面向高能物理数据共享网络的网络全局监测与优化关键技术研究

High-energy physics experiments produce massive experimental data every year, and these experimental data need to be transmitted and shared between the various high-energy physical cooperation units to achieve the ultimate goal of physical analysis. The high-speed and stable transmission of high-volume high-energy physics experimental data is the precondition of high energy physics experiments, and directly affect the working process and the final analysis result of high energy physics experimental data, so it is necessary to monitoring and analyze the network performance of high-energy physical cooperation units. Network optimization and control is also necessary. This subject is based on the existing Internet infrastructure and link resources, research on network measurement and network automatic control technology across wide area network, developed a network real-time monitoring platform for high-energy physical data sharing network. At the same time, we use the existing IPv6 link resources to construct high-energy physical data transmission system between high-energy physical cooperation units. According to the network monitoring results, we can select and switch high-energy physical data transmission links. it will improve the efficiency of WAN data transmission, guarantee the reliability of the transmission of high energy physics, and provide network support environment for the high-energy physics data analysis and processing.

高能物理实验每年都会产生海量的实验数据，这些实验数据需要传输、共享到各个高能物理合作单位之间，以实现最终物理分析的目标。大批量高能物理实验数据的高速、稳定传输是高能物理实验开展的前提，并直接影响到高能物理实验数据分析工作的进程和最终结果，因此对高能物理合作单位之间高能物理实验数据共享网络的网络性能实时监测与分析、网络优化与控制的研究是必要的。本课题在已有互联网基础设施和链路资源的基础上，研究跨广域网的网络测量与网络自动控制技术，开发出面向高能物理数据共享网络的全局实时监控平台。同时利用国内已有的链路资源构建高能物理合作单位之间基于IPv6链路的高能物理数据传输系统，根据网络监测结果实现对高能物理数据传输链路的选择和切换，提升广域网数据传输效率，保证高能物理传输的可靠性，为高能物理数据分析和处理提供良好的网络支撑环境。

近年来随着科研活动网络化的趋势越来越明显，高速、高性能科研计算网络成为科研项目必须的基础设施，基于网络进行科研项目或科学实验的协同研究已成为一种必要的科研手段。尤其在高能物理领域，高能物理实验每年都会产生海量的实验数据，这些实验数据需要传输、共享到各个高能物理合作单位之间，以实现最终物理分析的目标。大批量高能物理实验数据的高速、稳定传输是高能物理实验开展的前提，并直接影响到高能物理实验数据分析工作的进程和最终结果，因此对高能物理合作单位之间高能物理实验数据共享网络的网络性能实时监测与分析、网络优化与控制的研究是必要的。本研究提出一种面向高能物理合作单位之间网络性能测量与性能优化方法，首先采用SDN技术及虚拟网络技术在高能物理合作单位之间构建基于SDN架构的高能物理数据共享虚拟专用网，然后采用面向服务的网络性能测量框perfSONAR设计并实现面向高能物理合作单位之间的网络性能监测及可视化平台，探测出高能物理合作单位之间网络性能状况，通过SDN控制器对网格环境中全局网络路径的计算与管理，并结合本研究提出的基于权值优化的最优路径计算方法选择出高能物理合作单位之间任意两个节点之间的最优数据共享路径，通过SDN控制器的下发相应的路径到各个节点的SDN交换机上，实现对数据共享链路切换。测试结果表明本研究提出的方案能提升高能物理合作单位之间数据共享的效率，能够为高能物理网格环境中节点间数据高速、稳定传输提供可靠的保障。