3 research outputs found
Παράλληλες Επεξεργασίες & Αρχιτεκτονικές για Κόμβους και Στοιχεία Οπτικών Δικτύων και Κέντρων Δεδομένων
No full textΟι τελευταίες δεκαετίες έχουν χαρακτηριστεί από ραγδαία ανάπτυξη των Κέντρων Δεδομένων όσον αφορά τον αριθμό των εξυπηρετητών (servers) και τον ρυθμό μετάδοσης δεδομένων (bandwidth) που χρειάζεται να υποστηρίζουν. Τα οπτικά δίκτυα έχουν επιτρέψει την επέκταση των δικτύων των Κέντρων Δεδομένων, καθώς είναι ικανά για πολύ υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων. Ωστόσο, η ενοποίηση των τεχνολογιών οπτικής μεταγωγής στα δίκτυα επικοινωνίας απαιτεί ένα ευρύ φάσμα εξειδικεύσεων σε όλα τα επίπεδα δικτύου, καθώς και πρωτότυπο σχεδιασμό νέων λειτουργιών για τους κόμβους του Κέντρου Δεδομένων. Το γεγονός αυτό παρακίνησε την παρούσα διατριβή, η οποία παρουσιάζει την συνεισφορά του συγγραφέα στην προσπάθεια ενοποίησης των τεχνολογιών οπτικής μεταγωγής στα δίκτυα των Κέντρων Δεδομένων. Η παρούσα εργασία περιλαμβάνει σχεδίαση συστημάτων, λογική σχεδίαση για προσαρμογές του επιπέδου δικτύου και επιτάχυνση των αλγορίθμων χρονοδρομολόγησης, σχεδίαση πρωτοκόλλων επικοινωνίας και υλοποίηση πειραματικών διατάξεων που δημιουργήθηκαν υπό το ευρωπαϊκό ερευνητικό έργο NEPHELE. Οι παραπάνω διαδικασίες οδήγησαν σε βαθιά κατανόηση των δικτύων επικοινωνίας, των μελλοντικών τους προβλημάτων και των πιθανών λύσεων, και ενίσχυσαν σημαντικά τις γνώσεις του συγγραφέα στον σχεδιασμό και την ενοποίηση συστημάτων. Τα κεφάλαια της παρούσας διατριβής περιγράφουν την δουλειά που έγινε στα παραπάνω αντικείμενα, με έμφαση στις συνεισφορές του συγγραφέα, καθώς και την ενοποίηση των υποσυστημάτων σε ένα λειτουργικό σύστημα. Το πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζει τον ορισμό του προβλήματος και την κατάσταση των σημερινών δικτύων Κέντρων Δεδομένων. Το επόμενο κεφάλαιο περιγράφει την σχεδίαση επεκτάσεων των δικτυακών συσκευών: αναλύονται οι επιπλέον απαιτήσεις λόγω της οπτικής μεταγωγής, καθώς και οι αποφάσεις που πάρθηκαν σε επίπεδο σχεδιασμού και υλοποίησης για την ικανοποίηση τους. Στην συνέχεια, παρουσιάζονται οι πειραματικές διατάξεις που υλοποιήθηκαν και αναλύονται η μεθοδολογία και η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε κατά την περίοδο αξιολόγησης του συστήματος. Επιπροσθέτως, για τον σχεδιασμό ενός αποδοτικού δικτύου ελέγχου για δίκτυα Κέντρων Δεδομένων με οπτική μεταγωγή, προτείνονται τεχνικές παραλληλοποίησης με στόχο την επιτάχυνση της διαδικασίας κατανομής πόρων. Οι παράλληλες τεχνικές, οι οποίες σχεδιάστηκαν και υλοποιήθηκαν, παρουσιάζονται και αξιολογούνται σε σχέση με τις απαιτήσεις του συστήματος. Το τελευταίο κεφάλαιο συνοψίζει την διατριβή και συζητά το μέλλον των δικτύων οπτικής μεταγωγής.The past couple of decades were characterized by the evolution of the Data Centers with respect to the number of supported servers and the throughput. Optical networking has allowed the rapid expansion of the Data Centers Networks (DCNs) by meeting the novel increased bandwidth requirements. Though, the integration of optical switching technologies in the DCNs demands a wide spectrum of expertise across the network layers, as well as novel design and organization for the DC nodes. This fact has motivated the current thesis, that presents the contribution of the author in the effort towards the integration of the optical switching in the DCNs. The work accomplished involves system design, logic design for PCS (Physical Coding Sublayer) adaptations and acceleration of scheduling algorithms, protocol design and adaptations and experiments performed on the optical testbed (mini-Data Center network) that was created in the scope of the NEPHELE EU project. The aforementioned processes led to a deep understanding of the networking world, its future roadblocks and solutions, and provided a solid background on system design and system integration. The chapters of the thesis describe the work performed on these disciplines, focusing on the author’s contributions, as well as the integration towards a functional system. The foremost chapter presents the problem definition and an introduction to the current ecosystem. It follows the chapter that describes the work performed on the adaptations of the dataplane devices: the additional requirements due to optical switching functionality are detailed, along with the design and implementation choices that were taken to fulfill them. Subsequently, the thesis shows the testbed creation and the experimental procedure with a full description of the methodology and the experimental procedures that were followed during the evaluation. Moreover, to meet the requirements for efficient real time DCN control, the thesis proposes the design and implementation of parallel techniques that aim to accelerate the resource allocation process. The parallel techniques that were designed and implemented by the author are described and evaluated. The final chapter concludes the thesis and briefly discusses the future of optical switching technologies
