数据中心网络的研究进展与趋势
中 国idc产业发展研究报告
中国idc产业发展研究报告中国 IDC 产业发展研究报告一、引言随着数字化时代的加速到来，数据已成为企业和社会发展的核心资产。
作为数据存储、处理和传输的关键基础设施，IDC（Internet Data Center，互联网数据中心）产业在我国正经历着快速的发展和变革。
二、IDC 产业概述IDC 是指一种拥有完善的设备（包括高速互联网接入带宽、高性能局域网络、安全可靠的机房环境等）、专业化的管理、完善的应用服务平台，为用户提供服务器托管、租用以及相关增值等方面服务的场所。
其主要业务包括主机托管、虚拟主机、域名注册、企业邮箱、网站建设、数据备份等。
IDC 服务提供商通过向客户提供这些服务，帮助企业和个人实现信息化建设和数字化转型。
三、中国 IDC 产业的发展历程我国 IDC 产业起步较晚，但发展迅速。
早期，IDC 服务主要集中在电信运营商手中，他们凭借着网络资源的优势，为企业提供基础的主机托管服务。
随着互联网的普及和应用的不断丰富，专业的 IDC 服务提供商逐渐涌现。
这些企业通过不断提升服务质量、优化网络架构和拓展业务范围，逐渐在市场中占据一席之地。
近年来，随着云计算、大数据、人工智能等技术的兴起，IDC 产业迎来了新的发展机遇和挑战。
四、中国 IDC 产业的市场规模近年来，我国 IDC 产业市场规模保持着高速增长的态势。
据相关数据显示，截至_____年，我国 IDC 市场规模已经达到了_____亿元，预计未来几年仍将保持较高的增长率。
从区域分布来看，北京、上海、广州等一线城市是我国 IDC 产业的主要聚集地，这些地区拥有丰富的网络资源、人才优势和较高的信息化水平。
但随着政策的引导和市场需求的变化，中西部地区的 IDC 产业也在迅速崛起。
五、中国 IDC 产业的发展驱动因素（一）数字经济的快速发展随着数字经济在我国国民经济中的比重不断增加，企业数字化转型的需求日益迫切，对数据存储和处理的需求也在不断增长，这为 IDC 产业的发展提供了强大的动力。
数据中心行业分析研究报告
数据中心行业分析研究报告随着信息技术的飞速发展，数据中心已经成为了现代社会的重要基础设施。
无论是企业的数字化运营，还是人们日常生活中的各种在线服务，都离不开数据中心的支持。
本文将对数据中心行业进行深入分析，探讨其发展现状、面临的挑战以及未来的发展趋势。
一、数据中心行业的发展现状（一）市场规模持续增长近年来，全球数据中心市场规模呈现出持续增长的态势。
随着云计算、大数据、人工智能等技术的广泛应用，企业对数据处理和存储的需求不断增加，推动了数据中心市场的快速发展。
据相关数据显示，截至具体年份，全球数据中心市场规模已经达到了具体金额，并且预计在未来几年仍将保持较高的增长率。
（二）技术不断创新在技术方面，数据中心行业也在不断创新。
例如，液冷技术的应用有效提高了服务器的散热效率，降低了能耗；高密度服务器的出现使得数据中心在有限的空间内能够容纳更多的计算资源；而软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）等技术则提升了数据中心网络的灵活性和可扩展性。
（三）云计算驱动发展云计算服务提供商成为了数据中心市场的重要力量。
亚马逊AWS、微软 Azure、谷歌云等巨头纷纷加大对数据中心的投资和建设，以满足不断增长的云服务需求。
同时，国内的阿里云、腾讯云、华为云等也在快速崛起，推动了国内数据中心市场的发展。
二、数据中心行业面临的挑战（一）能耗问题数据中心的能耗一直是一个备受关注的问题。
大量的服务器、存储设备和冷却系统的运行需要消耗大量的电力。
随着数据中心规模的不断扩大，能耗成本也在不断增加，这不仅对企业的运营成本造成了压力，也对环境产生了较大的影响。
因此，如何提高能源利用效率，降低能耗，成为了数据中心行业面临的重要挑战。
（二）安全问题数据中心存储着大量的企业机密和个人隐私信息，安全问题至关重要。
网络攻击、数据泄露、物理破坏等安全威胁时刻存在。
近年来，数据中心安全事件频发，给企业和个人带来了巨大的损失。
因此，加强数据中心的安全防护，建立完善的安全体系，是数据中心行业必须面对的问题。
