具有模块化的中心级机架的多机架交换机的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001 ]交换机通过经由交换机结构互连交换机的端口来促进连接到交换机端口的网络设备之间的直接通信。交换机结构可以包括三个级:入口级、出口级和中心级。每个级可以包括下文中称为交叉开关的一个或多个交叉开关交换机。信息可以经由入口级交叉开关入口交换机结构，并且可以经由一个或多个中心级交叉开关路由到适当的出口级交叉开关。
【发明内容】
[0002]根据一些可能的实现方式，一种系统可以包括与交换机结构的入口级和出口级相关联的第一设备。第一设备可以包括与交换机结构相关联的第一交叉开关。第一设备可以包括与入口级相关联的第一交叉开关部件和与出口级相关联的第二交叉开关部件。系统还可以包括与交换机结构的中心级相关联的第二设备。第二设备可以包括与交换机结构相关联的第二交叉开关。第二交叉开关可以包括与中心级相关联的第三交叉开关部件。第二设备还可以包括与交换机结构相关联的第三交叉开关。第三交叉开关可以包括与中心级相关联的第四交叉开关部件。第三交叉开关部件可以经由一个或多个数据链路连接到第一交叉开关部件和第二交叉开关部件但是没有连接到第三交叉开关。第四交叉开关部件可以经由一个或多个数据链路连接到第一交叉开关部件和第二交叉开关部件但是没有连接到第二交叉开关。系统可以包括经由一个或多个控制链路连接到第一交叉开关的第一控制器。系统可以包括经由一个或多个控制链路连接到第二交叉开关和第一控制器但是没有连接到第三交叉开关的第二控制器。系统可以包括经由一个或多个控制链路连接到第三交叉开关和第一控制器但是没有连接到第二交叉开关的第三控制器。
[0003]根据一些可能的实现方式，一种系统可以包括被安装在第一机架中并且用于从发送设备接收数据的第一交换部件。数据可以用于接收设备。系统可以包括第一控制器，第一控制器被安装在第一机架中并且用于获得与转发数据相关联的第一控制信息，基于第一控制信息标识被安装在第二机架中的第二交换部件以及被安装在第三机架中的第三交换部件，控制第一交换部件向第二交换部件提供由发送设备提供的数据的第一部分以及向第三交换部件提供由发送设备提供的数据的第二部分。系统可以包括第二控制器，第二控制器与第一控制器分离并且用于从主控制器获得与转发数据相关联的第二控制信息，基于第二控制信息来标识没有被安装在第二机架中但是连接到接收设备的第四交换部件，以及基于第二控制信息来控制第二交换部件向第四交换部件转发数据的第一部分。系统可以包括第三控制器，第三控制器与第一控制器分离并且独立于第二控制器并且用于从主控制器获得与转发数据相关联的第三控制信息，基于第三控制信息来标识没有被安装在第三机架中但是连接到接收设备的第四交换部件，以及基于第三控制信息来控制第三交换部件向第四交换部件转发数据的第二部分。
[0004]根据一些可能的实现方式，一种系统可以包括机架以及被安装在机架内的第一组交换机。第一组交换机中的每个交换机可以包括第一组输入和第一组输出。系统可以包括与第一组交换机相关联并且被安装在机架内的第一组控制器。第一组控制器中的每个控制器可以独立于第一组控制器中的任何其他控制器，并且可以对应于第一组交换机中的交换机，以选择性地控制交换机将第一组输入中的输入与第一组输出中的输出进行连接。系统可以包括第二组交换机，第二组交换机包括第二组输入和第二组输出。第一组输入可以经由数据链路组连接到第二组输出，并且第一组输出可以经由数据链路组连接到第二组输入。系统可以包括第二组控制器，第二组控制器与第二组交换机相关联并且用于控制第二组交换机将第二组输入中的输入选择性地连接到第二组输出中的输出。第二组控制器可以控制第一组控制器。第二组控制器可以经由控制链路组连接到第一组控制器。
【附图说明】
[0005]图1A-1C是本文中所描述的示例实现方式的概图；
[0006]图2是具有模块化的中心级设备的多机架网络交换机的示例实现方式的示图；
[0007]图3是用于使用具有一个或多个独立的模块化的中心级设备的多机架网络交换机来转发数据的示例过程的流程图；
[0008]图4A-4G是与图3所示的示例过程相关的示例实现的示图；以及
[0009]图5A-5D是与图3所示的示例过程相关的示例实现的示图。
【具体实施方式】
[0010]示例实现方式的以下详细描述涉及附图。不同附图中的相同的参考标记可以标识相同或相似的元素。
[0011]网络交换机通过使用动态可配置的交换结构互连交换机的端口来促进连接到端口的设备之间的高效的直接通信。交换机结构可以具有三个级:用于从端口接收数据的入口级、用于向端口转发所接收的数据的出口级、以及用于将入口级互连到出口级的中心级。入口级和出口级可以包括用于将入口端口和出口端口分别动态地连接到一个或多个中心级交叉开关的入口交叉开关和出口交叉开关。每个中心级交叉开关可以表示交换机结构的数据平面，以实现特定的入口端口与特定的出口端口之间的连接。例如，交换机结构的交叉开关在一些实现方式中可以形成Clos网络。
[0012]交换机的中心级的数据平面的质量部分地确定交换机的带宽，而数据平面与端口的比率确定交换机的堵塞特性(即任何可用的入口端口可以连接到任何可用的出口端口的程度)。因此，增加中心级交叉开关的质量可以改善交换机的性能和/或可以在添加新的端口时维持交换机的性能。然而，诸如装置支架的能力、空间的尺寸、电源的输出、冷却系统的性能等物理约束可以限制可以设置在单个机架内的中心级交叉开关的质量。另外，网络操作者可以具有随着时间变化的带宽和/或端口质量需求。因此，固定能力的中心级机架可以复杂化和/或增加与中心级交叉开关的添加、去除和/或更换相关联的成本和网络宕机时间。
