CN104883224B - 构建数据中心交换网络的方法及节点装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种构建数据中心交换网络的方法和节点装置，涉及网络与光交换技术领域。所述方法包括：S1、根据预设的网络规模和应用需求，选取规则的多边形晶格物理拓扑；所述规则的多边形晶格物理拓扑上的每个点对应一个光交换节点，每条边对应一根或多根光纤；S2、根据所述规则的多边形晶格物理拓扑，依据应用需求得到符合小世界网络特征的逻辑拓扑；所述逻辑拓扑包括两个逻辑平面，第一逻辑平面为规格晶体平面，第二逻辑平面为随机边组成的随机图平面。本发明使得构建的数据中心内交换网络支持任意大规模的端口数、可随意扩展、布线简洁。且在支持大规模和灵活扩展的同时，可保证任意两个服务器之间较高的互联带宽和较低的平均时延。

Description

构建数据中心交换网络的方法及节点装置

技术领域

本发明涉及网络与光交换技术领域，具体涉及一种构建数据中心交换网络的方法和节点装置。

背景技术

数据中心内的交换网络主要任务是负责提供成千上万台服务器之间的任意互联。这种网络的首要特征是端口规模巨大，通常达到数千乃至数十万量级；其次是要求高吞吐量，以及尽可能低的端到端延时；此外还需要具备良好的扩展性，以支持未来更高速率和更大端口规模的扩展需求。

为了构建这样一个数据通信网络，现行最通用的方式是将分组交换设备级联起来，形成一个多层树状结构。如图1所示，其中ToR交换机(即架顶交换机，Top of RackSwitch)，直接与一个机架内的服务器相连接，提供机架内部的数据交换以及对外的出口；汇聚层交换机负责将多个ToR连到一起从而支持多个机架之间的数据交换；同理再向上层级联，核心交换机负责将多个汇聚层交换机连结到一起。有些数据中心还会把服务器机架分组封装到一个个集装箱内(称为Pod)，而大量Pod之间也同样需要类似的汇聚层、核心层交换机进行层级式扩展。虽然每个交换机的端口数目有限，但通过这样层层级联的方式就可以达到提升网络整体端口数量的目的。同时，为了增强网络的鲁棒性，往往各层交换机也要部署一定的冗余度。

针对这种数据中心交换网络，目前也存在一些变种，比如比较常见的是采用Fat-tree拓扑结构，相当于在图1的树形结构基础上再横向叠加多个树，各个树结构之间也有交叉互联，总体上形成一个较复杂的多根树。这种改进主要的目的是大幅增加网络的吞吐量，使得任意两组服务器之间具有更多可用的双向互联带宽，同时大量交换机和链路的引入也加强了网络抗故障能力。还有其他的变种例如DCell，BCube等等，这方案或多或少地抛弃了树形级联结构，而是直接让服务器支持更多的网络端口，搭建更复杂的拓扑从而获得更丰富的连通性，从而达到对端口规模或者总体吞吐量方面的改善。

总之，作为本发明的背景技术，现行的最通用的数据中心内部网络，无论是图1所示的最基本树形架构还是其他任何变种，本质上都可以归结为以下三个特征：第一，采用的电分组交换设备，例如以太网或IP层交换机；第二，物理结构上都需要将交换机或服务器进行层层级连，以支持较大端口规模；第三，从服务器角度看，网络的拓扑都是规则的、静态的。考虑到数据中心网络追求的目标是大规模可扩展、高吞吐量、低时延、低能耗等。现有的堆叠式扩展的电交换网络，在实现这几个目标方面都有一定问题。

在端口规模及扩展性方面，一般的商用交换机端口数目能达到几十个至数百个，再增加端口数量就会使得设备成本急剧提升，而为了满足数据中心内多达数十万量级的端口之间互联，只能通过设备级联并且增加树形级联的层数，以及搭建交换机的集群来扩大单个交换节点的端口数。这不可避免地导致网络建设成本过高，而且布线工程复杂，运营维护难度大，也不利于灵活扩展。

在吞吐量方面，为了满足大端口数量的同时支持每个端口更高的信号速率，目前用于数据中心的高端的电交换设备处理器芯片已经从工艺上日益接近极限，这种设备的价格及其昂贵，而且考虑到电子处理速率瓶颈，未来再提高性能的难度也非常之大。因此，现实中的数据中心网络通常并不支持所有服务器之间的全带宽交换，而是在图1所示树形架构中的每一层都引入一定过载率，从而网络不可能做到任意时刻任意两个服务器之间的全带宽数据传输。换言之，目前的数据中心网络往往为了权衡性能和成本，只能优先满足大规模而牺牲网络的吞吐量。