idc市场研究报告
idc市场研究报告IDC 市场研究报告随着信息技术的飞速发展，互联网数据中心（Internet Data Center，简称 IDC）市场在全球范围内呈现出蓬勃发展的态势。
IDC 作为数据存储、处理和传输的核心基础设施，对于支撑数字经济的发展发挥着至关重要的作用。
本报告将对IDC 市场的现状、发展趋势、驱动因素、竞争格局以及面临的挑战进行深入研究。
一、IDC 市场现状1、市场规模持续增长近年来，全球 IDC 市场规模不断扩大。
据相关数据显示，截至_____年，全球 IDC 市场规模达到了_____亿美元，并且预计在未来几年仍将保持较高的增长率。
这一增长主要得益于云计算、大数据、人工智能等新兴技术的广泛应用，以及企业数字化转型的加速推进。
2、区域分布不均衡从区域分布来看，北美地区仍然是全球 IDC 市场的主导，占据了较大的市场份额。
这主要归因于该地区高度发达的互联网和信息技术产业，以及众多大型科技企业的存在。
亚太地区则是增长最快的市场，其中中国、印度等国家的 IDC 市场发展迅速，成为推动亚太地区市场增长的主要力量。
3、服务类型多样化IDC 服务类型日益多样化，包括主机托管、云服务、数据存储与管理、网络服务等。
其中，云服务的增长势头最为强劲，越来越多的企业选择将业务迁移到云端，以降低成本、提高灵活性和可扩展性。
二、IDC 市场发展趋势1、绿色化发展随着环保意识的不断提高，IDC 行业正朝着绿色化方向发展。
数据中心运营商纷纷采用节能技术和可再生能源，以降低能耗和碳排放。
例如，采用液冷技术取代传统的风冷技术，能够显著提高散热效率，降低能源消耗。
2、边缘计算兴起边缘计算作为一种新兴的计算模式，将计算和数据存储推向更靠近终端设备的边缘位置。
这将有效减少数据传输延迟，提高应用响应速度，满足物联网、自动驾驶等实时性要求较高的应用场景需求。
预计未来几年，边缘计算将成为 IDC 市场的一个重要增长点。
3、人工智能融合人工智能技术在 IDC 领域的应用不断深化。
数字中国信息化发展现状及未来趋势分析
数字中国信息化发展现状及未来趋势分析随着信息技术的快速发展和普及，数字中国正在迅速发展起来。
数字化转型不仅给中国社会带来了深刻的变革，影响着人们的日常生活、经济发展和政府治理，同时也为中国打造一个全球科技创新和数字经济的引领者提供了巨大机遇。
本文将从发展现状和未来趋势两方面进行分析。
首先，数字中国的信息化发展现状可以从多个方面来说明。
在互联网普及方面，中国已经成为全球最大的上网人口，互联网普及率超过60%，有超过8亿人使用智能手机。
中国的电子商务发展也迅猛，电商平台如淘宝、京东等在全球拥有庞大的用户基础，并持续创造双十一购物节的销售奇迹。
此外，在人工智能、大数据、物联网等前沿技术方面，中国也在不断追赶全球领先地位。
中国的移动支付也十分普及，几乎所有人在日常生活中都使用移动支付来完成购物、支付账单等操作，这使得中国成为全球最大的数字支付市场。
其次，我们来分析数字中国信息化未来的趋势。
受到新冠疫情的影响，数字化转型更加受到重视，数字技术在各个领域的应用将进一步加速。
首先，人工智能在未来的发展中将发挥更重要的作用。
随着算力的增加和数据的积累，人工智能将在医疗、交通、金融等领域发挥重要的作用，提供更加高效和精确的服务。
其次，大数据的应用也将不断深入。
大数据可以帮助企业和政府更好地洞察用户需求和社会趋势，从而更好地进行决策和规划。
此外，物联网技术的发展也将进一步推动数字中国的发展。
通过连接物理设备和互联网，物联网可以实现智能家居、智慧城市、智能交通等领域的创新和改进。
未来，数字中国的发展还面临一些挑战。
首先，数字化不平衡的问题亟待解决。
城市和乡村之间、不同地区之间的数字发展差距仍然存在，需要进一步加强基础设施建设和数字教育的普及，以确保数字机会的平等。
其次，隐私和数据安全问题也是数字化发展中的一个重要问题。
随着数字技术的发展，个人数据的获取和处理将变得更加方便，因此，保护个人隐私和数据安全将成为数字化发展的重要课题。
数据中心发展趋势
数据中心发展趋势随着科技的不断进步和数字经济的快速发展，数据中心的重要性日益凸显。
