，对所述数据交换设备进行路由更新，更新所述 数据交换设备的路由信息，其中所述路由信息包括除直连光路信息外还包括附近所述数据 交换设备的光路信息。
[0036] 当在光路拓扑变换期间或网络中无包括光端口的所述数据交换设备时，则通过包 括所述高速电交换端口或所述低速电交换端口的所述数据交换设备进行数据转发。
[0037] 以下为本发明实施例，如下所示：
[0038](一）光电混合的数据中心网络架构
[0039] 边缘层交换设备ToR(数据交换设备）提供多个高速的电交换端口，通过这些高速 的电交换端口ToR设备相互连接，形成简单的网络架构如：torus网络架构。torus网络架 构，具有布线简单易于实现、结构化特性使得路由简单等特点，同时其简单的架构支持任意 规模的网络扩充，因此这些良好的特性对于数据中心网络组建来说有着极大的优势。但是 torus网络架构同样存在着不足之处，如随着网络规模扩大其直径和平均最短路径长度增 长的较快，这样容易导致较长的传输路径从而引起较大的数据传输延时。因此，为了弥补这 些不足，ToR设备提供高速的光交换端口与光路交换机0CS相连，在不同ToR设备之间提供 可变的光路。如图1光电混合数据中心网络架构示意图中所示：
[0040] torus网络架构提供整个网络的互连能力，高速光路根据网络带宽需求提供可变 的光路互连能力，可以有效的提升整个网络的整体性能。
[0041] 每个ToR交换设备与多个服务器相连，ToR设备提供高速电分组交换接口与周边 ToR设备直连，提供整个网络的通信。高速的电分组交换网络在光电混合数据中心网络架构 中起到两点作用：1)保证整个网络的互连，当利用ToR设备上的光路无法为数据提供一条 捷径的时候，也就是在利用光路生成的路由表上无法找到目的节点的路由的时候，可以利 用ToR设备间的电分组网络提供的结构化架构特性，找到一条较短的路径进行路由；2)利 用高速的电分组交换网络，可以将附近的数据聚合到本地的高速光路上进行传输，因此相 应的提高了光路的利用效率。
[0042] 为了实现光路拓扑变换能够较好的满足网络负载需求，本发明采用集中控制的方 式如图2所示，通过ToR设备周期性收集本地的网络流量信息，将流量信息发送至控制设 备，通过相应的光路拓扑生成算法，生成相应的光路拓扑架构，以及为每个ToR设备生成相 应的路由信息。数据进行转发的时候，根据本地设备上的路由表或者利用网络架构的特性 进行路由，为数据提供一条优化的路由信息，其中控制设备，可以以使用独立的服务器设 备，也可以在数据中心网络中选取某一服务器作为控制平台设备使用。
[0043](二）计算网络带宽需求估计
[0044] 本发明采用数据流量大小乘以传输距离的方式来定义不同设备之间流量大小，称 为距离权重流，本发明假设两个ToR交换设备（i，j)之间的流量大小为M^，两点间的距离 为Dij，则其距离权重流的值为W(1, =Mij。
[0045] 本发明利用区域需求估计的方式，来决定不同区域之间对网络带宽的需求大小。
[0046] 如图3区域带宽需求估计示意图中所示，光路被用于区域的聚合负载使用，因此 进行带宽需求估计的时候，本发明利用区域需求估计模版来实现。
[0047] 两个设备N，Μ之间的区域带宽需求为W_，N和Μ点利用电交换网络直连的设备 节点数为私个，则区域需求带宽其计算模板为：
[0048]
[0049] 如图2中所示Ν点的邻接点为4个（Ν。，&，Ν2,Ν3)，则其计算模板值为Ζ: 因此点N与点Μ之间的带宽需求为：
[0050]
[0051] (三）、快速光路拓扑架构生成方法
[0052] 利用（二）中区域带宽需求估计提供的方法计算得到的所有节点之间的带宽需求 估计矩阵，利用快速光路拓扑生成算法生成与负载需求相匹配的光路网络架构，并按照新 的光路架构，采用最短路径路由算法生成新的转发路由表给每个对应的ToR设备，更新ToR 设备上的路由表。
