Luận Văn Tối ưu hóa năng lượng trong trung tâm dữ liệu sử dụng công nghệ Openflow

LỜI NÓI ĐẦU 1
TÓM TẮT ĐỒ ÁN 3
ABSTRACT 4
MỤC LỤC 5
DANH MỤC HÌNH VẼ 7
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU 9
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 10
MỞ ĐẦU 11
Chương 1. TỔNG QUAN 13
1.1 Tầm quan trọng của trung tâm dữ liệu. 13
1.2 Kiến trúc mạng trung tâm dữ liệu. 15
1.3 Đặc điểm lưu lượng trong trung tâm dữ liệu. 17
1.3.1 Đặc điểm ở mức giao tiếp mạng. 17
1.3.2 Đặc điểm ở mức giao tiếp ứng dụng. 18
1.3.3 Đặc điểm lưu lượng trong trung tâm dữ liệu vừa và nhỏ. 20
1.4 Mô hình năng lượng tiêu thụ của switch. 20
1.5 Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong trung tâm dữ liệu. 27
1.5.1 Thích ứng trạng thái link (LSA – Link State Adaptation)[10]. 28
1.5.2 Tập trung lưu lượng vào một số link và switch [10]. 29
1.5.3 Tập trung lưu lượng vào một số ít server [10]. 30
1.6 Kết luận chương. 31
Chương 2. CÔNG NGHỆ OPENFLOW VÀ CÁC CÔNG CỤ THỰC HIỆN 32
2.1 Công nghệ Openflow 32
2.2 Bộ điều khiển NOX 38
2.2.1 Giới thiệu về NOX 38
2.2.2 Chức năng và phương thức hoạt động của NOX 38
2.2.3 Các thành phần và các sự kiện của NOX 40
2.3 Mininet 42
2.4 Bộ phát lưu lượng D-ITG 48
2.5 Kết luận chương. 50
Chương 3. THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG MÔ PHỎNG 51
3.1 Mô hình hệ thống. 51
3.2 Giả lập mạng trung tâm dữ liệu. 53
3.3 Khối dự đoán lưu lượng. 55
3.3.1 Thuật toán Exponential Weighted Moving Average - EWMA 56
3.3.2 Dự đoán lưu lượng trong mạng sử dụng EWMA 57
3.4 Khối Tối ưu. 58
3.4.1 Thuật toán Topo – Aware Heuristic. 59
3.4.2 Thuật toán Link Adaptive State. 61
3.4.3 Xây dựng khối tối ưu. 62
3.5 Mô hình đánh giá năng lượng tiêu thụ trong trung tâm dữ liệu. 63
3.6 Kết luận chương. 65
Chương 4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI. 66
4.1 Các kết quả thu được. 66
4.1.1 Kết quả mô phỏng với Fattree k = 4. 69
4.1.2 Kết quả mô phỏng với Fattree k = 6. 77
4.1.3 Kết quả mô phỏng với Fattree k = 8. 82
4.1.4 Đánh giá kết quả thu được. 86
4.2 Hướng phát triển đề tài 87
KẾT LUẬN 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO 89
PHỤ LỤC 91

DANH MỤC HÌNH VẼHình 1.1Trung tâm dữ liệu. 15
Hình 1.2 Mô hình tổng quát của trung tâm dữ liệu. 17
Hình 1.3Đồ hình của một trung tâm dữ liệu truyền thống. 18
Hình 1.4 Kiến trúc Fattree k = 4. 19
Hình 1.5 Đặc tính tiêu thụ năng lượng của switch so với tải 28
Hình 1.6 Các phương pháp tiết kiệm năng lượng trong trung tâm dữ liệu. 33
Hình 2.1 Cấu trúc của switch thông thường. 35
Hình 2.2 Cấu trúc switch hỗ trợ công nghệ Openflow 35
Hình 2.3 Openflow switch lý tưởng. 36
Hình 2.4 Flow Table Actions. 37
Hình 2.5 Mạng OpenFlow switch với NOX controller. 41