在数据交换时延方面，由于树形网络结构中距离较远的服务器之间的互联必定经过很多跳，每一跳的存储转发过程都引入一定时延，而且在网络拥塞的时候这种时延会更加恶化，导致整体上端到端时延不可控，大大影响上层应用性能。

在能耗方面，电交换设备支持的端口数越大，处理速度越高，则交换网络的整体能耗会相应地超线性增长，因为不但芯片本身的耗能增加，还附带着提高了通风散热和制冷方面的能耗。

因此，急需一种新的构建数据中心内的交换网络的方式。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种构建数据中心交换网络的方法和节点装置，能够使得构建的交换网络具备可大规模扩展、高吞吐量、低时延、低能耗。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种构建数据中心交换网络的方法，包括：

S1、根据预设的网络规模和应用需求，选取一个规则的多边形晶格物理拓扑；所述规则的多边形晶格物理拓扑上的每个点对应一个光交换节点，每条边对应一根或多根光纤；

S2、基于所述规则的多边形晶格物理拓扑，通过加入随机边的方式进一步得到具有小世界特征的逻辑拓扑；所述逻辑拓扑包括两个逻辑平面，第一逻辑平面为与所述规则的多边形晶格物理拓扑重合的规则晶格平面，第二逻辑平面为随机边组成的随机图平面；

并根据波长路由算法，将所述随机图平面中的每一条逻辑连接以波长连接的形式实现到所述规则的多边形晶格物理拓扑中。

优选的，步骤S1具体包括：

预选规则的多边形晶格物理拓扑，根据预设的网络规模和应用需求预估所需的带宽容量，并根据每条光纤内的波长数和每个波长的带宽，得到所述规则的多边形晶格物理拓扑的每条边所需的光纤数量。

优选的，步骤S2中的第一逻辑平面和第二逻辑平面均采用波分复用或者弹性栅格光网络技术来实现。

优选的，该方法进一步包括步骤：

依据所述逻辑拓扑，令所述规则的多边形晶格物理拓扑中的每个晶格按照子波长粒度交换的环网机制运作。

优选的，所述子波长粒度交换环网运作的机制包括光突发交换、光分组交换或数字副载波交换。

优选的，通过在规则的多边形晶格物理拓扑的边缘增加至少一个晶格的节点，扩展数据中心交换网络。

优选的，该方法进一步包括使用具有智能集中调度能力的控制平面，使得具有小世界特征的逻辑拓扑根据流量需求动态地进行逻辑拓扑重构。

本发明还提供了一种构建数据中心交换网络节点装置，所述节点装置包括若干个解复用模块、随机图平面光交换处理模块、规则晶格平面光交换处理模块、若干个复用模块，以及电分组交换模块；

其中，光纤通过所述解复用模块后被分解成多个波长，一部分波长输入到所述随机图平面光交换处理模块，经上下路交换处理后输出到所述复用模块；另一部分波长输入到所述规则晶格平面光交换处理模块，经上下路交换处理后输出到所述复用模块；

所述电分组交换模块实现所述随机图平面光交换处理模块和规则晶格平面光交换处理模块之间的电域交换。

优选的，所述电分组交换模块的实现方式包括采用专门的交换芯片或者通用的架顶交换机。

(三)有益效果

本发明提供了一种构建数据中心交换网络的方法和节点装置。通过基于“小世界网络”理论和光交换技术的多资源维度特征，构建一个无结构的逻辑拓扑，该逻辑拓扑包括两个逻辑平面，第一逻辑平面为规则晶格平面，第二逻辑平面为随机边组成的随机图平面；进而根据波长路由算法将所述第二逻辑平面中的每一条逻辑连接以波长连接的形式实现到规则的多边形晶格物理拓扑中。本发明使得构建的数据中心内交换网络支持任意大规模的端口数，可随意扩展，布线简洁。且在支持大规模和灵活扩展的同时，还可以保证任意两个服务器之间较高的互联带宽和平均时延。

此外，网络的能耗也会比较低。相对于现行的堆叠式电交换网络来说效果都有明显性能提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现行所使用的数据中心内部网络架构示意图；

