[發(fā)明專利]基于超立方簇的數(shù)據(jù)中心光互連網(wǎng)絡系統(tǒng)及通信方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210133164.2
• 申請日: 2012-05-02
• 公開（公告）號: CN102638411A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設計）人: 顧華璽;余曉杉;王琨;朱文娟;年秀梅
• 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

1.一種基于超立方簇的數(shù)據(jù)中心光互連網(wǎng)絡系統(tǒng)，包括：

N臺架頂光交換機，每臺架頂光交換機包括n個簇內(nèi)交換端口，2個簇間交換端口，n+2個下行端口，其中，N，n均為整數(shù)；

N臺架頂電交換機，每臺架頂電交換機包括n+2個上行端口和s個下行端口，其中s為整數(shù)；

N×s臺服務器，每臺服務器包括一個上行端口；

其特征在于：

每一臺架頂電交換機的s個下行端口連接s臺服務器，每一臺架頂電交換機的n+2個上行端口連接一臺架頂光交換機的n+2個下行端口，構成N個網(wǎng)絡基本單元；

將N個網(wǎng)絡基本單元分為k個簇，每個簇中包括2ⁿ個網(wǎng)絡基本單元，該2ⁿ個網(wǎng)絡基本單元通過架頂光交換機的簇內(nèi)交換端口連接成n維超立方拓撲結構；超立方拓撲結構中的每個網(wǎng)絡基本單元根據(jù)其在超立方拓撲結構中的位置，設有環(huán)編號A_r，A_r采用n位自然二進制編碼；

k個簇中環(huán)編號A_r相同的網(wǎng)絡基本單元通過架頂光交換機的簇間交換端口連接成環(huán)形拓撲結構；環(huán)形拓撲結構中的每個網(wǎng)絡基本單元根據(jù)其在環(huán)形拓撲結構中的位置，設有簇編號A_c，A_c采用m位自然二進制編碼，m為整數(shù)且滿足條件2^m≥k。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于超立方簇的數(shù)據(jù)中心光互連網(wǎng)絡系統(tǒng)，其特征在于：網(wǎng)絡基本單元的環(huán)編號A_r采用n位自然二進制編碼，是將超立方結構中網(wǎng)絡基本單元的整數(shù)序號0，1，…，2ⁿ-1，表示為n位二進制數(shù)序列的形式。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于超立方簇的數(shù)據(jù)中心光互連網(wǎng)絡系統(tǒng)，其特征在于：所述網(wǎng)絡基本單元的簇編號A_c采用m位自然二進制編碼，是將環(huán)形拓撲結構中網(wǎng)絡基本單元的整數(shù)序號0，1，…，k-1，表示為m位二進制數(shù)序列的形式。

4.一種基于超立方簇數(shù)據(jù)中心光互連網(wǎng)絡的通信方法，包括如下步驟：

(1)源服務器產(chǎn)生數(shù)據(jù)分組，并將該數(shù)據(jù)分組發(fā)送至架頂電交換機；

(2)架頂電交換機解析數(shù)據(jù)分組的目的地址，若目的地址在源服務器所在網(wǎng)絡基本單元的內(nèi)部，則將該數(shù)據(jù)分組轉發(fā)至目的服務器，通信過程完成；否則，架頂電交換機查詢目的地址所在的網(wǎng)絡基本單元的編號，并根據(jù)該編號將數(shù)據(jù)分組存貯至本地緩存的相應子隊列中，執(zhí)行如下步驟；

(3)架頂電交換機周期性查詢本地緩存的所有子隊列，若子隊列中存在待發(fā)送數(shù)據(jù)分組，且在上一周期電交換機沒有為子隊列產(chǎn)生建鏈分組，則架頂電交換機為子隊列分配通信波長λ_d，產(chǎn)生建鏈分組并將建鏈分組發(fā)送至架頂光交換機，該建鏈分組攜帶的信息包括源基本單元編號(A_c^s，A_r^s)，目的基本單元編號(A_c^d，A_r^d)和通信波長λ_d，其中，A_c^s是源基本單元的簇編號，A_r^s是源基本單元的環(huán)編號，A_c^d是目的基本單元的簇編號，A_r^d是目的基本單元的環(huán)編號；

(4)架頂光交換機接收建鏈分組，查詢該建鏈分組的輸出端口，并提取該建鏈分組攜帶的通信波長λ_d，同時查詢該輸出端口的通信波長λ_d是否存在被占用的標記；若不存在被占用的標記，則轉發(fā)建鏈分組，并標記輸出端口的通信波長λ_d被占用；若存在該標記，則將建鏈分組存貯在輸入端口的緩存隊列中等待波長釋放；

(5)判斷建鏈分組是否到達目的基本單元，若未到達目的基本單元，則返回步驟(4)；若達目的基本單元，則執(zhí)行步驟(6)；

(6)目的基本單元的架頂光交換機接收建鏈分組，產(chǎn)生響應分組并將該響應分組發(fā)往源基本單元；其中，響應分組攜帶的信息包括建鏈分組序號和通信波長λ_d；

(7)判斷響應分組是否到達源基本單元，若未到達，則架頂光交換機根據(jù)響應分組信息配置輸入輸出端口，以建立光傳輸路徑，并向源基本單元轉發(fā)該響應分組；若到達，則執(zhí)行步驟(8)；

(8)源基本單元的架頂光交換機將響應分組轉發(fā)至源基本單元的架頂電交換機，架頂電交換機提取響應分組所攜帶的通信波長λ_d，選擇本地緩存的相應子隊列，并使用通信波長λ_d將該隊列中所有的數(shù)據(jù)分組發(fā)送至架頂光交換機；然后，由源基本單元的架頂電交換機向目的基本單元發(fā)送拆鏈分組；

(9)數(shù)據(jù)分組通過已經(jīng)建立的光傳輸路徑到達目的基本單元，目的基本單元的架頂光交換機接收數(shù)據(jù)分組，并將該數(shù)據(jù)分組轉發(fā)至目的基本單元的架頂電交換機，架頂電交換機再將該數(shù)據(jù)分組轉發(fā)至目的服務器；

(10)架頂光交換機接收拆鏈分組，判斷拆鏈分組是否到達目的基本單元，若拆鏈分組未到達目的基本單元，則架頂光交換機根據(jù)拆鏈分組的信息釋放通信波長并轉發(fā)該拆鏈分組；若拆鏈分組到達目的基本單元，則目的基本單元的架頂光交換機銷毀該拆鏈分組，通信過程完成。