作为支撑云计算、大数据处理、物联网、等新兴技术的重要基础设施，数据中心在未来将继续发挥关键作用。
本文将分析数据中心的发展趋势，并探讨未来的创新和变革。
关键词：数据中心、云计算、大数据处理、物联网、、发展趋势、创新、变革一、引言随着云计算、大数据、物联网等新兴技术的快速发展，数据中心的重要性日益凸显。
作为支撑这些新兴技术的重要基础设施，数据中心在未来将继续发挥关键作用。
本文将分析数据中心的发展趋势，并探讨未来的创新和变革。
二、数据中心发展趋势1、边缘计算快速发展随着物联网应用的普及，数据处理和分析将越来越靠近数据源，即在设备端进行。
因此，边缘计算将成为未来数据中心的一个重要发展趋势。
边缘计算将计算任务从云端推向网络边缘，使得数据处理和分析更加实时、高效，同时降低了网络带宽和云端压力。
2、云计算与大数据处理深度融合云计算和大数据处理是数据中心支持的两个核心业务。
未来，这两个领域将进一步深度融合，实现更高效、更智能的数据处理和分析。
云计算的弹性资源和大数据处理的能力将进一步推动数据中心的快速发展。
3、绿色数据中心成为主流随着全球对环保问题的关注度不断提高，绿色低碳的数据中心将成为主流。
绿色数据中心通过采用更环保的技术和设备，降低能源消耗和碳排放，符合未来的可持续发展趋势。
4、人工智能与数据中心的结合人工智能技术在数据中心的应用将越来越广泛。
通过人工智能技术的加持，数据中心将更加智能、高效，能够自动进行资源的调度和分配，提高数据处理效率和质量。
三、应用场景分析数据中心在各个领域都有广泛应用，其中最具代表性的领域包括：1、云计算：云计算服务商如阿里云、腾讯云等，都需要强大的数据中心支持其云服务。
2、大数据处理：在大数据处理领域，数据中心是数据存储和分析的重要场所，例如百度、京东等大型互联网公司都需要庞大的数据中心支持其业务。
数据中心网络的研究进展与趋势
关 键 词 数 据 中心 网络 ； 虚拟化 ； 软 件 定 义 网 络
中图 法 分 类 号 ＴＰ ３ ９ ３ Ｄ ＯＩ 号 １ ０ ． ３ ７ ２ ４ ／ Ｓ Ｐ ． Ｊ ． １ ０ １ ６ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ０ ２ ５ ９
Ｄａ ｔ ａ Ｃｅ ｎｔ ｅ ｒ Ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎｄ Ｔｒ ｅ ｎ ｄ ｓ
Ｉ Ｉ Ｄａ ｎ ＇ ＣＨＥＮ Ｇｕ ｉ — Ｈａ ｉ 。 ＲＥＮ Ｆ ｅ ｎ ｇ — Ｙｕ ａ ｎ ’ ， Ｊ Ｉ ＡＮＧ Ｃｈ ａ ｎ ｇ — Ｌｉ ｎ ’ ＇ ＸＵ Ｍｉ ｎ ｇ — Ｗｅ ｉ ’
（ Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｔｓ ｉ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ４ ）
第 ３ ７ 卷
第 ２ 期 计 算 Nhomakorabea机
学
报
Ｖｏ ｌ ｜３ ７ ＮＯ ．２ Ｆ ｅ ｂ ．２ ０ １ ４
２ ０ １ ４年 ２月
ＣＨ Ｉ ＮＥＳ Ｅ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＯＭ ＰＵＴＥ ＲＳ
数 据 中心 网络 的研 究进 展 与趋 势
数据中心Clos网络负载均衡方案问题、进展与展望
ＣＨＩＮＥ计Ｓ Ｅ ＪＯ算Ｕ ＲＮ Ａ机Ｌ Ｏ Ｆ学ＣＯ Ｍ Ｐ报ＵＴＥＲＳ
Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．１２ Ｄｅｃ．２０２０
数据中心犆犾狅狊网络负载均衡方案：问题、进展与展望
刁兴龙 余晓杉 刘 勇 黄狄涛 顾华玺 （西安电子科技大学ＩＳＮ国家重点实验室 西安 ７１００７１）
ＤＩＡＯＸｉｎｇＬｏｎｇ ＹＵＸｉａｏＳｈａｎ ＬＩＵＹｏｎｇ ＨＵＡＮＧＤｉＴａｏ ＧＵＨｕａＸｉ
