云数据中心网络的QoS保障方法研究

Cloud computing is a hot issue in the development of IT industry. As the infrastructure of cloud computing, network is the core component, but also the bottleneck of cloud computing. This project is aiming to meet different QoS requirements through the optimization of the data center network, according to the characteristics of both the public and private cloud data center network: In private cloud, QoS is guaranteed both on the network side which guarantee the low delay of light load and high throughput of heavy load based on path isolation and dynamic path allocation, and host side which proposes a new protocol stack architecture which supports multiple transport protocols and is able to flexibly configure and reconfigure the transmission protocol based on the QoS requirements of the application. In the public cloud to provide tenants-level QoS guarantee, the design is based on the multi-path bandwidth guarantee method and multi-token bucket technology to carry out the multi-path of the speed limit and the dynamic rate adjustment. The research product will lay a necessary theoretical basis for the design of network cloud data center. The optimized cloud data center network will better satisfy the QoS requirements of network applications and cloud tenants, optimize the user experience, improve the utilization rate of the data center network, as well as reduce the cost of cloud computing platform operation.

云计算是当今IT业发展的热点，数据中心网络是云计算的核心基础设施，也是云计算的性能瓶颈。本项目分别针对公有云数据中心和私有云数据中心的特点和需求，研究其数据中心网络的优化方法以提供云计算的QoS保障：在私有云中提供流级别的QoS保障，在网络侧提出基于路径隔离与动态路径划分的方法，同时满足大流的吞吐量与小流的延时要求，在主机端提出支持多传输协议并存的新型协议栈架构，该架构可以根据应用程序的QoS需求对传输协议进行灵活配置与重组；在公有云中提供租户级别的QoS保障，设计基于多路径的带宽保障方法，提出多令牌桶技术进行多路径的限速以及动态速率调整。本项目的研究工作将为云数据中心网络的设计奠定必要的理论基础，优化后的云数据中心网络可以满足网络应用程序以及云租户的QoS 需求，优化用户体验，充分提高数据中心网络的利用率，降低云计算平台运营成本。

云计算是当今IT业发展的热点，数据中心网络是云计算的核心基础设施，也是云计算的性能瓶颈。本项目分别针对公有云数据中心和私有云数据中心的特点和需求，研究其数据中心网络的优化方法以提供云计算的QoS保障，并针对数据中心分布式管理趋势，面向基于区块链的数据中心，研究其资源管理方法。.本项目主要创新性成果如下：. （1）面向私有云数据中心，在网络侧提出基于路径隔离与动态路径划分的方法，在主机端提出支持多传输协议并存的新型协议栈架构，实现私有云中流级别的QoS保障。.（2）面向公有云数据中心，提出基于多路径的带宽保障方法，进行多路径的限速以及动态速率调整，提出基于任务类型的细粒度任务资源管控算法，提高公有云资源利用效率，以在公有云中实现租户级别的QoS保障。.（3）面向基于区块链的数据中心，在全节点端，提出低能耗区块链共识协议，减少协议资源占用比例；在轻节点端，提出低开销支付验证方法以解决其资源不足问题。.（4）基于优化后的公有云、私有云及基于区块链的分布式云三类平台，分别设计实现了欺诈交易检测、低能耗LGV工作负载云端处理、电力数据资产化及交易系统等多种新型云数据中心应用。.本项目的研究工作为云数据中心网络的设计提供了必要的理论基础，面向不同类型的云数据中心网络，提供QoS保障，满足不同网络应用程序及云租户的QoS 需求，优化用户体验，提高数据中心网络的利用率，降低云计算平台运营成本和可靠性。.基于项目研究成果，项目组在国内外期刊和学术会议发表学术论文12篇（包括Mobicom、IPDPS、EuroSys、SIGKDD 等领域知名国际会议），其中SCI类期刊论文5篇；申请发明专利7项；参与制定IEEE区块链国际标准1项。本项目培养博士研究生1名、 硕士研究生4名，均已顺利毕业。