云计算和新兴网络应用的新进展创造了对更强大数据中心的需求。这些数据中心需要高带宽互联,以支持数据中心服务器之间繁重的通信需求。基于电分组交换的数据中心网络需消耗过多的电力,才能满足未来数据中心所需的通信带宽。与目前基于商用交换机的网络相比,光互联作为一种能提供高吞吐量、低延迟和低能耗的新型解决方案,近年来成为关注热点。 本书介绍了数据中心光互联领域中提出的新和有前途的解决方案。首先,介绍了未来数据中心网络所面临的需求,以及如何通过光互联来提供数据中心扩展所需的带宽。未来数据中心的这些需求由主要数据中心的所有者和运营者所提供。其次,本书用较大篇幅介绍了许多由工业界和学术界领导者提出的基于光互联的数据中心网络架构。本书可以作为科研人员、教师以及对高性能数据中心网络和光互联感兴趣的网络和计算机工程技术人员的宝贵信息来源。
本书介绍了数据中心光互联领域中提出的新和有前途的解决方案。
前言 云计算、流媒体视频和社交网络等网络应用的兴起,促成了对更强大的数据中心的需求,这些数据中心需要比几年前高得多的带宽。为此,有必要针对数据中心设计高性能的互联网络,以便能在不耗费过多能源的情况下满足其内部的带宽需求。 在过去的几年中,许多研究人员指出了当前数据中心网络的局限性,并提出采用光互联是一个可行的解决方案。基于光互联的数据中心网络是一个跨学科的研究领域,涉及计算机网络、计算机体系结构、硬件设计、光网络和光器件等多个领域。因此,需要对上述领域进行广泛和深入的了解。本书收集了近年来大 学和企业在学术研究领域提出的一些具创新性的数据中心网络光互联架构。 本书是对高性能互联和数据中心网络领域感兴趣的科研人员、学生、教师和工程技术人员的宝贵参考书。此外,本书将为正在致力于高性能互联的研究人员和工程技术人员提供对光互联的好处和优势的宝贵见解,以及它们如何成为未来数据中心网络的有希望的替代方案。 后,我们要感谢为本书做出巨大贡献的所有作者,他们帮助我们顺利完成这本书。 ChristoforosKachris KerenBergman IoannisTomkos
Christoforos Kachris 希腊雅典理工学院（AIT）高级研究员。分别于2001和2003年于克里特理工大学获得电子与计算机工程学士学位和硕士学位；2006年进入位于加利福尼亚圣何塞的赛灵思实验室实习；2007年于荷兰代尔夫特理工大学获得计算机工程学博士学位；2009年2月至2010年8月，在希腊克里特大学计算机学院任客座助教，并参加了高性能嵌入式体系结构与编译器（HiPEAC NoE）及SARC IP欧洲研究项目。其研究范围包括：可重构计算（现场可编程门阵列）、多处理器核SoC系统体系结构、网络处理、嵌入式系统、数字设计（电阻晶体管逻辑）、网络运营中心互联、软/硬件协同设计、数据中心（光纤）互联、计算机体系结构。
第 I 部分 数据中心网络简介 第 １ 章 数据中心内光互联简介 / ３ １．１ 引言 / ３ １．２ 数据中心网络的架构 / ３ １．３ 网络流量特征 / ５ １．４ 能耗要求 / ８ １．５ 光互联的兴起 / ９ １．６ 本书结构 / １１ 参考文献 / １２ 第 II 部分 数据中心网络中的光互联 第 ２ 章 面向横向扩展型数据中心的光互联 / １７ ２．１ 引言 / １７ ２．２ 数据中心网络结构 / １８ ２．３ 光学使能技术 / ２１ ２．４ 结论 / ２８ 参考文献 / ２８ 第 ３ 章 下一代数据中心光互联网络:端对端视角 / ３０ ３．１ 引言 / ３０ ３．２ 数据中心 / ３１ ３．３ 光互联 / ３７ ３．４ 结论 / ４１ 参考文献 / ４１ 第 ４ 章 数据和负载密集型云计算数据中心的仿真和性能分析 / ５１ ４．１ 引言 / ５１ ４．２ 能效数据中心仿真 / ５２ ４．３ 面向能效的调度 / ６０ ４．４ 结论 / ６４ 参考文献 / ６５ 第 III 部分 光互联架构 第 ５ 章 未来数据中心网络中的光子学应用 / ７１ ５．１ 引言 / ７１ ５．２ 背景 / ７６ ５．３ 电与光的路线图 / ７８ ５．４ 交换机微体系构架 / ８１ ５．５ 实验设置 / ９０ ５．６ 结果 / ９１ ５．７ 相关工作 / ９５ ５．８ 结论 / ９５ 参考文献 / ９６ 第 ６ 章 全光网络:系统的视角 / １０１ ６．１ 引言 / １０１ ６．２ 网络架构 / １０６ ６．３ 端到端的可靠分组传送 / １１２ ６．４ 仿真评估 / １１７ ６．５ 结论及未来工作 / １２４ 参考文献 / １２６ 第 ７ 章 一种基于高速 MIMOOFDM 的弹性数据中心网络 / １２９ ７．１ 引言 / １２９ ７．２ 基于 MIMOOFDM 的带宽灵活 DCN 架构 / １３０ ７．３ 基于 MIMOOFDM 的弹性光互联实验验证 / １３６ ７．４ 性能分析 / １３９ ７．５ 结论 / １４１ 参考文献 / １４２ 第 ８ 章 面向数据中心网络的 P 比特无缓存光交换 / １４５ ８．１ 引言 / １４５ ８．２ 交换架构 / １４８ ８．３ 调度算法 / １５３ ８．４ 实现 / １５８ ８．５ 性能评估 / １６０ ８．６ 相关工作 / １６２ ８．７ 结论 / １６３ 参考文献 / １６４ 第 ９ 章 高性能数据中心中的光互联 / １６９ ９．１ 引言 / １６９ ９．２ DataVortex / １７０ ９．３ SPINet / １７４ ９．４ 数据中心的组网挑战 / １７６ ９．５ 结论 / １７８ 参考文献 / １７８
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