ISSN 1000-1239 CN 11-1777/TP

    2021云网融合专题

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    1. 云网融合专题前言
    崔来中, 李克秋, 徐恪.廖小飞
    计算机研究与发展    2021, 58 (6): 1246-1247.   doi: 10.7544/issn1000-1239.2021.qy0602
    摘要290)   HTML5)    PDF (196KB)(311)   
    随着云计算的快速发展与5G时代的到来,网络业务的需求日益复杂化,如何满足工业互联网、 车联网等新型业务的需求,进而充分保障用户的性能体验?现有云计算与网络的架构相互独立, 无法协同应对未来应用的挑战,云网协同并走向深度融合是必然趋势, 也将助力互联网与我国新基建的发展.近年来,随着诸多新技术的诞生或成熟, 如SDN、虚拟网络、可编程网络、SDGWAN、分段路由及智能IP等,使得云网融合成为满足未来网络 应用需求的有效技术途径.
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    2. 面向云网融合的数据中心能效评估方法
    龙赛琴, 黄金娜, 李哲涛, 裴廷睿, 夏元清
    计算机研究与发展    2021, 58 (6): 1248-1260.   doi: 10.7544/issn1000-1239.2021.20201069
    摘要314)   HTML5)    PDF (3412KB)(261)   
    云网融合的加速发展,既推动着数据中心规模快速增长,也带来了巨大的能源消耗.如何制定合理的数据中心能效评估标准已成为指导数据中心能效提升亟需解决的关键问题.针对单一指标很难全面衡量数据中心的能源效率,且不同的数据中心能效指标各有侧重,甚至互相矛盾的问题,提出了将多指标进行融合来综合评估数据中心的能效,采用了主客观结合的赋权方法,为不同的能效指标设置权重,设计了基于云模型的多指标融合评估策略,得到了更加科学、全面的数据中心能效评估结果.最后,利用灰色关联法分析了评估结果与各能效指标之间的关系,分析结果对数据中心能效的提升具有重要的指导意义.
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    3. 一种减少网络振动的智能路由选择算法设计
    邵天竺, 王晓亮, 陈文龙, 唐晓岚, 徐敏
    计算机研究与发展    2021, 58 (6): 1261-1274.   doi: 10.7544/issn1000-1239.2021.20201073
    摘要386)   HTML2)    PDF (4082KB)(216)   
    近来,研究人员开始关注基于数据驱动的智能网络协议设计方法,以此取代依赖人类专家的传统协议设计方式.智能化路由技术也随之得到快速发展,但仍存在亟待解决的问题.研究了当前智能路由算法在路由更新过程中带来的大范围路由抖动以及转发效率下降问题.提出了一种路由抖动抑制的智能路由选择算法FSR(flap suppression routing),在追求全网链路负载均匀、转发资源高利用率的同时,寻求与现有路由策略最相似的更新方案,使得每个路由更新周期的路由抖动减小,缩短路由收敛时间,提升网络整体转发性能.实验表明:FSR算法能显著提升路由收敛速度,与对照算法相比提升约30%的网络吞吐量,同时降低路径长度和拥塞概率.
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    4. 面向云网融合的细粒度多接入边缘计算架构
    王璐, 张健浩, 王廷, 伍楷舜
    计算机研究与发展    2021, 58 (6): 1275-1290.   doi: 10.7544/issn1000-1239.2021.20201076
    摘要448)   HTML7)    PDF (4662KB)(367)   
    随着智能终端设备的爆发式增长,多接入边缘计算(multi-access edge computing, MEC)成为支持多服务、多租户生态系统的关键技术之一.多接入边缘计算通过结合云端的移动计算技术和接入网的无线通信技术,实现了云端和网络的高效融合.然而,目前的边缘计算技术对于所有可能的资源(例如计算、通信、缓存)并没有细粒度的控制能力,因此并不能对延迟敏感的实时服务提供很好的支持.为了解决这个关键问题,设计了一种基于软件定义(software defined)的细粒度多接入边缘计算架构,可以对网络资源和计算资源进行细粒度的控制并进行协同管理,并设计了一种基于深度强化学习Q-Learning的两级资源分配策略,从而提供更有效的计算卸载和服务增强.大量的仿真实验证明了该架构的有效性.
