[發明專利]一種可擴展的數據中心網絡架構及實現方法

有效

• 申請號: 201310246936.8
• 申請日: 2013-06-20
• 公開（公告）號: CN103327095A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 吳斌;肖杰;文紅;付澍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

1.一種可擴展的數據中心網絡架構，它包括核心層組件和邊緣層組件，其特征在于：核心層組件和邊緣層組件分布式的放置在骨干網絡的各個節點（7）上并通過光纖進行連接，所述核心層組件包括核心交換器（3）和內容交換器（2），所述邊緣層組件包括一個或多個機架（6）、一個或多個ToR交換器（5）和聚合交換器（4）；機架（6）上放置有多個服務器，機架（6）頂端設有一個ToR交換器（4），ToR交換器（5）用于完成同一個機架（6）的服務器之間的數據交換；聚合交換器（4）連接同一節點不同機架（6）上的ToR交換器（5），用于完成同一個節點不同機架（5）之間的數據交換；核心交換器（3）通過光纖分別連接各個節點的聚合交換器（4），用于完成不同節點機架（6）之間的數據交換；內容交換器（2）一端連接同一節點的核心交換器（3），另一端通過網絡連接外部用戶，負責外部用戶業務的接入和數據交換。

2.根據權利要求1所述的一種可擴展的數據中心網絡架構，其特征在于：所述的核心交換器（3）為光核心交換器，所述的聚合交換器（4）為光聚合交換器。

3.根據權利要求1所述的一種可擴展的數據中心網絡架構，其特征在于：所述的核心層組件和邊緣層組件的分布式程度是根據設計的目標在單節點集中放置和全網分散放置兩種模式之間進行靈活控制。

4.一種可擴展的數據中心網絡架構的實現方法，其特征在于：它包括以下步驟：

S11：建立以下整數線性規劃；

目標函數為：

minimize{Σu∈VPsSu+Σm∈VΣk≤KΔkJmk+Σu∈VΣv∈VPuvFuv+Σm∈VΣn∈V,n>mΣu∈Vθ(Pmu+]]>Pnu)Tmnu-Σu∈VP0Yu};]]>

約束條件為：

Σm∈VRmi=1,∀i∈R;]]>

Xmnij≥Rmi+Rnj-1,∀m,n∈V:m<n,∀i,j∈R:i≠j;]]>

Su≥1αΣm∈VΣn∈V,n>mTmnu,∀u∈V;]]>

Su≥1βΣv∈VFuv,∀u∈V;]]>

Jmk≥1γ(Σi∈RRmi-Nk),∀m∈V,∀k;]]>

Σu∈VTmnu=Σi∈RΣj∈R,j≠irijXmnij,∀m,n∈V:m<n;]]>

Σv∈VFuv+Σm∈VΣn∈V,n>mTmnu≤Q,∀u∈V;]]>

Σu∈VFuv=dv,∀v∈V;]]>

Yu≤Su,∀u∈V;]]>

Yu≤Σi∈RRui,∀u∈V;]]>

其中：

1）定義K為代價函數中陰影區域數目；

2）定義Δ_k與N_k分別為代價函數縱軸與橫軸標度值；

3）定義V為骨干網絡G(V,E)中所有節點的集合；

4）定義E為骨干網絡G(V,E)中所有鏈接的集合；

5）定義R為所有機架集合；

6）定義Q為核心交換器交換容量；

7）定義P_s為一對核心交換器和內容交換器的總代價；

8）定義P_o為當一對核心交換器與內容交換器跟一組機架放置在同一個節點時所節省的基礎建設費；

9）定義P_uv為節點u和節點v之間單位流量的傳輸代價；

10)定義θ為傳輸時延代價系數，θP_uv表示節點u和節點v之間單位流量的傳輸和時延總代價，其中(θ-1)P_uv為時延代價部分；

11）定義d_v為網絡中節點v處的業務請求量，v∈V；

12）定義r_ij為數據中心內部編號為i的機架與編號為j的機架間的交換量；

13）定義α為一任意一個滿足α≥∑_i∈R∑_j∈Rr_ij的常數；

14）定義β為一任意一個滿足β≥∑_v∈Vd_v的常數；

15）定義γ為一任意一個滿足γ≥|R|的常數；

定義待定變量：

1）定義S_u為二進制變量，當有一個核心交換器與內容交換器對放置在節點u處時，其取值為1，否則為0，其中u∈V；

2）定義為二進制變量，如果編號為i的機架放置在節點m處則取值為1，否則為0，其中i∈R，m∈V；

3）定義Y_u為二進制變量，如果一個核心交換器與內容交換器對跟一個機架組同時放置在節點u處，則取值為1，否則取值為0，其中u∈V；

4）定義為二進制變量，如果節點m處的機架數目超過N_k，則取值為1，否則取值為0，其中m∈V，k≤K；

5）定義為二進制變量，如果編號為i的機架放置在節點m，同時編號為j的機架放置在節點n，則取值為1，否則取值為0，其中m,n∈V，m<n，i，j∈R，i≠j；

6）定義為非負整數變量，表示節點v處的外部業務從u處的內容交換器接入的量，其中u∈V，v∈V；

7）定義為非負整數變量，表示節點m處的機架和節點n處的機架之間的交換總量中由節點u處的核心交換器完成交換的那部分量，其中m,n∈V，m<n，u∈V；

S12：利用數學優化工具求解S11的整數線性規劃，根據求解出的結果完成數據中心網絡架構的設計。