大规模数据中心的带宽分配关键技术研究

Bandwidth allocation has become an urgent problem to be resolved in large-scale data centers. This problem directly affects the efficiency of data center resource utilization and the performance of applications. However, in large-scale data center environments, the bandwidth allocation strategy is hard to perform in an "on-demand, flexible, efficient, performance guaranteed" way. Even though much theoretical work and applications have been proposed recently, the research still lies in the primary stage, and several key technologies are soliciting deep discussion and solutions. .In this project, we will first design a decoupled abstraction model that can sense the temporal and spatial variation of bandwidth resources, and accordingly build a large-scale bandwidth resource pool. Next, in the intra-datacenter network, we mainly focus on the global coordinated bandwidth allocation in a multi-user or multi-application environment. Finally, we conduct the research on how to design a cost-efficient allocation strategy for the inter-datacenter bandwidth. For the residual inter-datacenter bandwidth, we further design a new type of network service model with the aim of fully utilizing the bandwidth resources, and on the basis of such novel service model, we design efficient algorithms of service request allocation, bandwidth pricing and bandwidth allocation, to ensure the performance of the users' applications. By combining the above research contents, we thereby acquiring the innovative technologies of bandwidth allocation in large-scale data centers.

带宽分配已成为大规模数据中心中一个迫切需要解决的问题。这个问题直接影响数据中心资源利用以及应用性能。然而，在大规模数据中心环境下，“按需的、灵活的、高效的、可保障的”带宽分配策略依然难以进行。虽然，该领域相关理论研究成果与应用成果相继提出，但其研究仍处于起步阶段，若干关键技术问题亟待深入的探讨与解决。.本项目拟首先设计一个无耦合的、时空变化感知的带宽资源抽象模型，以构建大规模带宽共享资源池；其次，针对数据中心内的网络，重点研究面向多用户多应用的协同统一带宽分配问题，以实现弹性灵活的带宽共享；最后，研究如何设计网络成本最小化的数据中心间带宽分配算法，进一步针对残余的数据中心间带宽，设计新型的网络服务模型以实现资源的充分利用，并在此基础上研究高效的服务请求分配、带宽定价及带宽分配算法，以保障应用的性能。最终通过以上内容的有效融合，形成具有自主知识产权的大规模数据中心带宽分配关键技术。

数据中心已经发展成为互联网信息化建设的基础设施。随着互联网和计算机技术的发展，运行于数据中心之上的应用和服务也越来越多。如何在这些应用或服务间进行带宽分配，对资源效用和应用性能十分重要。虽然近年来该领域有许多工作被提出，但是它们还不够成熟且面临众多挑战。..本项目研究内容主要围绕资源抽象模型、数据中心内网络带宽分配、数据中心间的网络带宽分配这三个方面。在资源抽象模型层面，重点针对如何将数据中心内和数据中心间的网络带宽资源池化展开研究。在数据中心内的层面，重点研究带宽分配及流量优化等问题，以实现弹性灵活且性能可保障的资源共享。在数据中心间，重点研究以低成本和高性能为目标的带宽分配和流量调优技术。..具体创新成果包括：虚拟链路组VLG及弹性虚拟集群EVC资源抽象模型；协同统一的带宽管理；不同场景下的流束调度机制；定价感知的流调度；端点放置和流束调度联合优化框架；数据中心间的网络即服务模型；分布式带宽分配与路径选择算法；面向跨数据中心的数据分析应用及分布式流处理应用的网络优化技术。..在本项目的支撑下，目前录用及发表文章93篇，