CN104301391A - 多域光网络数据中心资源虚拟化映射方法 - Google Patents

多域光网络数据中心资源虚拟化映射方法 Download PDF

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Abstract

本解决了分布式数据中心的IT资源和多域软件定义光网络物理带宽资源的协同虚拟化映射问题，提出了一种层次化的虚拟化资源映射方法。包含以下步骤：主控制器接收虚拟请求后拆分为数据中心资源请求以及光网络资源请求；对数据中心的存储和计算资源进行预留映射和资源分配；根据虚拟请求中的拓扑结构和链路资源需求对多域光网络进行域间算路；将虚拟请求拆分成多个子虚拟请求发送给各个光域的光控制器；光控制器根据时延敏感程度采取不同的映射策略；映射完成后光控制器下发消息指令修改光节点的物理状态，并将映射结构通过消息反馈给主控制器。本发明降低了资源虚拟化映射的复杂度，弱化了主控制器工作负载压力，提高了映射过程的效率和速度。

Description

多域光网络数据中心资源虚拟化映射方法
技术领域
本发明涉及一种数据中心IT资源和多域光网络物理资源的映射问题，尤其涉及OpenFlow协议下主从控制器的虚拟化映射机制。
背景技术
云计算驱动由大量服务器组成的数据中心网络不断发展。为了提供多样化的运程或分布式云计算服务，需要一个大容量，高可靠性并且高度灵活的网络。光网络能够提供高效的能耗、动态的控制。应用SDN技术的革新，即SDON(软件定义光网络)允许运营商使用软件运行网络操作系统去控制网络，成为一种更加灵活的控制方式。
目前，数据中心的存储资源以及计算资源作为大数据的最终载体已成为数据中心IT资源的基础架构。而随着存储技术的发展，集中式存储已不再是数据中心的主流架构。海量数据的存储访问，需要扩展性、伸缩性极强的分布式存储架构来实现。
分布式数据中心作为网络设备资源的一部分，与光节点、光交换设备构建了光网络的整体架构。第三方租户在发出对数据中心存储资源或计算资源请求的同时，也包含了承载分布式数据中心的光网络拓扑资源以及链路资源的请求。
由于数据中心的分布式特点以及光网络的物理传输特性，如何对IT资源以及多域的光网络物理资源进行统一的虚拟化抽象，是目前光网络承载分布式数据中心的一个难点。
发明内容
本发明解决了分布式数据中心的IT资源和多域软件定义光网络物理带宽资源的协同虚拟化映射问题，提出了一种层次化的虚拟化资源映射方法。
本发明的多域光网络数据中心资源虚拟化映射方法，包含以下步骤：
主控制器接收虚拟请求后，将其拆分为数据中心资源请求以及光网络资源请求两部分，并分别发送给主控制器的资源管理模块和路由模块；所述虚拟请求是从GUI界面获取的用户对虚拟数据中心资源的请求。
资源管理模块接收数据中心资源请求后，通过网络服务接口和数据中心内部服务器上安装的超级管理程序进行互联，并通过所述网络服务接口对数据中心的存储和计算资源进行预留映射和资源分配；
路由模块根据所述虚拟请求中的拓扑结构和所需的链路资源对整个多域光网络进行域间算路；
主控制器将所述虚拟请求拆分成多个子虚拟请求，所述子虚拟请求包含每个域的子拓扑以及所需的链路资源，发送给各个光域的光控制器；发送的消息格式支持OpenFlow扩展协议，并且能够被光设备的OpenFlow协议代理所解析。
各个光域的光控制器和其域内的光节点通过支持OpenFlow扩展协议的消息进行互联通信，光控制器根据请求的时延敏感程度采取不同的映射策略；映射完成后，光控制器下发消息指令修改光节点的物理状态，并将映射结构通过消息反馈给主控制器。
层次化的控制模型将资源请求的任务进行细化，并让不同的模块共同承担了资源的映射任务，降低了资源虚拟化映射的复杂度。主控制器通过将虚拟资源请求拆分成若干子请求，由各域的光控制协同完成资源映射结果，弱化了主控制器的工作负载压力。同时还提高了映射过程的效率和速度。
附图说明
图1是本发明方法的实施例流程图
图2是应用本发明方法的系统架构图
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施方式作进一步的详细描述。
如图1所示，是本发明方法的实施例流程图，包含以下步骤：
101：用户将虚拟数据中心资源请求(简称虚拟请求)以Json的格式通过GUI界面的API发送给虚拟网络协同控制器(也称为主控制器)。
102、103：主控制器在接收所述虚拟请求后，解析Json格式的消息，并将其拆分为数据中心资源请求以及光网络资源请求(光网络资源请求包含拓扑结构和链路资源)两部分，并分别发送给主控制器的资源管理模块和路由模块。
104：资源管理模块接收数据中心资源请求后，通过基于VMware API的网络服务接口和数据中心内部服务器上安装的超级管理程序(例如在IBM服务器中安装VMware vSphere系列程序V5.1 hypervisor)进行互联，并通过所述网络服务接口对数据中心的存储和计算资源进行预留映射和资源分配。
105：路由模块根据所述虚拟请求中的拓扑结构和所需的链路资源对整个多域光网络进行域间算路。
106：主控制器将所述虚拟请求拆分成若干域内的子虚拟请求，每个子虚拟请求包含对应光域的子拓扑以及所需的链路资源，发送给各个域的光控制器(所述光控制器包含支持OpenFlow扩展协议的Nox，该控制器也称为从控制器)。发送的消息格式支持OpenFlow扩展协议，并且能够被光设备的OpenFlow协议代理所解析。
107：各域的光控制器和其域内的光节点(例如支持波长转换的可重构光分插复用器)以及光交叉连接设备通过支持OpenFlow扩展协议的消息进行互联通信，支持多种网络结构(例如网格网络和环型网络)。首先各个域的光控制器将接收到的子虚拟请求按照时延敏感类型进行分类。光控制器会根据请求的时延敏感程度采取不同的映射策略(例如时延敏感策略和负载均衡策略)。
108：对时延敏感类型的请求采用最短时延的路由策略，尽量选择时延最短的链路进行映射。
109：对时延不敏感类型的请求采用负载均衡的路由策略，尽量选择带宽资源链路和IT资源丰富的节点进行映射。
110：光控制器通过OpenFlow协议与光节点互联，进行映射；映射结束后，光控制器下发消息指令修改光节点及光交换机的物理状态，并将映射结果通过消息反馈给主控制器。
图2表示实施本发明方法的网络和设备架构图。作为一个例子，包括至少一个主控制器1、至少一个数据中心(A,B,…)、至少一个光域(光域1、光域2,…)网络。其中，
所述主控制器1包含两个主要模块：
虚拟网络资源管理模块11：该模块与各域的光控制器互联，更新各个域的资源状态，判断整个网络能否承载虚拟资源的请求。
虚拟网络路由模块12：该模块包含存有网络拓扑信息的数据库，并具有算路功能，根据请求的虚拟网拓扑计算域间的路由。通过扩展的资源预留协议和域间算路协议对接收的资源请求进行匹配计算，判断网络流量疏导策略和数据中心的资源情况，并决定将业务映射至哪几个光域和数据中心。
所述主控制器1带有图形用户接口13，第三方租户通过所述图形用户接口13，将虚拟资源请求发送给整个网络中的所述主控制器1。
所述光域(光域1、光域2,…)内的至少一个光控制器2，包含光域资源管理模块21、光域路由模块22。所述域内的光控制器2在收到所述主控制器1发送的子业务请求后，主要依赖于所述资源管理模块21、所述路由模块22以及OpenFlow代理23三个模块共同完成映射工作：
光域资源管理模块21：和域内的多个光节点(例如网络中的OXC、OADM)互联，并向所述主控制器1提供当前的网络资源状态。
光域路由模块22：根据业务需求算路、进行资源预留的分配，根据业务的时延敏感类型不同调用不同的策略，包括时延感知策略、负载均衡策略。
OpenFlow代理23：位于各个光节点(光节点1，光节点2，……)上，每个光节点包含ROADM和/或OXC装置，所述OpenFlow代理23用于解析OpenFlow协议，并将其翻译成供应商制定消息类型的模块，该模块将根据光控制器2的信令消息对光模块进行控制，实现对来自不同供应厂商设备的统一管理。
数据中心3(A,B)包含存储资源和计算资源31，vSphere应用编程接口32。其中，
其中所述存储资源和计算资源31是数据中心的基本设施用来给第三方提供服务所述vSphere应用编程接口32的功能是将数据中心的资源抽象后以消息的形式，发送给光控制器的资源管理模块。