Hình 2.6 Giao diện đồ họa của NOX Controller. 44
Hình 2.7 Mininet Edit. 49
Hình 2.8 Mininet Console với 16 hosts. 49
Hình 2.9 Kích thước packet và thời gian giữa 2 lần phát 50
Hình 2.10 Cấu trúc D-ITG 51
Hình 2.11 Vị trí của bộ phát lưu lượng D-ITGtrong mạng trung tâm dữ liệu. 52
Hình3.1 Mô hình hệ thống mô phỏng. 53
Hình 3.2 Topology mạng thực hiện mô phỏng với trường hợp k = 4. 56
Hình 3.3 Sơ đồ thực hiện Khối tối ưu. 65
Hình 4.1 Giao diện hệ thống. 68
Hình 4.2 Mô hình near traffic. 70
Hình 4.3 Mô hình middle traffic. 70
Hình 4.4 Mô hình far traffic. 71
Hình 4.5 Near traffic, khối tối ưu không áp dụng LSA, fattree k=4. 71
Hình 4.6 Middle traffic, khối tối ưu không áp dụng LSA, fattree k=4. 72
Hình 4.7 Far traffic, khối tối ưu không áp dụng LSA,fattree k=4. 72
Hình 4.8 Mix traffic, khối tối ưu không áp dụng LSA, fattree k=4. 73
Hình 4.9 Near traffic,khối tối ưu áp dụng LSA, fattree k=4. 73
Hình 4.10 Middle traffic, khối tối ưu áp dụng LSA, fattree k=4. 74
Hình 4.11 Far traffic, khối tối ưu áp dụng LSA, fattree k=4. 74
Hình 4.12 Mix traffic, khối tối ưu áp dụng LSA, fattree k=4. 75
Hình 4.13 Mức công suất tiêu thụ khi phát near traffic, fattree k=4. 75
Hình 4.14 Mức công suất tiêu thụ khi phát middle traffic, fattree k=4. 76
Hình 4.15 Mức công suất tiêu thụ khi phát far traffic, fattree k=4. 77
Hình 4.16 Mức công suất tiêu thụ khi phát mix traffic, fattree k=4. 77
Hình 4.17 So sánh mức công suất tiêu thụ giữa các loại lưu lượng, fattree k=4. 78
Hình 4.18 Near traffic, khối tối ưu áp dụng LSA, fattree k=6. 79
Hình 4.19 Middle traffic, khối tối ưu áp dụng LSA, fattree k=6. 79
Hình 4.20 Far traffic, khối tối ưu áp dụng LSA, fattree k=6. 80
Hình 4.21 Mix traffic, khối tối ưu áp dụng LSA, fattree k=6. 80
Hình 4.22 Mức công suất tiêu thụ khi phát near trafic, fattree k=6. 81
Hình 4.23 Mức công suất tiêu thụ khi phát middle traffic, fattre k=6. 81
Hình 4.24 Mức công suất tiêu thụ khi phát far traffic, fattree k=6. 82
Hình 4.25 Mức công suất tiêu thụ khi phát mix traffic, fattree k=6. 82
Hình 4.26 So sánh mức công suất tiêu thụ của các loại lưu lượng, fattree k=6. 83
Hình 4.27 Near traffic, khối tối ưu áp dụng LSA, fattree k=8. 84
Hình 4.28 Middle traffic, khối tối ưu áp dụng LSA, fattree k=8. 84
Hình 4.29 Far traffic, khối tối ưu áp dụng LSA, fattree k=8. 85
Hình 4.30 Mức công suất tiêu thụ khi phát near traffic, fattree k=8. 85
Hình 4.31 Mức công suất tiêu thụ khi phát middle traffic, fattree k=8. 86
Hình 4.32 Mức công suất tiêu thụ khi phát far traffic, fattree k=8. 86
Hình 4.33 Mức công suất tiêu thụ khi phát mix traffic, fattree k=8. 87
Hình 4.34 So sánh mức tiêu thụ năng lượng giữa các kiểu lưu lượng, fattree k=8. 87