[發(fā)明專利]一種新型光電混合交換數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510760415.3
• 申請日: 2015-11-09
• 公開（公告）號: CN105282056B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許勝;付斌章;陳明宇;張立新
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所
• 主分類號: H04L12/935
• 分類號: H04L12/935;H04L12/733;H04L12/04
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;梁揮

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型光電混合交換數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括服務(wù)器、數(shù)據(jù)交換設(shè)備其特征在于，所述數(shù)據(jù)交換設(shè)備至少存在兩個高速電交換端口，所述高速電交換端口用于所述數(shù)據(jù)交換設(shè)備之間進(jìn)行連接；所述數(shù)據(jù)交換設(shè)備包括多個低速電交換端口，所述低速電交換端口用于連接所述服務(wù)器，及所述數(shù)據(jù)交換設(shè)備包括至少由一個波長光發(fā)射器構(gòu)成的光端口，所述光端口用于所述數(shù)據(jù)交換設(shè)備之間進(jìn)行快速動態(tài)帶寬調(diào)整。本發(fā)明具有較低的建設(shè)成本和運(yùn)營成本優(yōu)勢，具有較為穩(wěn)定的性能，即隨著規(guī)模擴(kuò)大性能可以得到較好的保持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型光電混合交換數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，采用電交換設(shè)備提供全帶寬(full-bandwidth)的通信網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致大量電交換設(shè)備的花費(fèi)，帶來高的能耗。同時，很多針對數(shù)據(jù)中心流量模式的研究表明，在大部分情況下，數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用效率并不是很高，且流量表明90％的數(shù)據(jù)傳輸集中在少部分不到10％的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流中，因此為了降低數(shù)據(jù)中心的組建成本和運(yùn)營成本，許多運(yùn)營商采用過度訂閱的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計，如1:240的過度訂閱數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，但是這些過度訂閱的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)容易在網(wǎng)絡(luò)帶寬需求高的情況下，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸成為性能的瓶頸，因此，一部分研究工作集中在利用高帶寬的光路傳輸交換(OCS)設(shè)備，在需要的時候為高帶寬需求的數(shù)據(jù)傳輸提供直連光路，這樣大大的優(yōu)化了由于過渡訂閱網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)帶來的帶寬瓶頸，同時極大的減少了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的組建成本和能耗。

基于光路交換(OCS)技術(shù)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計，主要包括兩種：一是光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如helios和c-through；另一是全光交換的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如OSA。在光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)helios和c-through中，過度訂閱的電分組交換網(wǎng)絡(luò)提供整個網(wǎng)絡(luò)的通信，邊緣層交換設(shè)備ToR交換機(jī)或聚合層設(shè)備Pod交換機(jī)聚合大的數(shù)據(jù)流量，利用WDM波分復(fù)用技術(shù)將不同波長的光信號復(fù)用到一條光路中進(jìn)行傳輸提供高帶寬的通信，在需要的時候利用OCS光路交換可變的特性，動態(tài)調(diào)整光路拓?fù)浼軜?gòu)，為大的塊狀數(shù)據(jù)傳輸提供高帶寬、大容量的數(shù)據(jù)傳輸，從而有效的優(yōu)化了整個數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的性能。

但是基于全光交換的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，無法很好的滿足大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心組建需要，因此采用光電混合方式的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)成為當(dāng)前研究的主要方向，先前基于樹型架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，仍然存在很多不足，如：

1)、基于最大匹配的光路拓?fù)渖伤惴ǎS著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大需要較長的計算時間，因此帶來較大的時延，由于數(shù)據(jù)中心具有較為復(fù)雜的流量模式，因此當(dāng)流量發(fā)生變化的時候，按照先前需求估計，計算得到的光路無法得到充分的利用；

2)、基于傳統(tǒng)樹形架構(gòu)的基礎(chǔ)電交換網(wǎng)絡(luò)，在數(shù)據(jù)中心規(guī)模需要擴(kuò)充的時候，必須遵循嚴(yán)格的拓?fù)浼軜?gòu)要求，因此在進(jìn)行擴(kuò)充時候需要大規(guī)模的擴(kuò)充，同樣帶來許多不必要的花費(fèi)；

3)、需要較多的聚合層和內(nèi)核層設(shè)備支持網(wǎng)絡(luò)的互連，一方面帶來布線負(fù)載，另一方面造成較大的能耗。

因此，綜上所述，先前基于樹形架構(gòu)設(shè)計實(shí)現(xiàn)的光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在實(shí)際運(yùn)行部署中隨著規(guī)模擴(kuò)大面臨著許多瓶頸因素，如由于過度訂閱在高負(fù)載情況下引起的較大時延、較大的能耗以及無法滿足小規(guī)模的擴(kuò)充等要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種新型光電混合交換數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括服務(wù)器、數(shù)據(jù)交換設(shè)備，其特征在于，所述數(shù)據(jù)交換設(shè)備至少存在兩個高速電交換端口，所述高速電交換端口用于所述數(shù)據(jù)交換設(shè)備之間進(jìn)行連接；所述數(shù)據(jù)交換設(shè)備包括多個低速電交換端口，所述低速電交換端口用于連接所述服務(wù)器，及所述數(shù)據(jù)交換設(shè)備包括至少由一個波長光發(fā)射器構(gòu)成的光端口，所述光端口用于所述數(shù)據(jù)交換設(shè)備之間進(jìn)行快速動態(tài)帶寬調(diào)整。

所述高速電交換端口與所述低速電交換端口用于保證數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時通信；所述光端口用于提供所述數(shù)據(jù)交換設(shè)備之間的直連光路。