Claims (10)

1.一种多域光网络数据中心资源虚拟化映射方法，其特征在于，包含以下步骤：
主控制器接收虚拟请求后，将其拆分为数据中心资源请求以及光网络资源请求两部分，并分别发送给主控制器的资源管理模块和路由模块；
所述资源管理模块接收数据中心资源请求后，通过网络服务接口和数据中心内部服务器上安装的超级管理程序进行互联，并通过所述网络服务接口对数据中心的存储和计算资源进行预留映射和资源分配；
所述路由模块根据所述光网络资源请求对多域光网络进行域间算路；
主控制器将所述虚拟请求拆分成多个子虚拟请求，所述子虚拟请求包含每个光域的子拓扑以及所需的链路资源，发送给各个光域的光控制器；
所述光控制器根据所述子虚拟请求的时延敏感程度采取不同的映射策略；映射完成后，光控制器向光节点下发消息指令修改所述光节点的物理状态，并将映射结构通过消息反馈给主控制器。
2.如权利要求1所述多域光网络数据中心资源虚拟化映射方法，其特征在于，所述虚拟请求从GUI界面获取。
3.如权利要求1所述多域光网络数据中心资源虚拟化映射方法，其特征在于，所述主控制器接收的虚拟请求为Json格式。
4.如权利要求1所述多域光网络数据中心资源虚拟化映射方法，其特征在于，所述光网络资源请求包含拓扑结构和链路资源。
5.如权利要求1所述多域光网络数据中心资源虚拟化映射方法，其特征在于，所述超级管理程序为VMware vSphere系列程序。
6.如权利要求1所述多域光网络数据中心资源虚拟化映射方法，其特征在于，所述网络服务接口是基于VMware API的网络服务接口。
7.如权利要求1所述多域光网络数据中心资源虚拟化映射方法，其特征在于，所述子虚拟请求中的消息格式支持OpenFlow扩展协议。
8.如权利要求1所述多域光网络数据中心资源虚拟化映射方法，其特征在于，所述光控制器支持OpenFlow扩展协议的Nox。
9.如权利要求1所述多域光网络数据中心资源虚拟化映射方法，其特征在于，所述光控制器向光节点下发消息指令支持OpenFlow扩展协议。
10.如权利要求1所述多域光网络数据中心资源虚拟化映射方法，其特征在于，所述映射策略包含时延敏感策略和负载均衡策略。
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