基于纠删码卸载的负载均衡策略设计

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随着在线服务和云计算的快速发展,大规模数据中心已经遍布全世界。由于过高的CPU消耗与传输时延,传统的TCP/IP协议栈在面对新一代的数据中心工作负荷时已经显得力不从心,数据中心网络经常成为制约应用性能的瓶颈。RDMA的出现为加速数据中心网络传输指明了一个可行的方向,一些大规模的数据中心已经长期部署并使用RDMA作为数据中心网络传输协议。但是当前广泛部署于数据中心中的ECMP并不能很好的实现流量的负载均衡,在高吞吐、低时延的RDMA网络中,负载均衡显得尤其重要,现有RDMA工作并没有充分利用数据中心网络的多路径特性,充分利用多条路径传输数据不仅可以提高整个网络的利用率,还可以改善网络传输的时延,一定程度提高应用的吞吐量。同时,已有的工作通常是针对特定应用利用RDMA而进行紧耦合方式的开发,开发者首先需要对RDMA足够地了解,再结合充分的底层硬件知识调试相应的RDMA参数,为特定应用提供高性能的网络传输。这些都给想要利用RDMA加速应用的用户带来了麻烦。因此,为了解决RDMA面临的以上问题,本文设计了一种基于RNIC纠删码卸载的负载均衡策略,并在此基础上设计实现了一个通用多路径RDMA传输系统,本文的工作与贡献主要为以下三个方面:(1)本文首先简要介绍了现有负载均衡工作的优缺点,结合RDMA网卡支持的纠删码卸载与分层数据中心网络的多路径的特性,探究了使用RDMA网卡支持的纠删码卸载实现负载均衡与多路径RDMA传输的可行性。(2)针对ECMP面临的问题,设计了一种基于RNIC纠删码卸载的负载均衡策略,为部署有RDMA的数据中心网络提供了良好的流量负载均衡支持。仿真实验展示,策略可以有效改善应用性能,提高数据中心网络利用率。(3)充分利用数据中心网络的多路径特性,设计了一个基于RNIC纠删码卸载的多路径RDMA传输系统。通过使用该系统,用户可以充分利用RDMA高吞吐、低时延、低CPU开销的传输性能,最后通过实验验证了我们的设计。
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