Đồ Án Nghiên cứu, đánh giá và mô hình hóa lưu lượng trong trung tâm dữ liệu dựa trên kết quả phân tích lưu

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
TÓM TẮT ĐỒ ÁN 3
ABSTRACT 3
MỤC LỤC 4
DANH SÁCH HÌNH VẼ 7
DANH SÁCH BẢNG BIỂU 10
DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT 12
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI. 13
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ TRUNG TÂM DỮ LIỆU 14
1.1 Tổng quan về trung tâm dữ liệu. 14
1.1.1 Tầm quan trọng của trung tâm dữ liệu. 14
1.1.2 Trung tâm dữ liệu xanh. 16
1.1.3 Kiến trúc mạng trong trung tâm dữ liệu. 16
1.2 Phân loại trung tâm dữ liệu. 18
1.2.1 Phân loại theo cơ sở hạ tầng. 18
1.2.2 Phân loại theo đối tượng sử dụng. 19
1.2.3 Phân loại theo quy mô trung tâm dữ liệu. 20
1.3 Năng lượng tiêu thụ của các thành phần mạng trong trung tâm dữ liệu. 21
1.3.1 Mô hình công suất của các thiết bị mạng trong trung tâm dữ liệu. 21
1.3.2 Các kỹ thuật tiết kiệm năng lượng trong mạng trung tâm dữ liệu. 27
1.4 Định tuyến trong trung tâm dữ liệu. 30
1.4.1 Định tuyến đơn đường. 31
1.4.2 Định tuyến đa đường. 32
1.5 Kết luận chương. 34
CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU LƯU LƯỢNG TRONG TRUNG TÂM DỮ LIỆU THEO SHORT-SCALE 35
2.1 Tổng quan về mô hình lưu lượng. 35
2.1.1 Tầm quan trọng của mô hình lưu lượng. 35
2.1.2 Các tiêu chuẩn đánh giá của mô hình lưu lượng. 35
2.1.3 Mô tả toán học của lưu lượng. 36
2.2 Đặc điểm của lưu lượng theo short-scale. 37
2.2.1 Thu thập dữ liệu. 37
2.2.2 Phân tích dữ liệu và đánh giá đặc điểm của lưu lượng. 39
2.3 Mô hình lưu lượng cho trung tâm dữ liệu theo short-scale. 48
2.4 Kết luận chương. 49
CHƯƠNG 3 : PHÂN TÍCH LƯU LƯỢNG TRONG TRUNG TÂM DỮ LIỆU THEO LONG-SCALE (DỰA TRÊN SỐ LIỆU ĐO ĐẠC THỰC TẾ TỪ TRUNG TÂM DỮ LIỆU CỦA VIETTEL). 50
3.1 Giới thiệu về DataCenter Viettel 50
3.2 Phân tích dữ liệu Web. 52
3.2.1 Dữ liệu Web của các ngày trong tuần. 52
3.2.2 Mô hình lưu lượng của dữ liệu Web. 54
3.3 Phân tích dữ liệu Video. 59
3.3.1 Dữ liệu Video của các ngày trong tuần. 59
3.3.2 Mô hình lưu lượng của dữ liệu Video. 60
3.4 Phân tích dữ liệu Voice. 63
3.4.1 Dữ liệu Voice của các ngày trong tuần. 63
3.4.2 Mô hình lưu lượng của dữ liệu Voice. 65
3.5 Phân tích dữ liệu Aggregation. 66
3.5.1 Dữ liệu Aggregation của các ngày trong tuần. 66
3.5.2 Mô hình lưu lượng của dữ liệu Aggregation. 67
3.6 Kết luận chương. 68
CHƯƠNG 4 : XÂY DỰNG MODULE PHÁT LƯU LƯỢNG SỬ DỤNG D-ITG 69
4.1 Bộ phát lưu lượng D-ITG 69
4.1.1 Đặc trưng của D-ITG 70
4.1.2 Cấu trúc của D-ITG 71
4.1.3 Ưu điểm của D-ITG 73
4.2 Xây dựng module short-scale LogNormal trong D-ITG 73
4.2.1 Lý thuyết phân bố LogNormal 74
4.2.2 Phương hướng xây dựng module LogNormal 76
4.3 Xây dựng module long-scale Logistic trong D-ITG 78
4.3.1 Lý thuyết phân bố Logistic. 78
4.3.2 Phương hướng xây dựng module Logistic. 80
4.4 Kết luận chương. 81
CHƯƠNG 5 : XÂY DỰNG MÔI TRƯỜNG THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 82
5.1 Xây dựng môi trường thử nghiệm 82
5.1.1 Công cụ thực hiện. 82
5.2 Đánh giá kết quả. 94
5.2.1 Đánh giá module lognormal 94
5.2.2 Đánh giá module logistic. 95
5.3 Kết luận chương. 100
