常量度数模块化数据中心网络研究

数据中心网络近年来在多个重要领域得到迅猛发展，也遇到了很多理论和技术难题。本项目从基本理论和实现方法两个角度研究其中的四个基础性科学问题：在服务器的NIC端口数目固定不变的情况下，研究由这类同构服务器互联而成的常量度数正则数据中心网络，使数据中心网络具有无损可扩展性和持续可扩展性；研究常量度数非正则数据中心网络，将渐进可扩展的粒度最低控制到由一个交换机互联多个服务器的基本构造模块，实现常量度数数据中心网络的渐进可扩展性；在常量度数正则数据中心网络的基础上，提出并研究数据中心网络的"结点度数/网络直径"问题，在相同的服务器NIC端口配置和网络直径前提下，构造出规模尽可能大的常量度数最优正则数据中心网络；以常量度数正则数据中心网络为构造模块，将大量这样的模块进一步互联，构造出常量度数模块化数据中心网络，在降低数据中心网络的制造、部署、管理、以及冷却成本的同时，大大提高了其构建和部署的灵活性。

数据中心网络近年来在多个重要领域得到迅猛发展，也遇到了很多理论和技术难题。本项目从基本理论和实现方法两个层次研究其中的四个基础性科学问题：一是在服务器的NIC端口数目固定不变的情况下，采用Compound graph思想提出了由这类同构服务器互联而成的HCN常量度数正则数据中心网络，研究了任意一对服务器之间的单径单播路由机制，提出并实现了任意一对服务器之间的多径平行单播路由机制，使数据中心网络具有无损可扩展性和持续可扩展性；二是研究常量度数非正则数据中心网络，将渐进可扩展的粒度最低控制到由一个交换机互联多个服务器的基本构造模块，实现了常量度数数据中心网络的渐进可扩展性；三是在常量度数正则数据中心网络的基础上，提出并研究了数据中心网络的“结点度数/网络直径”问题，在相同的服务器NIC端口配置和网络直径前提下，构造了规模尽可能大的常量度数最优正则数据中心网络；四是以常量度数正则数据中心网络为构造模块，将大量这样的模块进一步互联，构造出常量度数模块化数据中心网络，在降低数据中心网络的制造、部署、管理、以及冷却成本的同时，大大提高了其构建和部署的灵活性。本项目在完成预期研究任务基础上额外开展了两项研究工作：一是研究了新型数据中心网络的大规模分布式计算框架，设计了一种支持MapReduce的递归层次结构HFN，其可连接的服务器数量比BCube中可连接的服务器数量大大增加，有效满足了一体化信息基础设施对数据中心网络服务器数量不断增长的要求；二是针对非结构化P2P网络资源定位过程中的查询延迟、查准率和查询成本难以同时被优化问题，提出了一种基于副本复制和Bloom Filter技术的P2P概率路由算法DCBF，提高了网络中绝大多数节点能够感知副本成员资格信息的效率，大大降低了各个节点的查询代价，提高了查询路由到目标节点的概率。本项目于2011年1月启动，经过三年潜心研究，共申请专利2项，发表（录用）学术论文16篇，其中CCF推荐A类国际会议IEEE INFOCOM 论文2篇，SCI检索论文4篇，EI检索论文12篇，国际期刊4篇。综上，本项目完成了预期的研究内容和技术指标，取得了丰硕的研究成果。