上海交大在光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計與優(yōu)化研究方向取得重要進展
近日，上海交通大學電子信息與電氣工程學院約翰·霍普克羅夫特計算機科學中心長聘教軌副教授趙世振團隊在光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計與優(yōu)化研究方向取得重要進展，相關(guān)成果 “Understanding the Performance Guarantee of Physical Topology Design for Optical Circuit Switched Data Centers”已被計算機性能建模與分析評估領(lǐng)域頂級會議ACM SIGMETRICS接收。本文所有作者均來自我校，趙世振為第一作者，這是上海交通大學作為第一作者單位在該會議的首篇論文。 o .V
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ACM SIGMETRICS創(chuàng)辦于1973年，至今已經(jīng)有近50年的歷史。它是ACM計算機系統(tǒng)測量和建模學會舉辦的年度會議，是計算機科學領(lǐng)域的頂級學術(shù)會議之一。該會議旨在促進性能分析技術(shù)的研究以及已知方法和工具的先進與創(chuàng)新應(yīng)用，平均錄取率僅為15%左右。 gA gF$H .
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與電交換的機制不同，光交換技術(shù)僅能在交換機的入口與出口之間建立一對一通信鏈路，而難以支持一對多、多對一、多對多通信。這就使得現(xiàn)有的針對電交換網(wǎng)絡(luò)的建模分析方法無法直接應(yīng)用于光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。該論文針對光電混合數(shù)據(jù)中心的物理拓撲首次提出“競爭比”概念，用于衡量不同流量模式下給定物理拓撲與理想物理拓撲之間的性能差距。文中一方面證明了大型光電混合數(shù)據(jù)中心不存在理想的物理拓撲；另一方面也針對不同的大型光電混合物理拓撲方案分別進行了嚴格的競爭比分析。這是學術(shù)界首次針對光電混合數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)拓撲提出理論上的性能分析方法。該工作可在光電混合數(shù)據(jù)中心的部署階段提供指導意義。本研究主要受到國自然青年基金“數(shù)據(jù)中心低頻動態(tài)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化”項目與華為玻普實驗室的資助。 ;U#= H9_
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光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)示意圖 |.;] e[&
該論文主要研究如何設(shè)計光交換機（OCS）與ToR層電交換機的互連方式，使最終的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)針對不同的流量模式均能體現(xiàn)出可靠的網(wǎng)絡(luò)性能。該論文深入研究已有的光電混合數(shù)據(jù)中心架構(gòu)發(fā)現(xiàn)可以衍生出四類可行的選擇，結(jié)合競爭比，從理論層面分析了不同方案的優(yōu)缺點，并做了嚴謹?shù)臄?shù)學證明，為未來光電混合數(shù)據(jù)中心演進提供了新的思路。 WWC& -Ni
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不同光電混合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的可擴展性與性能對比 AR{$P6u!%|
此外，針對現(xiàn)有光電混合數(shù)據(jù)中心控制與運維難度高的難題，該項目組在前期發(fā)表于ICNP 2021的工作《TROD: Evolving From Electrical Data Center to Optical Data Center》中也提出了可行的解決方案。與傳統(tǒng)方案不同，TROD不會根據(jù)數(shù)據(jù)中心流量變化頻繁切換光交換機，而是結(jié)合數(shù)據(jù)中心核心層的流量特性與自適應(yīng)路由方案降低光交換機切換頻率。該成果大幅降低了光電混合數(shù)據(jù)中心的實際部署難度。該成果也得到了華為相關(guān)部門的關(guān)注。 *P|~v Cnr
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論文鏈接：https://dl.acm.org/doi/10.1145/3491054
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