KẾT LUẬN ĐỒ ÁN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯƠNG LAI. 101
TÀI LIỆU THAM KHẢO 102

DANH SÁCH HÌNH VẼHình 1.1: Trung tâm dữ liệu. 14
Hình 1.2: Topo của một trung tâm dữ liệu điển hình. 17
Hình 1.3: Kiến trúc FatTree (k=4). 18
Hình 1.4: Đặc tính tiêu thụ năng lượng của switch so với tải 26
Hình 1.5: Định tuyến đơn đường. 32
Hình 1.6: Định tuyến ECMP. 33
Hình 2.1: Tỉ lệ dữ liệu trên ứng dụng ở các switch lớp biên. 37
Hình 2.2: Tỉ lệ lưu lượng Intra-Rack và Extra-Rack. 40
Hình 2.3: CDF của hiệu suất sử dụng link trong mỗi lớp. 42
Hình 2.4: Định nghĩa 1flow 42
Hình 2.5: CDF của số lượng active flow tại switch biên. 43
Hình 2.6: CDF của tốc độ đến của flow tại switch biên. 44
Hình 2.7: CDF của kích thước flow 45
Hình 2.8: CDF của chiều dài flow 45
Hình 2.9: Đặc tính ON/OFF: lưu lượng trong trung tâm dữ liệu theo thời gian. 46
Hình 2.10: CDF của tiến trình tới của packet tại 3 switch của PRV2. 47
Hình 3.1: Alpine 3804 Switch. 51
Hình 3.2: GM-4Xi module. 52
Hình 3.3: Tốc độ trung bình của dữ liệu web nhận được trong các ngày từ 26/10/2011à31/10/2011. 53
Hình 3.4: Tốc độ trung bình của dữ liệu web transmit của các ngày từ 26/10/2011à31/10/2011. 54
Hình 3.5: CDF của phân bố lưu lượng web receive. Hinh vẽ gồm 56
Hình 3.6: CDF của phân bố lưu lượng web transmit . Hinh vẽ gồm 58
Hình 3.7: Link Utilization của dữ liệu video nhận được trong các ngày từ 26/10/2011à31/10/2011. 59
Hình 3.8: Link Utilization của dữ liệu video transmit trong các ngày từ 26/10/2011à31/10/2011. 60
Hình 3.9: CDF của hàm phân bố của dữ liệu video nhận được của các ngày trong tuần từ 26/10/2011à31/10/2011. 62
Hình 3.10: Link Utilization của dữ liệu voice nhận được trong các ngày từ 26/10/2011à31/10/2011. 64
Hình 3.11: Link Utilization của dữ liệu voicetransmit trong các ngày từ 26/10/2011à31/10/2011. 65
Hình 3.12: Link Utilization của dữ liệu Aggregation nhận được trong các ngày từ 26/10/2011à31/10/2011. 66
Hình 3.13: Link Utilization của dữ liệu Aggregationtransmit trong các ngày từ 26/10/2011à31/10/2011. 67
Hình 4.1: Kích thước packet và thời gian giữa 2 lần phát 70
Hình 4.2: Cấu trúc D-ITG 71
Hình 4.3: Khả năng gửi nhiều flow của ITGSend. 72
Hình 4.4: ITGRecv. 72
Hình 4.6: PDF của phân bố log-normal (với µ =0 và σ thay đổi). 75
Hình 4.7: CDF của phân bố lognormal (với µ=0 và σ thay đổi). 76
Hình 4.8: Mối quan hệ giữa phân bố normal và phân bố lognormal 76
Hình 4.9: Các cách xây dựng module lognormal 77
Hình 4.10: PDF của phân bố Logistic. 79
Hình 4.11: CDF của phân bố Logistic. 79
Hình 5.1: Mô hình hoạt động của OpenFlow switch. 84
Hình 5.2: Flow Table Actions. 85
Hình 5.3: Mạng OpenFlow switch với NOX Controller. 91
Hình 5.4: PDF phân bố lognormal theo lý thuyết và thực nghiệm 94
Hình 5.5: So sánh CDF của lognormal lý thuyết và thực nghiệm 94
Hình 5.6: Near Traffic – Lưu lượng chảy qua duy nhất một switch. 95
Hình 5.7:Mid traffic - Lưu lượng chảy trong một pod. 96
Hình 5.8: Far traffic - Lưu lượng chảy giữa hai pod khác nhau. 96
Hình 5.9: CDF của lưu lượng thực nghiệm của Near Traffic (h1-h2), k=4. 97
Hình 5.10: CDF của lưu lượng thực nghiệm của Near Traffic (h1-h2), k=4. 98
Hình 5.11: CDF của lưu lượng thực nghiệm của Near Traffic (h1-h2), k=4. 98