李宏慧 李炜东 付学良

(内蒙古农业大学计算机与信息工程学院 内蒙古 呼和浩特 010011)

0 引 言

随着云计算、物联网和大数据技术的快速发展，数据中心的规模变得越来越大，其能源消耗巨大并且不断增长[1]，极大限制了其运营及发展。据统计，2015年我国数据中心能耗高达1 000亿kW·h，超过我国社会用电量1.5%，相当于整个三峡大坝一年的发电量[2]。随着近期5G通信等技术的快速增长，预计到2020年我国数据中心能耗占比将增长至8%[3]。

数据中心设备包括外围设备和网络设备。数据中心网络的能耗占数据中心的总能耗达到了15%～20%[4]。随着外围设备，例如服务器、存储设备、制冷设备等节能技术的快速发展及部署，网络部分的能耗占比将会变得越来越多。为了保证数据中心的可靠性和可用性，交换机等网络设备几乎永不关机，不论数据中心网络负载量大小，均以接近100%的功率持续运行。

为了提高数据中心网络可靠性和网络容量，人们提出了许多“富连接”的数据中心网络架构，如，Fat-Tree[5]、Monsoon[6]、BCube[7]、Helios[8]等。其中Fat-Tree结构简单，对分带宽大，并且可提供服务器之间的多条等价路由，成为热门候选。但是，相对于传统数据中心，这种结构引入较多的交换机，进一步增加了网络的能耗。

当今的数据中心网络多采用等价多路径(Equal-CostMultipath，ECMP)路由算法[9]对数据流进行调度。在Fat-Tree型数据中心网络中，到达任意一个目的服务器结点存在多条等价路径，ECMP算法利用静态哈希函数从中选择一条路径来路由数据流。由此实现负载均衡。……