（犛狋犪狋犲犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犐狀狋犲犵狉犪狋犲犱犛犲狉狏犻犮犲犖犲狋狑狅狉犽狊，犡犻犱犻犪狀犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犡犻’犪狀 ７１００７１）
犃犫狊狋狉犪犮狋 Ｄｒｉｖｅｎｂｙｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｕｃｈａｓｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇａｎｄｂｉｇｄａｔａｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ， ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｈａｖｅｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍｏｓｔｐｏｐｕｌａｒｂｕｓｉｎｅｓｓｍｏｄｅｌｉｎｄａｔａｃｅｎｔｅｒｓｎｅｔｗｏｒｋｓ． Ｔｈｅｒｅａｒｅｔｗｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｒａｆｆｉｃｗｉｔｈｉｎｔｈｅｄａｔａｃｅｎｔｅｒ：ｅａｓｔｗｅｓｔｔｒａｆｆｉｃａｃｃｏｕｎｔｓｆｏｒａ ｌａｒｇｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｔｒａｆｆｉｃｗｉｔｈｉｎｄａｔａｃｅｎｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅｔｒａｆｆｉｃｗｉｔｈｉｎｄａｔａｃｅｎｔｅｒｉｓａｍｉｘｔｕｒｅ ｏｆｌａｒｇｅｆｌｏｗｓａｎｄｓｍａｌｌｆｌｏｗｓ（ａｌｓｏｃａｌｌｅｄｅｌｅｐｈａｎｔｆｌｏｗｓａｎｄｍｉｃｅｆｌｏｗｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ）．Ｌｏａｄ ｂａｌａｎｃｉｎｇｉｎｄａｔａｃｅｎｔｅｒｎｅｔｗｏｒｋｓｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｈｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄｍｅｅｔｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆｌａｒｇｅｆｌｏｗｓａｎｄｓｍａｌｌｆｌｏｗｓ．Ｍｏｄｅｒｎｄａｔａｃｅｎｔｅｒｓｏｆｔｅｎｅｍｐｌｏｙｍｕｌｔｉ ｒｏｏｔｅｄＣｌｏｓｔｏｐｏｌｏｇｙｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｍｕｌｔｉｐａｔｈｓｗｉｔｈｅｑｕａｌｈｏｐｓｂｅｔｗｅｅｎａｎｙｔｗｏｈｏｓｔｓ，ｔｈｕｓ ＥｑｕａｌｃｏｓｔＭｕｌｔｉｐａｔｈ（ＥＣＭＰ）ｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｆｏｒｌｏａｄｂａｌａｎｃｉｎｇｉｎｄａｔａｃｅｎｔｅｒｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｔｈｅ ｒｅａｌｉｓｔｉｃｔｒａｆｆｉｃｉｓｖｅｒｙｃｏｍｐｌｅｘ，ａｎｄＥＣＭＰｄｏｅｓｎｏｔｓｈｏｗｔｈｅｅｘｐｅｃｔｅｄｌｏａｄｂａｌａｎｃｉｎｇｅｆｆｅｃｔ． Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｆａｃｅｄｂｙＥＣＭＰｉｎｔｈｅｒｅａｌｉｓｔｉｃｓｃｅｎａｒｉｏ，ｓｕｃｈａｓｈａｓｈ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎａｎｄｍｉｃｅｆｌｏｗｂｌｏｃｋｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｆａｉｌｓｔｏｍｅｅｔｔｈｅｈｉｇｈｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｄｅｍａｎｄｏｆｅｌｅｐｈａｎｔ ｆｌｏｗｓａｎｄｔｈｅｌｏｗｌａｔｅｎｃｙｄｅｍａｎｄｏｆｍｉｃｅｆｌｏｗｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｆｒｅｑｕｅｎｔｌｉｎｋｆａｉｌｕｒｅｓｉｎｄａｔａｃｅｎｔｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓｌｅａｄｔｏａｓｙｍｍｅｔｒｉｃｔｏｐｏｌｏｇｙ，ｗｈｉｃｈｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｅｑｕａｌｃｏｓｔｐａｔｈｓａｎｄｂｒｉｎｇｓ
数据中心的现状与趋势
数据中心的现状与趋势在当今数字化时代，数据中心已经成为了支撑全球经济和社会运转的关键基础设施。
从云计算服务到大数据分析，从人工智能的发展到物联网的普及，几乎所有的数字化业务都离不开数据中心的支持。
那么，当前数据中心的现状如何？未来又将呈现怎样的发展趋势呢？首先，让我们来了解一下数据中心的现状。
随着数字化业务的快速增长，数据中心的规模在不断扩大。
大型的数据中心如云计算巨头所拥有的设施，可以容纳成千上万的服务器和存储设备，以满足海量数据处理和存储的需求。
同时，为了提高数据中心的性能和可靠性，先进的硬件技术不断被应用。
例如，高速的网络设备、高性能的服务器处理器以及大容量的存储介质等，都在为数据中心的高效运行提供保障。
在能源消耗方面，数据中心一直是能源消耗大户。
为了降低能耗，提高能源利用效率，各种节能技术和措施被广泛采用。
比如，优化服务器的运行状态、采用更高效的冷却系统以及利用可再生能源等。
此外，数据中心的安全性也备受关注。
由于数据中心存储着大量的敏感信息和重要数据，因此需要采取严格的安全措施来防止数据泄露、黑客攻击和物理破坏等威胁。
从地理位置分布来看，数据中心的建设逐渐向一些特定的区域集中。
这些区域通常具备良好的基础设施、稳定的电力供应、便捷的网络连接以及优惠的政策环境等优势。
同时，一些企业为了满足本地业务的需求，也会在不同的地区建设小型的数据中心，以减少数据传输的延迟。
接下来，我们探讨一下数据中心未来的发展趋势。
其一，绿色可持续发展将成为重要方向。
随着全球对环境保护的重视程度不断提高，数据中心行业也将面临更大的压力来减少碳排放和能源消耗。
未来，更多的可再生能源如太阳能、风能等将被应用于数据中心的供电，同时，新的节能技术和散热技术也将不断涌现，以进一步提高能源利用效率。
其二，边缘计算将推动数据中心的分散化布局。
随着物联网设备的普及和 5G 网络的发展，越来越多的数据需要在靠近数据源的地方进行处理和分析，以减少延迟和提高响应速度。
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计算虚拟化和存储虚拟化技术相对成熟，而网络虚 络设备的要求高，尤其当网络规模较大时；第二，
拟化技术则发展缓慢（部分原因是缺乏云计算数据 网络存在单点失效问题，容错性差；第三，树形拓
中心网络这样的需求平台）。由于网络资源的共享
《特性，为云计算租户的虚拟数据中心网络之间提供
安全隔离、带宽保障和灵活调度，是实现云计算资
前 Abstract As the key infrastructure of cloud computing and innovation platform for next-generation networking, 在 recently data center network has been a hot research topic in both academia and industry. Based on the
满足云计算大数据处理的带宽要求，数据中心网络 已经成为现代云计算的瓶颈所在[1-3]。设计新型的数