[0053] 光路快速生成算法如图4中所示，本发明将随机性加入节点的选择中，一方面可 以加快光路拓扑生成速度，另一方面可以避免由于采用（二）中区域带宽需求估计，而导致 的远距离的区域产生过多的光路连接，引起网络整体性能的下降。
【主权项】
1. 一种新型光电混合交换数据中心网络架构，包括服务器、数据交换设备，其特征在 于，所述数据交换设备至少存在两个高速电交换端口，所述高速电交换端口用于所述数据 交换设备之间进行连接；所述数据交换设备包括多个低速电交换端口，所述低速电交换端 口用于连接所述服务器，及所述数据交换设备包括至少由一个波长光发射器构成的光端 口，所述光端口用于所述数据交换设备之间进行快速动态带宽调整。2. 如权利要求1所述的新型光电混合交换数据中心网络架构，其特征在于，所述高速 电交换端口与所述低速电交换端口用于保证数据中心网络进行实时通信；所述光端口用于 提供所述数据交换设备之间的直连光路。3. 如权利要求1所述的新型光电混合交换数据中心网络架构，其特征在于， 所述数据交换设备包括具有多个波长的光波经波分复用器与光选择开关，通过所述光 选择开关在稳定周期内调整存在光路的任意所述数据交换设备之间的光波数目。4. 如权利要求1所述的新型光电混合交换数据中心网络架构，其特征在于， 通过所述光路选择开关聚合多个所述数据交换设备，实现单个所述数据交换设备通过 多个波长在稳定周期内同时与多个所述数据交换设备进行光路直连，扩大了光路直连可达 的范围。5. 如权利要求3或4所述的新型光电混合交换数据中心网络架构，其特征在于，所述 数据交换设备周期性收集网络流量信息，进行负载估计，并进行光拓扑计算，其中当单个所 述数据交换设备与多个所述数据交换设备进行连接时，进行光拓扑计算时同时进行光波长 划。6. 如权利要求5所述的新型光电混合交换数据中心网络架构，其特征在于，当光拓扑 计算完成后，所述数据交换设备之间的直连光路为本地服务器提供数据转发服务，同时为 邻接直连的所述数据交换设备之间提供数据转发服务。7. 如权利要求6所述的新型光电混合交换数据中心网络架构，其特征在于，当所述数 据交换设备存在两条或两条以上最短路径到达目的节点时，其中若具有一条或多条最短路 径经过一次光路转发时，则根据网络状态选择最短路径。8. 如权利要求6所述的新型光电混合交换数据中心网络架构，其特征在于，当光拓扑 计算完成并完成变换后，对所述数据交换设备进行路由更新，更新所述数据交换设备的路 由信息，其中所述路由信息包括除直连光路信息外还包括附近所述数据交换设备的光路信 息。9. 如权利要求8所述的新型光电混合交换数据中心网络架构，其特征在于，当在光路 拓扑变换期间或网络中无包括光端口的所述数据交换设备时，则通过包括所述高速电交换 端口或所述低速电交换端口的所述数据交换设备进行数据转发。
【专利摘要】本发明涉及数据中心网络架构技术领域，特别涉及一种新型光电混合交换数据中心网络架构，包括服务器、数据交换设备其特征在于，所述数据交换设备至少存在两个高速电交换端口，所述高速电交换端口用于所述数据交换设备之间进行连接；所述数据交换设备包括多个低速电交换端口，所述低速电交换端口用于连接所述服务器，及所述数据交换设备包括至少由一个波长光发射器构成的光端口，所述光端口用于所述数据交换设备之间进行快速动态带宽调整。本发明具有较低的建设成本和运营成本优势，具有较为稳定的性能，即随着规模扩大性能可以得到较好的保持。
【IPC分类】H04L12/04, H04L12/935, H04L12/733
【公开号】CN105282056
【申请号】CN201510760415
【发明人】许胜 , 付斌章, 陈明宇, 张立新
【申请人】中国科学院计算技术研究所
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年11月9日