[發(fā)明專利]一種數(shù)據(jù)中心的無線組播方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310042872.X
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號(hào): CN103179517A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔勇;廖春鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W4/06
• 分類號(hào): H04W4/06
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種數(shù)據(jù)中心的無線組播方法。

背景技術(shù)

隨著越來越多的應(yīng)用被整合到云計(jì)算中，數(shù)據(jù)中心扮演了一個(gè)越來越重要的角色。而涉及到一對多的組播模式的應(yīng)用在現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中相當(dāng)普遍。例如，分布式文件系統(tǒng)，比如Google，Hadoop中的HDFS，Microsoft的COSMOS等都會(huì)產(chǎn)生大量的一對多的信息傳遞。在線網(wǎng)絡(luò)搜索在需要將搜索隊(duì)列重新定位到索引的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)時(shí)也涉及到許多組間的信息傳遞。盡管前面幾十年，網(wǎng)級(jí)別的組播發(fā)展有很多障礙，而且有一些例如擁塞控制，價(jià)格模型和安全性等開放問題，然而最近IPTV中IP組播的成功應(yīng)用，以及數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特性，都使許多研究者將他們的注意力集中到了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)組播中來節(jié)省網(wǎng)絡(luò)流量和提高應(yīng)用的吞吐量。

傳統(tǒng)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)通常鏈路連接稠密，有大量的數(shù)據(jù)鏈路傳輸失敗，而導(dǎo)致了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的性能很差。近年來，為了提高數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)性能，組播在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用得到了很大的關(guān)注，但是這些組播技術(shù)都是基于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。比如在BCube為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，人們提出了建立基于服務(wù)器的組播樹的算法。而Vigfusson等人提出了一種稱為Dr.Multicast的可拓展的數(shù)據(jù)中心組播機(jī)制。它將傳統(tǒng)的IPMC操作映射為或者是使用一種新的點(diǎn)到點(diǎn)的多發(fā)單播機(jī)制，或者是映射為一個(gè)傳統(tǒng)的IPMC地址。在Dr.Multicast中其使用組播機(jī)制部分依賴于硬件的容量。而李丹等人提出的數(shù)據(jù)中心組播機(jī)制，充分利用了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，并且使用了in-packet?bloom?filter技術(shù)，這種機(jī)制使得組播的穩(wěn)定性得到了一定程度的提高。但是，由于傳統(tǒng)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模很大，組播組的數(shù)量也很大，要在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中保存組播組的狀態(tài)變得很難實(shí)現(xiàn)，而且所有的組播機(jī)制都不可避免的要遭受大量的網(wǎng)絡(luò)擁塞和鏈路傳輸失敗。由于無線網(wǎng)絡(luò)具有快捷高效、組網(wǎng)靈活等特點(diǎn)，無線網(wǎng)絡(luò)在我國獲得了飛速的發(fā)展。在無線網(wǎng)絡(luò)中同一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)可以通過無線廣播同時(shí)收到信息。基于無線廣播對于數(shù)據(jù)組播的優(yōu)勢，在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中加入無線成分來提高組播性能具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

目前，在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中加入非以太網(wǎng)的無線鏈路連接來提高數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的性能得到了越來越多的推廣。受無線廣播的啟發(fā)，即處于數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)的傳輸范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)能同時(shí)收到數(shù)據(jù)，由此提出了一種在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)組播的方式。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的組播機(jī)制應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中至少存在以下不足：

1）在現(xiàn)有的有線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，直接使用組播方式進(jìn)行傳播容易遭受網(wǎng)絡(luò)擁塞和鏈路傳輸失敗，組播組的狀態(tài)也很難實(shí)現(xiàn)。

2）而將現(xiàn)有的在其他類型的無線網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行的組播機(jī)制的研究直接引入無線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)則不能保證所有的組播節(jié)點(diǎn)能夠接收到所有的有效數(shù)據(jù)，而且傳統(tǒng)的直接使用無線廣播實(shí)現(xiàn)無線組播的方式則不能實(shí)現(xiàn)多跳傳播。

另一方面，原有的無線組播也存在一些問題需要解決：

1）盡管在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，所有的服務(wù)器和路由器都集中在一個(gè)比較小的范圍內(nèi)，但當(dāng)某個(gè)設(shè)備開始通過無線信道廣播數(shù)據(jù)的時(shí)候，依然可能存在不在其傳輸范圍內(nèi)的設(shè)備。需要通過中繼和多跳的方式使得所有目的節(jié)點(diǎn)都能接收到組播數(shù)據(jù)。

2）無線信道的差異性，使得不同的接收節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)的丟包率不同，從而可能使得無線組播的性能受到最差信道的限制。通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，充分利用較好的信道進(jìn)行傳輸，提升無線組播的性能。

3）現(xiàn)有的無線協(xié)議支持多種不同的傳輸速率，不同的傳輸速率對應(yīng)不同的傳輸范圍，傳輸速率較大時(shí)，傳輸范圍可能比較小，相反，傳輸速率小時(shí)傳輸范圍可能比較大。需要適當(dāng)選擇不同的傳輸速率，提升無線組播的性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)據(jù)中心的無線組播方法，通過在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)機(jī)架路由器上添加全向天線，實(shí)現(xiàn)組播數(shù)據(jù)在機(jī)架間通過無線鏈路傳播，在機(jī)架內(nèi)通過原有的有線鏈路進(jìn)行傳輸?shù)姆绞剑浞掷脽o線廣播一到多傳播的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)組播，從而充分利用數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集中的特點(diǎn)，提升數(shù)據(jù)中心組播的性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種數(shù)據(jù)中心的無線組播方法，在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)機(jī)架頂層路由器上添加全向天線，使得機(jī)架間的組播數(shù)據(jù)通過無線信道進(jìn)行傳輸，機(jī)架內(nèi)部服務(wù)器之間的組播數(shù)據(jù)傳輸通過原有的有線鏈路進(jìn)行傳輸。

所述組播數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中依次按以下步驟實(shí)現(xiàn)傳輸：