——————————————— 本课题得到国家自然科学基金(No. 61170291)和 973 项目(2014CB347800)资助. 李丹，男，1981 年生，博士，副教授，硕士生导师，主要研究领域为 互联网体系结构和协议设计、数据中心网络、软件定义网络. E-mail: tolidan@. 陈贵海，男, 1963 年生, 博士，教授，博士生导师，主 要研究领域为分布式系统协议、数据中心网络. E-mail: gchen@. 任丰原，男，1970 年生，博士，教授，博士生导师，主要研究领域为网 络拥塞控制、数据中心网络. E-mail: renfy@. 蒋长林，男 1980 年生，博士生，主要研究领域为互联网体系结构、数据中心网络和网络 路由. E-mail:jiangchanglin@. 徐明伟，男，1971 年生，博士，教授，博士生导师，主要研究领域为计算机网络体系结构、互 联网路由和高性能路由器. E-mail: xmw@.
第 36 卷 2013 年 论文在线发布号 No.9
计算机学报 CHINESE JOURNAL OF COMPUTERS
Vol. 36 2013 Article Online No.9
数据中心网络的研究进展与趋势
李丹 1, 2)，陈贵海 3)，任丰原 1, 2), 蒋长林 1, 2) , 徐明伟 1, 2)
》 LI Dan1, 2), CHEN Gui-Hai3), REN Feng-Yuan1, 2), JIANG Chang-Lin1, 2), XU Ming-Wei1, 2) 1)( Department of Computer Science and Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China) 提 2)( Tsinghua National Laboratory for Information Science and Technology (TNList), Beijing 100084, China) 3)( Department of Computer Science and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China)
的 核 心 交 换 机 保 证 1:1 的 网 络 超 额 订 购 率 （oversubscription ratio），提供服务器之间的无阻塞 通信。典型 Fat-Tree 拓扑中所有交换机均为 1G 端 口的普通商用交换机。
Networking, SDN）等方面。
2.1 数据中心网络拓扑设计
传统数据中心网络普遍采用树型拓扑方案 ②。
① OpenFlow – Enabling Innovation in Your Network [EB/OL], /
② Cisco Data Center Infrastructure 2.5 Design Guide[EB/OL],
/application/pdf/en/us/guest/netsol/ns107/c649/ccmigr ation_09186a008073377d.pdf
算 络交换。但不同的是，VL2 中的各级交换机之间都
采用 10G 端口以减小布线开销。VL2 方案中，若干
Switch)将接收到的不同波长映射到不同的出端口； 再通过光开关矩阵(Optical Switching Matrix)在不同
机 台（通常是 20 台）服务器连接到一个接入交换机，
每台接入交换机与两台汇聚交换机相连。每台汇聚
communication, enhanced Ethernet, virtualization, energy saving, SDN (software defined networking), etc., and
then prospect the research trend. Key words data center network; virtualization; SDN
《 计
1)(清华大学计算机科学与技术系, 北京 中国 100084) 2)( 清华大学科学与技术国家实验室(筹), 北京 中国 100084)
3)(上海交通大学计算机科学与工程系, 上海 中国 200240)
摘要
算 作为云计算的基础设施和下一代网络技术的创新平台，数据中心网络的研究成为了近年来学术界和工业界关注的
2.1.1 以交换机为核心的拓扑方案
世界各地修建能容纳数万台甚至数十万台服务器 的大型数据中心，并在网络架构、节能示范等方面 进行了大胆革新。
