基于OBS網(wǎng)絡(luò)的光子網(wǎng)格體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、高性能計(jì)算應(yīng)用需求的迅速發(fā)展使得網(wǎng)格計(jì)算的概念應(yīng)運(yùn)而生。網(wǎng)格計(jì)算可以將地理上分布、系統(tǒng)異構(gòu)的各種高性能計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、大型檢索存儲(chǔ)系統(tǒng)和可視化、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)等，通過(guò)高速互連網(wǎng)絡(luò)連接并集成起來(lái)，以此來(lái)共同解決大型應(yīng)用的計(jì)算問(wèn)題。隨著網(wǎng)格概念的不斷擴(kuò)充，新的網(wǎng)格應(yīng)用不斷被提出，例如媒體編輯、虛擬現(xiàn)實(shí)等，而網(wǎng)格業(yè)務(wù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)性能提出了更高的要求。 全光網(wǎng)絡(luò)成為未來(lái)網(wǎng)格發(fā)展必然的承載體。光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)作為下一代光網(wǎng)絡(luò)的有力競(jìng)爭(zhēng)者，其突

2、發(fā)組幀以及傳輸與控制分離的特性使得光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)格體系有天然的契合。然而，如何在OBS網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上構(gòu)筑集成模型的光子網(wǎng)格體系、以及如何實(shí)現(xiàn)其中的信息服務(wù)與資源管理都沒(méi)有深入的研究。為此，本論文在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)之上，對(duì)上述課題進(jìn)行了初步研究。具體可以總結(jié)如下： 1)針對(duì)部分學(xué)者提出使用“Anycast”機(jī)制、并基于JET-OBS網(wǎng)絡(luò)建立光子網(wǎng)格，本論文認(rèn)為基于Anycast由于沒(méi)有具體的信息服務(wù)機(jī)制整體顯得無(wú)序，這就使得在

3、大范圍跨度下可能出現(xiàn)嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。本論文提出了分層的分布式網(wǎng)格信息服務(wù)機(jī)制。該體系下，用于信息服務(wù)的服務(wù)器被分為兩層：GRNS和BGRNS，而對(duì)應(yīng)的提出了子域、域、以及核心域的概念。每一個(gè)服務(wù)器都會(huì)獲得對(duì)應(yīng)范圍內(nèi)的服務(wù)資源分布信息，并擁有自身的處理能力，應(yīng)答網(wǎng)格用戶提出的資源請(qǐng)求。而在資源發(fā)現(xiàn)機(jī)制上，分布式信息服務(wù)可以提供單向的資源預(yù)約與雙向的資源預(yù)約，對(duì)應(yīng)到OBS網(wǎng)絡(luò)的單向資源預(yù)約與雙向資源預(yù)約上。 2)針對(duì)分布式信息服務(wù)機(jī)

4、制，本論文提出了基于分布式WR-OBS網(wǎng)絡(luò)的光子網(wǎng)格體系。該體系下實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器與節(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)以及控制信令的對(duì)應(yīng)，并給出了光子網(wǎng)格體系的工作流程。仿真結(jié)果顯示，雙向的資源預(yù)約在資源預(yù)約成功率上占優(yōu)，而網(wǎng)格中目的節(jié)點(diǎn)的不確定，使得在平均時(shí)延上也體現(xiàn)出新的特性，單向資源預(yù)約不再占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。 3)針對(duì)逐個(gè)的資源預(yù)約，本論文提出了批量資源調(diào)度算法。在批量調(diào)度過(guò)程中，一方面，可以先為被調(diào)度的任務(wù)群首先尋找最匹配的網(wǎng)格服務(wù)資源，尋求最大化的服

5、務(wù)資源利用程度，然后再使用主動(dòng)式波長(zhǎng)調(diào)度算法，盡量避免網(wǎng)絡(luò)中的擁塞；另一方面，也可以基于網(wǎng)絡(luò)流量工程，優(yōu)先將網(wǎng)格任務(wù)群調(diào)度到網(wǎng)絡(luò)較為空閑的節(jié)點(diǎn)中，使得任務(wù)獲得合適的網(wǎng)格資源。仿真結(jié)果顯示，這兩種調(diào)度算法在引入額外時(shí)延的同時(shí)，也進(jìn)一步改善了網(wǎng)格環(huán)境中的資源利用率。在此基礎(chǔ)上，本論文對(duì)QoS機(jī)制進(jìn)行了仿真。 4)光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)中的突發(fā)組裝與延遲預(yù)約引入了延遲損傷與關(guān)聯(lián)增益等TCP傳輸?shù)男绿匦?，這使得OBS網(wǎng)絡(luò)中的TCP傳輸性能成為重