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《 A Scalable, Commodity Data Center Network Architecture 》

《 A Scalable, Commodity Data Center Network Architecture 》. B98501028 土木四 林冠伯. Abstract. 本文詳盡介紹了如何架構資料中心，並使其有充分頻寬的方法。主要通過改進資料中心的拓撲結構來增加資料傳輸的頻寬。. Background. 主要瓶頸就是 內部節點 的頻寬。 應用必須與遠端節點交換資訊來進行本地計算。 單一網頁的檢索可能需要與數百個獨立運行的子服務進行協調和溝通 架構 DataCenter 兩種主流方式 利用特殊的 硬體 和 通信協議 使節點有較高的 bandwidth

niyati
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《 A Scalable, Commodity Data Center Network Architecture 》

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Presentation Transcript

  1. 《 A Scalable, Commodity Data Center Network Architecture 》 B98501028 土木四 林冠伯

  2. Abstract • 本文詳盡介紹了如何架構資料中心，並使其有充分頻寬的方法。主要通過改進資料中心的拓撲結構來增加資料傳輸的頻寬。

  3. Background • 主要瓶頸就是內部節點的頻寬。 • 應用必須與遠端節點交換資訊來進行本地計算。 • 單一網頁的檢索可能需要與數百個獨立運行的子服務進行協調和溝通 • 架構 DataCenter 兩種主流方式 • 利用特殊的硬體和通信協議使節點有較高的bandwidth 缺點:昂貴且不相容TCP/IP協議 • 利用一般switch和router互連電腦 優點:相容TCP/IP，不需要修改應用程式、作業系統、硬件。 缺點:成本成指數型增加。

  4. Internet Layer-3 router Core Aggregation Layer-2/3 switch Access Layer-2 switch Servers Common data center topology Data Center

  5. Oversubscribed • 連接同一個physical switch may be communicate at full bandwidth. • 不同switch間的兩個nodes通信，多層網路結構會嚴重限制有效的通信頻寬。 • 頻寬將由通信層次結構的root node 限制。

  6. 設計電腦網路考慮的三個因素 • 1.可擴展的互連帶寬 • 2.較低的成本 • 商用switch • 3.相容性。 • Tcp/ip

  7. Clos Network / Fat tree • 由較小的商用交換機所構成的大規模通信網路稱為Clos Network

  8. Fat-Tree Topology

  9. 在Fat-tree中，有(k/2)^2個核心交換機。每個核心交換機擁有1埠連接到每個k端交換機。每一核心交換機的第i個埠連接到pod i 。以保證每個pod中aggregation層的相鄰埠以k/2的跨距連接到核心交換機。

  10. 網路結構和演算法 • 1.不同的pod中的任意兩個主機有k^2/2個最短路徑 • 2. 信息到達時間的交錯，一個核心交換機的子網有可能被選為多個pod連接的媒介 • 3.擴展這種網路需要的IP位址首碼數目成指數增長 • 啟發：要求交換機能夠識別、處理資料流程，使之能夠平穩傳送

  11. 定址 1.每個pod 中的交換機有給定的形式10.pod.switch.1 2.規定核心交換機的地址形式為10.k..j.i 3.主機的位址緊跟它所連接的交換機的位址，因而主機具有如下形式：10.pod.switch.ID,

  12. 路由演算法

  13. 兩級查找實施 • 當使用Figure 5.的路由表時，一個資料包的目的地址匹配左邊的項10.2.0.X和右邊的項X.X.X.3, 該資料包的正確轉發埠是0。

  14. 路由演算法

  15. 由實驗結果分析所得出的結論 • 實驗結果：正與所預期的一樣，對任何pod間的通信傳輸模式，傳統的樹結構使到核心交換機的連結飽和，並且對所有的主機只達到理想頻寬的28%;而兩級表交換機對隨機通信模式達到了75%的理想對分頻寬。因而，新的網路拓撲結構比傳統的結構好得多。

  16. 由實驗結果分析所得出的結論 • 結論：頻寬是限制大規模電腦集群的主要瓶頸，現存的解決方案主要將昂貴的，非商用的交換機放在網路層次結構的頂部，這樣，高端交換機的埠密度將限制整個電腦網路的規模，同時也付出了很高的成本。本文提供了一種資料中心的通信結構，它利用商用交換機來擴展電腦網路的頻寬。作者基於fat-tree的拓撲結構和當今的網路技術擴展了網路路由，同時使該通信結構與乙太網、IP和TCP相容。因而，本文找到了比現存的解決技術所需成本更低的擴展頻寬的方法。

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