[發(fā)明專利]基于模塊擴展的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡拓撲系統(tǒng)的路由方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210005727.X
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102420775A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設計）人: 顧華璽;年秀梅;王琨;趙彥
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發(fā)明屬于互聯(lián)網(wǎng)技術領域，具體涉及一種基于模塊擴展的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡拓撲系統(tǒng)的路由方法，可用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡服務器之間高效地通信。

背景技術

網(wǎng)絡及信息技術的迅速發(fā)展，使得數(shù)據(jù)中心成為現(xiàn)代社會中科研單位、金融機構等各行業(yè)的服務中心，運載企業(yè)的核心業(yè)務，滿足數(shù)據(jù)挖掘、存儲、高性能計算等服務要求。因此，構建適用于企業(yè)發(fā)展需求的數(shù)據(jù)中心已成為服務運營商、科研單位、各門戶網(wǎng)站等的IT重點建設項目，實現(xiàn)提升服務效率、降低運營成本、提高集中管理效率的目的。現(xiàn)階段，隨著數(shù)據(jù)中心應用范圍的不斷深入，數(shù)據(jù)中心規(guī)模持續(xù)擴大，數(shù)據(jù)中心設備成本增加，能耗開銷激增，管理更加復雜；另外，業(yè)務傳輸量增加，達P(10¹⁵)級，甚至Z(10²¹)級，數(shù)據(jù)業(yè)務對服務質(zhì)量、傳輸速度具有嚴格要求，上述業(yè)務特點使得現(xiàn)代企業(yè)對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的服務質(zhì)量、傳輸能力等提出新的要求。基于數(shù)據(jù)中心應用的廣泛性及數(shù)據(jù)中心業(yè)務的特點，因此構建數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡時，需要綜合考慮諸多因素：網(wǎng)絡的高可擴展性、高對分帶寬、高容錯性能、低時延、易管理、低成本開銷等。

現(xiàn)有構建數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的方法很多，根據(jù)拓撲的設計思想不同，采用的設備、互連規(guī)則、擴展方式也有所不同，但目標都是最大限度地滿足數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的性能要求。目前構建數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡時多采用樹形結構，或傳統(tǒng)樹形結構或胖樹結構。傳統(tǒng)樹形結構采用高性能專用交換設備，以多根樹方式連接交換機與服務器設備，以縱向擴展方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡擴建目標，擴展規(guī)模與拓撲層數(shù)成正相關，即網(wǎng)絡層數(shù)越高，網(wǎng)絡規(guī)模越大，但傳統(tǒng)樹形結構的擴展規(guī)模受限于高層交換設備的端口數(shù)量，存在嚴重的過載問題，且層數(shù)越高，高層過載問題越嚴重，網(wǎng)絡設備采用高性能專用設備，設備成本高，下行鏈路唯一，缺乏動態(tài)選擇性，單點故障難以避免；胖樹結構采用自上而下核心層、匯聚層、邊緣層的三層結構模式構建數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡，與傳統(tǒng)樹形結構相比，胖樹結構以商用設備代替高性能專用設備，橫向擴展取代縱向擴展方式，在一定程度上解決傳統(tǒng)樹形結構設備成本高、過載嚴重的問題，但胖樹結構難以克服傳統(tǒng)樹形結構擴展能力受限于核心交換設備的端口數(shù)量的缺陷，胖樹結構仍存在下行鏈路唯一、缺乏動態(tài)選擇性、單點故障等缺點。

針對上述數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡拓撲結構的不足，本申請人在201110361517.X專利申請中提出了一種基于模塊擴展的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡拓撲結構，以克服網(wǎng)絡擴展能力受限于交換機端口數(shù)量的缺陷，提高樹形結構中下行鏈路的動態(tài)選擇性，改善網(wǎng)絡的容錯性能。

參照圖1，基于模塊擴展的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡拓撲系統(tǒng)構建思想如下：網(wǎng)絡拓撲基于模塊思想構建，網(wǎng)絡拓撲中包括m個基本模塊101，每個基本模塊是自上而下包括核心層104、匯聚層106及邊緣層107，在核心層與匯聚層之間引入中間層105，每層均設置一組交換機，基本模塊是由各層交換機設備及服務器連接而成的小網(wǎng)絡；基本模塊101內(nèi)包括k個Pod結構109，基本模塊內(nèi)各層交換機設備及服務器數(shù)量均由k值確定；Pod結構是由匯聚層及邊緣層交換機組成，每個Pod內(nèi)包括k/2個匯聚層交換機及k/2個邊緣層交換機，每個交換機包括k/2個上行端口及k/2個下行端口，匯聚層交換機與邊緣層交換機以全互連方式連接；基本模塊內(nèi)包括k²/4個核心層交換機，每個核心層交換機包括k個下行端口及4個增設端口，包括k²/2個中間層交換機，每個交換機包括k/2個上行端口及k/2個下行端口；每個基本模塊容納k³/4個服務器。網(wǎng)絡拓撲系統(tǒng)中，每個邊緣交換機通過下行端口連接k/2個服務器，匯聚層交換機通過上行端口連接中間層交換機設備，核心層交換機通過其k個下行端口連接中間層交換機設備，通過4個增設端口連接相同基本模塊及不同基本模塊內(nèi)相鄰的核心層交換機設備，將各個基本模塊連接成一個整體網(wǎng)絡。

基于模塊擴展的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡拓撲系統(tǒng)中，在基本模塊的核心層與匯聚層之間引入中間層，保證網(wǎng)絡拓撲在具有良好的多路徑特性、高對分帶寬的前提下，實現(xiàn)網(wǎng)絡中下行鏈路的動態(tài)選擇性，提高網(wǎng)絡的容錯性能，避免單點故障及下行鏈路唯一的缺陷；為實現(xiàn)網(wǎng)絡擴建的目的，基于模塊擴展的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡拓撲系統(tǒng)采用橫向擴展或縱向擴展或混合擴展方式實現(xiàn)網(wǎng)絡擴建，保證網(wǎng)絡規(guī)模擴展不再受限于核心層交換機設備的端口數(shù)量。