶寬、時延、成本和能耗等方面提出了嚴苛的要求。為了滿足高帶寬、可擴展性和連接性的緊迫要求，DCN必須具有可擴展性，能夠支持按需連接和超過100 Gbit/s數據速率的伺服器運行。在當前的多層電交換DCN架構中擴展伺服器數量(>10 000)和數據速率(>100 Gbit/s)會導致固有的大延遲，並且大量的光模塊會導致高成本和功耗。此外，可以在光域中解決DCN的面臨的問題。由於光電路交換(OCS)的毫秒級配置時間較慢，因此可以採用快速光交換(FOS)。然而，光交換機多跳連接的低效率以及FOS缺乏光緩存限制了基於FOS的光網路架構的實際部署。

內容簡介
為了滿足高帶 寬、可 擴 展 性 和 連 接 性 的 需 求，數 據 中 心 網 絡 必 須 支 持 按 需 連 接 和 超 過100Gbit/s的數據速率。快速光交換提供了一種解決方案，通過採集和分析雲網路超大規模數據中心的流量分佈和流量矩陣，得到了宏觀和微觀流量特徵。實驗結果表明，通過將大象流切換到光交換鏈路，可以降低網路延遲。為了克服高性能計算架構中光緩存缺失的問題，本書提出了基於快速流控制的 FOS的 HFOSL 架構，並對其拓撲結構、路由演算法、功耗和成本模型進行了分析。
針對當前廣泛採用的失敗重傳調度機制導致的高負載下網路吞吐量低下的問題，本書提出
了基於動態緩存狀態矩陣分解的無衝突調度機制，顯著提高了調度性能。此外，本書提出了基於微緩存的光交換結構 MFOS和流公平隊列調度演算法，提升了網路調度性能，並通過模擬實驗驗證了 MFOS支持帶寬確保機制和延遲確保機制。最後，本書分析了光電路交換在池化場景中的應用及其優勢。

作者簡介
閆付龍，博士。2019年博士畢業於荷蘭埃因霍溫理工大學（TU/e），隨後在TU/e從事博士后工作研究，現為阿里巴巴集團博士后研究員。主要研究方向為高性能交換網路和數據中心網路，設計的平坦光交換數據中心架構OPSquare及負載均衡演算法LPB在下一代數據中心網路有著重要的應用前景。在JLT，JOCN，PJ，PTL等國際頂級光通信期刊發表SCI論文20餘篇；在國際光通信旗艦會議OFC，ECOC作報告8次；主持省部級項目三項，已出版專著一部，擁有已授權專利3項。

精彩書摘
為了達到預期的網路性能，本書提出了一種基於微緩存的FOS結構(MFOS) MFOS採用流公平隊列(FairFlow Queue，FFQ)調度演算法來解決光包的傳輸問題 模擬結果表明，MFOS提高了傳統基於FOS的DCN的性能，並實現了帶寬確保機制 此外，理論分析和模擬驗證了基於MFOS的DCN 支持帶寬確保機制和延遲確保機制 OCS也被用來支持池化網路設計，若要獲得令人滿意的網路性能，必須開發新技術以保證3μs的 RTT 本書詳細地研究電交換機 PE(PCIewithethernetswitches)解決方案和光電路交換PO(PCIeoveroptical)解決方案，並在 PCIegen4協議下進行了定量比較 結果表明，PO 解決方案的RTT滿足RTT約束 此外，PO解決方案的應用完成時間和功耗均優於PE解決方案