基于多服务商的数据中心网络性能监测系统的研究与设计

摘要

随着网络业务的不断发展，Internet上出现了大量的网络数据中心。这些数据中心为不同的公司、企事业单位提供服务器业务托管和网络接入等各种服务。一些网络信息公司其至拥有自己独立的大型数据中心。数据中心成为网络上数据流量的集散地，承担了大量网络信息的交互。 网络服务商（ISP）的物理网络为数据中心网络信息的传输提供了实体的保证，但由于各个网络服务商的差异性，包括地区的差异性、物理网络的差异性、承载流量的差异性等等因素导致服务商网络传输性能的差异，并且该差异具有动态变化的特征。一些数据中心为了保证网络数据传输服务的稳定、可靠和高效往往同时中请多个网络服务商为其提供网络传输服务。特别在国外，数据中心对ISP拥有更多的选择。 但在多服务商的环境下，仍然可能出现局部线路的负荷过重，局部线路空闲的状况。这种状况影响了整体的传输性能。为了使数据中心整体的传输性能最优化，需要将总体的传输流量按照传输线路的状况进行动态平衡。鉴于此原因，在数据中心管理中，迫切需要一个能够对每条数据传输线路的传输性能进行实时监测和评价的系统。目前这一需求已成为网络发展的一大研究热点。 本文在对网络数据中心进行大量研究的基础上，针对该环境下的网络性能监测进行了大量分析，希望找到适合该环境的最佳网络性能监测方案，但通过对现有研究成果的分析比较，发现，当前的一些网络性能监测策略及算法都不能完全适应该需求。因此，本论文结合数据中心环境的特点，在现有网络性能监测研究成果的基础上通过研究、改进和创新，采用了合适的策略，设计了一种基于横向的网络性能测量算法，并对监测中的相关算法做了优化。同时对数据中心环境下的监测效率也做了相应研究，选择了最优的方案。最后，本论文以该研究成果为核心设计了一个数据中心网络性能监测系统，并成功实现，为实现改善数据中心整体的网络传输性能解决了关键问题。

目录

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声明

第一章 绪论

1.1 网络性能监测概述

1.2 网络性能监测研究现状

1.2.1 网络性能参数

1.2.2 测量方式

1.2.3 性能参数测量算法

1.2.4 性能参数表示协议

1.2.5 测量效率

1.3 本论文研究工作

1.4 本论文组织

第二章 数据中心环境下的网络性能监测

2.1 数据中心

2.2 数据中心监测环境

2.3 监测实现的分析及准备工作

2.3.1 网络流性能参数的确定

2.3.2 系统测量方式选抒

2.3.3 性能参数表示协议选择

2.3.4 相关程序

2.4 本章小结

第三章 基于数据中心的网络性能监测算法研究

3.1 网络协议结构

3.1.1 OSI参考模型

3.1.2 TCP/IP协议

3.1.3 OSI参考模型与TCP/IP协议的比较

3.2 HTTP/TCP网络流的特征分析

3.2.1 TCP协议

3.2.2 HTTP协议

3.2.3 HTTP/TCP综合分析

3.3 适合数据中心环境的HTTP/TCP网络流性能测量研究

3.3.1 RTT值的测量研究

3.3.2 基于横向的Delay和Jitter值计算

3.3.3 优化的Loss计算策略

3.4 本章小结

第四章 基于数据中心的网络性能监测效率研究

4.1 大流理条件下的监测难点

4.2 大流量条件理的监测效率解决方案研究

4.2.1 Libpcap

4.2.2 Libpcap-mmap

4.2.3 PF_RING

4.3 多种被动抓包方式的比较和测试

4.4 基于测试结果的抓包策略的分析和选择

4.5 本章小结

第五章 系统的设计实现

5.1 系统基本框架

5.1.1 系统实现的硬件基础

5.1.2 系统实现的程序基础

5.2 网络流性能测量算法的实现

5.3 PF_RING策略的应用

5.4 本章小结

第六章 模拟环境搭建及系统测试验证

6.1 模拟环境的搭建

6.2 测试方案

6.3 系统性能测试结果及分析

6.4 本章小结

第七章 总结及展望

7.1 本论文工作总结

7.2 本论文的不足

7.3 下一步工作及展望

致谢

参考文献