Transcript 由實驗結果分析所得出的結論

《 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
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。
Common data center topology
Internet
Core
Aggregation
Access
Data Center
Layer-3 router
Layer-2/3 switch
Layer-2 switch
Servers
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。
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
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
Fat-Tree Topology
• 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。
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
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,
路由演算法
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。
路由演算法
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。
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。