本文主要介绍数据中心网络研究现状，并讨论 数据中心网络的研究趋势。
2 研究现状
本节介绍数据中心网络的研究现状，包括拓扑 设计、传输协议、无线通信、虚拟化、增强以太网、 节 能 机 制 和 软 件 定 义 网 络 （ Software Defined
《
图１ Fat-Tree 拓扑结构
计 与 Fat-Tree 一样，VL2[2]也通过三层级联的交
换机拓扑结构为服务器之间的通信提供无阻塞网
应用场景是集装箱规模的数据中心网络。OSA 通过 光交换机将所有接入交换机连接起来。由于服务器 发出的都是电信号，因此 OSA 在接入交换机中放 置光收发器（Optical Transceiver），用于光电转换； 然 后 利 用 波 长 选 择 开 关 (Wavelength Selective
机 热点。本文围绕数据中心网络研究的基本问题，介绍了国际国内的研究现状，包括数据中心网络拓扑设计、传输协议、无线
通信、增强以太网、虚拟化、节能机制和 SDN（软件定义网络）等，并展望了数据中心网络的发展趋势。
学 关键词 数据中心网络；虚拟化；软件定义网络
中图法分类号 TP393
DOI 号：
报 Data Center Network Research Progress and Trends
学 算提供商为了提高服务性能和收益，有较强动力进
行网络技术革新。今年早些时候Google公布已在数 据中心网络全面部署OpenFlow①，就是一个典型的
报 例子。 在标准化工作方面，国际互联网标准化组织
升级交换机软件或硬件，但不用升级服务器软硬 件。代表方案包括 Fat-Tree[1,4]、VL2[2]、Helios[5]、 c-Through[6]、OSA[7]等。在以服务器为核心的拓扑 中，主要的互联和路由功能放在服务器上，交换机
在 Fat-Tree[1,4]仍然采用三层拓扑结构进行交换机
级联，如图 1 所示。但与传统树型结构不同的是，
线 接入交换机和汇聚交换机被划分为不同的集群。在
一个集群中，每台接入交换机与每台汇聚交换机都
出 相连，构成一个完全二分图。每个汇聚交换机与某
一部分核心交换机连接，使得每个集群与任何一个
版 核心层交换机都相连。Fat-Tree 结构中提供足够多
只提供简单的纵横式（crossbar）交换功能。此类方
》 IETF 成立了以数据中心网络为主要应用场景的工
作组 Software Driven Networks，IEEE 也成立了针
案中，服务器往往通过多个接口接入网络，为更好 地支持各种流量模式提供了物理条件，因此需要对
对 数 据 中 心 网 络 的 任 务 组 DCB （ Data Center Bridge）。在工业界，Cisco、Juniper、华为等设备
论文在线发布号 No.9
李丹等：数据中心网络的研究进展与趋势
3
络流量进行统计。与 Helios 不同的是，c-Through
方案对机架之间的流量（而不是各个服务器之间的
流量）进行统计，并根据统计结果指示光交换机进
行通信链路的动态配置。 OSA[7]在网络内部采用了全光信号传输，仅在
服务器与接入交换机之间使用电信号传输。OSA 的
出
1 引言
因，主要有以下几点。
版
第一，云计算的核心价值之一在于大数据的集
中处理。随着数据中心流量从传统的“南北流量”为
作为云计算的核心基础设施，数据中心在近年 主演变为“东西流量”为主，对网络带宽和性能提出
来得到了学术界和工业界的极大关注。数据中心网 了很高的挑战。由于传统数据中心网络不能很好地
络是连接数据中心大规模服务器进行大型分布式 计算的桥梁，因此更成为了热点中的热点。究其原
2
计算机学报
2013 年
据中心网络拓扑结构和传输协议，是提高云计算性 典型的拓扑由三层交换机互联构成，分别是接入层
能和用户体验、推动云计算发展的重要需求。
交换机、汇聚层交换机和核心层交换机。但实践证
第二，云计算的另一重要特点是资源的统计复 用，因此虚拟化技术在云计算中尤其重要。传统的
பைடு நூலகம்
明这种拓扑方案已经不能很好地适应当前云计算 数据中心的业务需求[1-3]。第一，树型拓扑对顶层网