数据中心网络时延测量关键技研究v5.3数据中心网络时延测量关键技术研究v5.3数据中心网络时延测量关键技术研究v5.3数据中心网络时延测量关键技术研究v5.3.doc

摘 要 随着互联网络的发展，信息服务的集约化和专业化使得数据中心已经成为支持网络服务、计算和存储的关键基础设施。对数据中心网络性能进行测量和研究的需求日益增长，已经成为当今网络发展的热点。数据中心网络具有高带宽、低延迟的特点，但是目前的性能测量方法大多针对互联网，不能很好地适应数据中心网络。因此研究针对数据中心网络特性的性能测量方法是未来研究的发展趋势。 本文立足现实需求，从数据中心网络性能测量的发展现状入手，针对在性能测量中服务质量敏感的单向时延测量进行了深入的研究。有损差分聚合模型是一种能够应用在低延迟网络中，高精度、低开销的单向时延测量方法。结合数据中心的特点，采用软件的方式实现该模型，搭建实验环境进行验证，结果表明该模型可以应用在数据中心网络中。在此基础上提出了符合实际环境的，能够测量数据中心网络中任意端到端单向时延的分布式有损差分聚合测量方法，对该方法进行了详细的设计。采用Web Service提供测量服务，具有良好的跨语言性，使用分布式支持后台计算程序，提高大规模计算的效率。在研究和设计成果的基础上，开发验证原型系统，性能测量程序采用接口规范开发，提高了系统的扩展性，运行结果表明系统可以满足实际应用需求。时钟同步是单向时延测量的前提，针对数据中心集中式的特点，比较目前流行的高精度时钟同步协议IEEE 1588和IEEE 802.1AS，提出基于WIFI的802.1AS时钟同步方案，为今后的研究提供了重要的参考价值。 本文通过对有损差分聚合单向时延测量方法的研究，扩展和应用，设计开发出满足实际应用需求的测量原型系统，并提出可行的时钟同步方案，对数据中心网络性能测量的发展具有很好的参考价值和实际应用价值。 关键词：数据中心网络，单向时延测量，有损差分聚合，IEEE 802.1AS Abstract As the Internet developing, the information services are becoming more and more concentrating and professional, and that makes data centers turning into important infrastructural facilities which support network services, computing and storage. The requirement studying and measuring performance of data center network is an urgent need which is the topic of network development. High bandwidth and low latency are characteristics of data center network, but most of the actual performance measurement methods are aimed at internet that are not good at data center network. So studying performance measurement methods fitting into the data center characteristics is a development trend. Beginning with data center network performance measurement’s development status, we studied the one way delay measurement deeply which is the most sensitive index of performance measurement to services based on the reality demand. Lossy Difference Aggregator is a high precision and low cost one way delay measurement method that can be used in a low latency network. Thinking about data center specialty, we use software way to realize that and design a simulation environment to test, the result show that method can be