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随着社会的发展,目前的互联网所暴露出来的弊端已日益加剧,诸如IP地址不足、安全性弱、兼容性差等,上述缺陷已经影响到用户对网络业务的使用。因此,国外内针对目前互联网的缺陷,大力发展下一代网络(Next GenerationNetwork,NGN),而下一代网络的核心内容即为网络虚拟化,网络虚拟化技术能有效地克服目前网络僵化问题。
网络虚拟化最主要的特点是物理基础设施提供商(Infrastructure Provider,InP)与服务提供商(Services Provider,SP)在逻辑上实现了分离,InP只负责物理基础设施的建设、管理及维护,并将物理基础设施租赁或出售给上层用户;SP往往作为InP的上层用户按照其本身的业务需求向基础设施提供商购买或租赁物理资源,并在物理资源上通过构建虚拟网络的方式为用户提供各类端到端的通信服务。
由于网络虚拟化的研究刚处于起步阶段,国内外对于网络虚拟化的研究依然处在探索时期,因此对于虚拟网络缓存分配策略的研究是一项具有开创性的工作。基于虚拟网的缓存分配策略旨在建立一个缓存与各种网络性能指标关系的二维模型,利用该模型推导出的缓存大小能使虚拟网在成本和性能之间达到一个较好的平衡。与当前互联网中的缓存分配机制不同,面向业务的虚拟网只有单种流或少数几种流,以往的缓存分配机制并未考虑过对而向业务的虚拟网络的适应性,因此,针对面向业务的虚拟网缓存分配策略的研究已是迫在眉睫。
本文在基于面向业务的虚拟网基础之上研究了缓存的分配策略,针对面向业务的虚拟网中只存在单种流或少数流的背景,通过观察TFRC流的链路利用率和延时来建立缓存与链路利用率、延时之间的数学模型。利用该模型,可以精确地定义缓存的大小以便使网络达到较高的性能。选用TFRC流的原因在于该流为long—live流,能较好地体现业务特性。此外,在当前互联网中针对TCP流的缓存分配策略已比较成熟,而TFRC则是针对TCP协议中窗口机制的缺陷而设计的一种新的类似于TCP协议的新协议,其特点是利用特定的公式来调节发送速率,避免出现剧烈抖动的现象。目前针对TFRC协议的缓存分配策略研究还为数不多。本文除了对TFRC流进行仿真外,同时也在现有的缓存分配策略背景下对TCP流进行仿真,并将其与TFRC流进行对比,更好地说明了现有的缓存分配策略不适宜于TFRC协议。
本文所做的实验选用高性能PC机作为硬件平台,NS2作为软件实验平台,利用NS2来模拟虚拟网络的场景。实验场景由若干台主机和两个路由器组成,呈哑铃状拓扑结构。首先,在现有的缓存分配策略下对TFRC协议进行大量实验,得出现有的缓存分配策略不适宜于TFRC协议,之后利用实验数据给出TFRC所需缓存大小的定性结论,最后通过数学建模的方式建立缓存与各个性能指标之间的数学模型,并在该模型的基础上再次进行实验验证。