图2为基于规则的多边形晶格物理拓扑构建小世界网络的原理图；

图3为本发明实施例的构建数据中心交换网络的方法流程示意图；

图4为本发明实施例中的网络构建方式的示意图；

图5为本发明实施例中构建数据中心交换网络节点装置的结构示意图；

图6为本发明实施例中基于正六边形一维晶格的物理网络拓扑结构示意图；

图7为本发明实施例中的节点装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先简单说明“小世界网络”的概念和特征：小世界网络是复杂网络理论中一种有趣的现象，即当网络节点数非常多时，只要此时拓扑具备某种程度的随机性，就可能实现任意两点之间仅通过较少的跳数进行互联，这种平均跳数不会随着网络规模的增大而明显增大。要构建一个具备小世界网络性质的拓扑，有很多种方法，其中比较具有代表性的一种是Newman等人于20世纪九十年代提出的基于规则晶格加入随机边的方式。具体地：

如图2所示，这种构建方式要求首先搭建一个规则的晶格形式的拓扑，比如图2中的三角形晶格、正方形晶格或正六边形晶格等，或者扩展到三维的正多面体或四维超立方体，都可以通过不断向外延伸从而成一种规模极大的网络。在这样的大规模且规则的拓扑上，只需再均匀而且足够多地加入随机边，如图2中虚线所示，就能够得到一个小世界网络，使得任意两点之间互联的跳数不会随网络规模的扩张而明显增大。以图2中间的正方形晶格为例，构建规则拓扑后，每个节点的度等于4，此时再给每个节点添加一个自由度，令节点的度等于5，然后再均匀而随机地添加随机连线(已经有连线的点对之间不能再加)，则最后达到每个节点都不仅通过四条边与其相邻的节点直连，还通过第5条边与网络中随机某处位置的远端节点直连，这样就能够得到一个小世界网络。当然还可以继续给节点增加自由度，从而网络中可以再加入随机边，使得网络的连通性更丰富，相应的任意两点之间的平均跳数也会趋向于更短。

这种基于规则晶格加入随机边的方式构建出来的拓扑，除了具备小世界网络的基本特征，即任意两点平均跳数不随网络增大而明显增大，还具备另一个特质就是聚集系数较高，即以任意一个节点为中心，与其相连的所有邻居节点之间，都倾向于直接互联或经过很少的跳数就能够互联。换言之，这种拓扑除了任意两点之间跳数少这一优势外，还具备局部区域连通性强的特征。

目前在学术界也已经有一些研究表明，具有随机拓扑的小世界网络比规则的网络拓扑更适合数据中心的场景，无论是扩展性、吞吐量还是鲁棒性方面都具有一定优势。但是利用传统的电交换机构建小世界拓扑并不现实，因为布线复杂性太高，而且一旦部署完成后又需要对逻辑拓扑进行优化时，还必须进行断开重连，这在现实中是无法接受的。

实施例1：

如图3所示，本发明实施例提供了一种构建数据中心交换网络的方法，包括：

S1、根据预设的网络规模和应用需求，选取一个规则的多边形晶格物理拓扑；所述规则的多边形晶格物理拓扑上的每个点对应一个光交换节点，每条边对应一根或多根光纤；

S2、基于所述规则的多边形晶格物理拓扑，通过加入随机边的方式进一步得到具有小世界特征的逻辑拓扑；所述逻辑拓扑包括两个逻辑平面，第一逻辑平面为与所述规则的多边形晶格物理拓扑重合的规则晶格平面，第二逻辑平面为随机边组成的随机图平面；

并根据波长路由算法，将所述随机图平面中的每一条逻辑连接以波长连接的形式实现到所述规则的多边形晶格物理拓扑中。

下面对本发明实施例进行详细的说明：

本实施例充分考虑到在规则的多边形晶格物理拓扑上只需利用光纤和交换节点搭建一个规则而布线简洁的晶格拓扑，再利用光交换技术在波长(频谱)资源利用方面的灵活性，构建出可动态重构的小世界逻辑拓扑。

优选的，步骤S1具体包括：

预选晶格拓扑形式，根据机架数量和应用需求预估所需的带宽容量，并根据每条光纤内的波长数和每个波长的带宽，得到所述规则的多边形晶格物理拓扑的每条边所需的光纤数量。

即，首先选定一种晶格形式，可以是二维平面上的正多边形晶格，也可以是3D正多面体晶格等。理论上这种基于正多边形几何结构的规则晶格只存在有限种构建方式，但是原则上本发明方案也可以支持任何形式的规则或不规则晶格。采用规则晶格的好处在于，每个节点都可以使用完全相同的实现结构，而避免端口数(收发机数量)的差异。