[0013]将中心级实现为一组一个或多个独立的中心级设备可以向网络操作者提供易于实现和可缩放同时满足各种物理约束的多机架交换机。另外，使用独立的中心级设备实现的中心级没有呈现针对交换机的单点故障，从而使得交换机能够继续工作，而不管一个或多个中心级设备的故障。
[0014]图1A-1C是本文中所描述的示例实现方式100-120的概图。
[0015]如图1A所示，假定对于示例实现方式100，第一交换机包括:在相应的第一位置和第二位置处的两个装置支架，每个装置支架包含外级设备；以及在第三位置处的包含中心级设备的另一装置支架。另外假定每个外级设备经由数据链路连接到中心级设备，以形成用于向和/或从外级设备的端口转发数据的交换机结构，并且假定所有的设备经由控制链路互连以用于交换与配置交换机结构相关联的控制信息。
[0016]假定对于示例实现100，第二交换机也包括位于第一位置和第二位置处的装置支架内的外级设备。另外假定第二交换机的中心级包括分布在第一位置和第二位置处的装置支架之间的一组独立的模块化的中心级设备。因此，模块化的中心级设备的使用可以使得第二交换机在提供相同的性能时能够比第一交换机占用更少的物理空间。另外，在一个多个模块化的中心级设备发生故障的情况下，第二交换机能够在降低的能力、冗余和/或带宽的情况下继续操作，而第一交换机的中心级机架的故障可以致使第一交换机不可操作。
[0017]如图1B所示，假定对于示例实现110，第三交换机也包括位于第一位置和第二位置处的装置支架内的外级设备。另外假定第三交换机的中心级包括分布在在物理上和/或在地理上与第一和第二位置处的装置支架分离的两个其他装置支架之间的一组独立的模块化的中心级设备。因此，模块化的中心级设备的使用可以使得第三交换机在提供与第一多机架网络交换机相同的性能时能够实现可以设置在不同位置处的中心级。因此，在例如特定的物理限制使得将中心级设备设置在单个位置处很难或不可行的情况下，和/或在数据链路的物理和/或地理多样性可以很理想(例如用于链路保护)的情况下，实现第三交换机可以使得网络操作者能够操作网络。与第二交换机类似，第三交换机可以继续在减小的能力、冗余和/或带宽的情况下操作，而不管模块化的中心级设备的故障。
[0018]如图1C所示，假定对于示例实现方式120，第四交换机也包括位于第一位置和第二位置处的装置支架内的外级设备。另外假定第三交换机的中心级包括分布在第一位置和第二位置处的装置支架之间的第一组独立的模块化的中心级设备以及分布在在物理上和/或在地理上与第一位置和第二位置处的装置支架分离的两个其他装置支架之间的第二组独立的模块化的中心级设备。例如，网络操作者初始可以仅实现第一组独立的模块化的中心级设备(例如，基于初始预算和/或性能需求)，产生如图1A所示的第二交换机，并且后续可以实现第二组独立的模块化的中心级设备以及相关联的数据/控制链路(例如，基于随后的预算和/或性能需求)。替选地，网络操作者初始可以仅实现第二组独立的模块化的中心级设备，产生如图1B所示的第三交换机，并且后续可以实现第一组独立的模块化的中心级设备以及相关联的数据/控制链路。因此，使用独立的模块化的中心级设备实现交换机可以使得网络操作者能够在特定的物理和/或预算约束内修改/更新交换机以改善性能、适应性等，而没有网络宕机时间。
[0019]通过这一方式，网络操作者可以使用一个或多个独立的模块化的中心级设备来在特定的物理约束内实现可缩放的、有适应性的多机架网络交换机。
[0020]图2是具有模块化的中心级设备的多机架网络交换机200的示例实现方式的示图。如图2所示，交换机200可以在网络设备210之间转发数据并且可以包括一组外级设备220-
1、……、220-R(R > I)(下文中统称为外级设备220并且分别称为外级设备220)以及一组中心级设备230-1、……、230-L(L2 1)(下文中统称为中心级设备230并且分别称为中心级设备230)。在一些实现方式中，每个外级设备220和/或每个中心级设备230可以包括用于容置其部件的单独的机架(例如，被定尺寸为适合在特定的物理空间中(诸如在通信支架内)，和/或被定尺寸为符合特定量的部件)。在一些实现方式中，外级设备220可以经由链路240连接到彼此连接和/或连接到中心级设备230以用于传送数据和/或控制信息。在一些实现方式中，中心级设备230可以独立于彼此来操作，而没有经由链路240连接到彼此以用于传输数据和/或控制信息。链路240可以包括有线连接(例如铜线、光纤等)、无线连接(例如无线电信号、光信号等)、或者有线和无线连接的组合以用于在设备之间传送数据和/或控制?目息O
[0021]网络设备210可以包括能够对信息(例如数据分组)进行接收、发送、处理、路由等操作的设备。例如，网络设备210可以包括线路卡机架(LCC)、路由器、交换机、网关、调制解调器、防火墙、网络接口连接(NIC)、集线器、桥接器、光上下路复用器(OADM)或另一类型的网络设备。在一些实现方式中，网络设备210可以包括与接收分组相关联的一个或多个输入端口以及与发送分组相关联的一个或多个输出端口。在一些实现方式中，网络设备210可以经由外级设备220(例如经由一个或多链路