数据中心Clos网络负载均衡方案:问题、进展与展望

作者：刁兴龙; 余晓杉; 刘勇; 黄狄涛; 顾华玺^*

来源：计算机学报, 2020, 43(12): 2241-2258.

• 数据中心网络
• 负载均衡
• ECMP
• 哈希碰撞
• 鼠流阻塞
• 非对称性

在云计算、大数据等信息技术的带动下,分布式应用成为数据中心网络内的主要业务模式.数据中心网络内部的流量呈现"东西向为主"、"大小流混合"的特性,实现数据中心网络负载均衡对提升网络带宽利用率、满足大小流需求具有重大意义.得益于数据中心网络Clos拓扑提供的并行相等跳数的路径,等价多路径(Equal-Cost Multipath,ECMP)被广泛用于数据中心网络负载均衡.在实际中复杂的流量场景下,ECMP并未表现出预期的性能,哈希碰撞、鼠流阻塞问题未能满足象流的高吞吐需求以及鼠流的低时延需求,另外,由链路故障导致的网络拓扑非对称性问题也给负载均衡带来了重大挑战.本文首先分析了ECMP在实际应用中面临的问题,然后针对具体问题对现有负载均衡方案进行了综述,剖析了各方案的基本思想和实现方法,并对各方案的均衡效果进行了分析.最后,本文从处理粒度、决策方式、拥塞感知范围等多个维度对现有的数据中心网络负载均衡方案做了对比,总结并展望了未来数据中心网络负载均衡技术的发展趋势.

• 单位
  西安电子科技大学