然后，根据网络流量大小和业务特征的需求，预估所需的带宽容量，并根据每条光线内支持的波长数和每个波长的带宽等物理限制，得到晶格的每条边所需的光纤数量。光纤所搭建的规则晶格物理拓扑中，每条边对应的带宽资源未必完全相同，实际应用中可以根据业务部署的情况进行规划和调整。

优选的，步骤S2中的第一逻辑平面和第二逻辑平面均采用波分复用(WDM)或者弹性栅格光网络技术来实现。分配于实现第一逻辑平面连接的波长资源或者频谱资源，与分配给第二逻辑平面连接的波长资源或者频谱资源，由于复用在同一个物理网络中，因此两者应保证互不交叠。比如，利用弹性栅格(Flex-grid)光交换技术，选取一部分频谱提供晶格平面点到点连接，另一部分频谱提供随机图平面连接。

步骤S2中小世界的逻辑拓扑其对应为物理上的若干条波长交换路径，每条随机边可以对应一个或多个波长。具体地：

首先，根据一定的随机边生成策略，得到随机图平面的所有链路。

由于随机图平面是可灵活重构的逻辑拓扑，所以原则上可以根据业务需求和流量变化动态地进行增删，然而在网络初始状态或没有特定任务需求的情况下，可以根据任何一种策略生成随机图拓扑，使得网络的连通性尽可能均匀地分布在整个拓扑范围内。

所生成的随机图拓扑，应受物理资源条件的限制。因为最终所有的随机边都对应到规则晶格物理拓扑上的波长交换路径，因此在随机图拓扑的规划中应结合具体的波长路由算法，考虑链路容量和波长连续性等因素造成的逻辑连接限制。最后根据波长路由算法的结果，将随机图平面的每一条逻辑连接以波长连接的形式实现到规则晶格物理网络里。

优选的，该方法进一步包括步骤：

依据所述逻辑拓扑，令所述规则的多边形晶格物理拓扑中的每个晶格按照子波长粒度的环网机制运作。

优选的，所述子波长粒度的环网机制运作方式包括光突发交换或光分组交换或数字副载波交换。同处于一个晶格内的节点，以子波长粒度全光互通只需一跳，从而整体上看网络的逻辑拓扑上除了晶格平面和随机图平面的连接，每个晶格内的所有节点也都是全连接的。

例如图4所示的情况，令每个四边形晶格按照4节点光交换环网的形式运作，从而每个节点都可以与其所在的多个环上的所有节点实现全光互联(例如图4中，除了处于边缘的节点外，每个节点可以与其相邻的8个节点全光互联)。具体实现上也可以用任何一种可行的光交换技术，比如基于固定帧长、同步调度的光突发交换(OBS)技术，这样不但使得网络的局部连通性更强，整体上也有利于任意两点之间的平均跳数变得更短，从而有助于进一步缩短平均业务时延，以及提高网络带宽资源调度的灵活度。

优选的，依据网络需要，通过在规则晶格物理拓扑的边缘增加至少补全一个晶格的节点，扩展数据中心交换网络。

优选的，该方法进一步包括采用智能集中调度的控制平面，使得规则的多边形晶格物理拓扑根据流量需求动态地进行逻辑拓扑重构。

事实上任何一种网络架构中，如何根据流量需求进行带宽分配，都会直接影响上层业务性能。在本方案中，控制规则晶格平面和随机图平面分别占用多少波长(频谱)资源，事实上就等效于控制小世界网络的任意连通性能。比如在图4中，假设每个节点都有10个可用波长λ1～λ10，那么可以只用一个波长λ1实现规则晶格平面的点到点互联而用其他9个波长进行随机连接，也可以反过来用9个并行的波长实现晶格平面的大带宽点到点互联，而每个节点只用一个波长的自由度进行随机互联。网络规模很大时，也可以分区域做不同的规划。根据上层应用业务的需求，有的业务倾向于近距离的小范围通信，有的业务倾向于较远的大量数据传输，则控制平面可以结合这些需求以及当前网络状态，综合地进行计算，并作出动态调整，针对特定区域重新分配两个平面的波长(频谱)资源，以及重构随机图平面的具体拓扑。控制平面也可以选择专门地为某些业务流量配置独占的点到点波长连接。

实施例2：

如图5所示，本发明实施例还提供了一种构建数据中心交换网络节点装置，所述节点装置包括若干个解复用模块、随机图平面光交换处理模块、规则晶格平面光交换处理模块、若干个复用模块，以及电分组交换模块；