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    5. 支持网络切片和绿色通信的软件定义虚拟化接入网
    王廷, 刘刚
    计算机研究与发展    2021, 58 (6): 1291-1306.   doi: 10.7544/issn1000-1239.2021.20201079
    摘要290)   HTML2)    PDF (5820KB)(183)   
    接入网络中存在大量不同的接入技术和海量的接入设备,导致运营复杂度和成本急剧增加,这迫使运营商亟待寻找一种有效的解决方案来提升收支比,以此实现可持续的商业模式.为了应对这些挑战,提出了一种基于软件定义网络(software defined networking, SDN)的新型接入网体系架构SDVAN,其可以提供具有高成本效益的网络管控机制,同时具备高扩展性并支持定制化.SDVAN将所有物理设备的控制平面抽象化集中化,并通过软件定义的方式实现对接入网的灵活定制.SDVAN节点的可编程性为不同的接入技术提供了弹性支持.此外,SDVAN还提供了一种高效的资源建模机制和网络抽象方法,实现了网络服务的自动化编排,并可基于信任级别来体现网络的可视性和可控性.最后,SDVAN实现了支持多租户和多版本网络设备的网络切片功能.实验结果证明了SDVAN方案在网络节能、资源利用率、成本等方面的有效性和实用性.
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    6. 基于预测的数据中心间混合流量调度算法
    王然, 张宇超, 王文东, 徐恪, 崔来中
    计算机研究与发展    2021, 58 (6): 1307-1317.   doi: 10.7544/issn1000-1239.2021.20201087
    摘要344)   HTML3)    PDF (1020KB)(233)   
    为解决在线流量和离线流量共用一个数据中心传输网络,且2种类型的流量在链路中的分配模式固定不变而导致的链路利用率低的问题,提出了一种基于在线流量预测的离线流量调度方式.首先使用结合了EWMA方法和贝叶斯拐点检测算法的Sliding-k算法对链路中需要优先保障的在线流量进行预测,使预测既能在网络环境突然变化时灵敏响应,又能在网络平稳时减少不必要的重调整.根据预测结果计算出离线流量的可用剩余空间,实现动态的带宽分配之后,使用能够同时考虑流量截止时间和流量大小2个维度的SEDF算法对离线流量进行调度.实验结果表明:Sliding-k能够同时满足网络突变和网络无变化情况下的预测需求,并且能够提高传统EWMA方法的准确率,它和SEDF的结合能够提高数据中心链路的利用率.
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    7. 面向多边缘设备协作的任务卸载和服务缓存在线联合优化机制
    张秋平, 孙胜, 刘敏, 李忠诚, 张曾琪
    计算机研究与发展    2021, 58 (6): 1318-1339.   doi: 10.7544/issn1000-1239.2021.20201088
    摘要437)   HTML9)    PDF (3553KB)(362)   
    移动边缘计算通过在边缘设备上部署通信、计算、存储等资源,有效克服传统云计算存在的传输距离较长、响应时延过慢等问题,满足新兴的计算密集型和时延敏感型应用的服务需求.然而,移动边缘计算中存在边缘设备资源有限且多边缘设备间负载不均衡的问题.为了解决上述问题,多边缘设备协作成为一种必然趋势.然而,多边缘设备协作面临任务卸载与服务缓存相互耦合、边缘设备的任务负载及资源状态随时空双维变化等两大挑战,极大增加了求解难度.针对上述挑战,提出一种面向多边缘设备协作的任务卸载和服务缓存在线联合优化机制,将任务卸载和服务缓存联合优化问题解耦为服务缓存和任务卸载2个子问题.针对服务缓存子问题,提出基于情景感知组合多臂赌博机的协作服务缓存算法;针对任务卸载子问题,设计基于偏好的双边匹配算法.仿真实验表明所提算法能够有效降低任务整体执行时延,同时实现边缘设备间负载均衡.
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