基于ICN的数据中心服务调度方法优化设计

作     者：王婷 尤佳莉 韩锐 

作者机构：中国科学院声学研究所国家网络新媒体工程技术研究中心 中国科学院大学 

出 版 物：《网络新媒体技术》 (Network New Media Technology)

年 卷 期：2024年第5期

页      面：14-25页

学科分类：08[工学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划课题“面向东数西算的多模态网络应用示范”(编号:2023YFB2906404) 

主　　题：信息中心网络 数据中心网络 服务调度 负载均衡 协议转换 

摘      要：虚拟化技术使得数据中心的服务可以在任意位置灵活部署，同时也引入如何合理调度用户的服务请求到这些位置的问题。本文提出一种基于信息中心网络(ICN)技术的数据中心服务调度方法——ICSS。基于ICN标识与地址分离特性，ICSS可直接在网络层数据平面级别提供分布式服务调度功能，网络层数据平面支持线速转发，能实时快速处理服务请求的调度决策，避免传统调度方案在路径延伸和传输时延方面的不足。ICSS考虑服务请求大小及虚拟机资源负载情况，基于PSO-GA算法进行服务调度，以优化服务响应时间和虚拟机负载均衡程度，提高网络的扩展性。为实现与现有数据中心IP业务的无缝承接，本文设计一种ICN协议与IP网络协议的转换方法，确保ICSS对客户端和服务端透明。实验表明，相较于传统的加权最小连接算法(WLC),ICSS的服务完成时间平均减少约21%,CPU、内存资源利用率方差分别平均减少约10%、10%;相较于网络层分布式服务调度方法——分布式计算感知调度算法(CArDS),ICSS在服务请求数量较多时具有更少的服务完成时间，CPU、内存资源利用率方差分别平均减少约32%、29%,转发表表项平均减少约97%,控制开销数量平均减少约98%。ICSS在服务完成时间、负载均衡以及可扩展性方面具有明显优势。