其中，光纤通过所述解复用模块后被分解成多个波长，一部分波长输入到所述随机图平面光交换处理模块，经上下路交换处理后输出到所述复用模块；另一部分波长输入到所述规则晶格平面光交换处理模块，经上下路交换处理后输出到所述复用模块；

所述电分组交换模块实现所述随机图平面光处理模块和规则晶格平面光交换处理模块之间的电域分组交换。

作为一种优选的方式，所述电分组交换模块为TOR交换机。

下面对本实施例进行详细的说明：

节点装置的功能结构如图5所示。在本发明方案中，网络中的所有节点都是对等的、同样功能结构的设备，无需设置不同层次、不同功能的装置。例如图4中的规则晶格结构是由四节点环网组成(处于边缘的节点空出来的一侧也都可以每4个端口为一组结成环)，则每个节点在4个方向上都分别有一入一出两个端口，从而节点结构就对应图4中n＝4的情况。

具体地，如图5所示，从任何一个入端口进入节点的光信号，首先被一个解复用模块拆分成两部分，其中一部分是对应于规则晶格平面的波长(频谱)资源，另一部分是则是对应随机图平面的资源。这两部分信号分别进入规则晶格平面交换处理模块和随机图平面交换处理模块。各个交换模块根据预先配置的或者动态自适应的策略进行交换处理。如果有数据需要在本地上下路，或者从一个平面跳转到另一个平面，则通过光电转换，在电分组交换模块进行交换转发，如图5中粗箭头所示。此处的电分组交换模块，可以直接利用现有的ToR交换机来实现。如果有数据要在此节点下路，或者某个逻辑拓扑平面上的信号要经过此节点转发至另一个拓扑平面，则都经光电转换后一个电分组交换模块进行转发。如果本地数据要上路，也经由电分组交换模块，转发至相应的逻辑拓扑平面去。

特别的，如果有数据能够全光地通过节点而不进行上下路操作，则信号可以全光地通过规则晶格平面光交换处理模块或者随机图平面光交换处理模块，再经由复用模块发送到相关出口。

另外，该节点装置还具备控制接口，从而网络可以通过集中或分布式的智能控制平面动态配置节点内部的各个功能模块。

实施例3

下面通过具体的实施例对本发明进行说明：

如图6所示，以六边形晶格物理拓扑为例，图中每一根实线代表一根光纤，每一个点代表本发明所述的节点装置。光纤内的信号传输是单向的，为简化讨论，假设其中至少有3个可用波长，分别是λ1、λ2和λ3。其中，λ1用来在每个晶格内提供一个环形数据总线，进而每个晶格都可以看做是独立的光突发交换环网。λ2和λ3属于用来搭建随机图拓扑平面的波长资源。此处λ2和λ3两条波长连接都是双向的，这是为了尽可能保证距离较远的两个节点之间通过随机图平面互联时数据的往、返时延尽量一致。

首先从每个晶格内部的环网角度来看，由于各个环都是顺时针方向的光突发交换环，环上的节点都可以用λ1作为一条数据总线全光地进行数据交换。现实的系统中可以多大数十个波长作为并行的数据总线来拓宽总线上的可用带宽。至于每个环上的光突发交换的媒体接入控制机制，可以有很多种方式实现，比如将波长总线在时域划分成固定长度的若干时隙，环上的节点根据统一的时隙分配方式进行全光的数据上下路，从而避免冲突。此处涉及的各种具体实现方式，不在本发明关注范围内。

然后从一个节点的角度来看，每个节点都有三入三出六个光端口，例如图6中的节点a，其同时属于a1、a2和a3三个环网，因此可以通过光突发交换的方式与这三个环上的总共12个相邻节点进行互联。同理节点b也可以于其所在的b1、b2和b3上的12个相邻节点进行全光互联。

在图6中，假设节点a和b之间有数据通信需求，如果仅通过规则晶格平面进行多跳互联，可能会跳数太多导致光电光转换次数多，效率比较低。此时在随机图拓扑平面恰好有λ2和λ3两个波长能够连接a和b的邻域，其中，如果走波长λ2，可以直接从a点全光地到达b节点的相邻节点，经过光电光转换，进入b1环或者b2环的光突发交换，最终到达节点b；如果此时λ2带宽不足，也可以走λ3，首先从a点经过a1环到达最上方的节点，进行光电光转换后进入λ3波长连接到达b1环最上方的节点，再经一次光电光转换，通过b1环上的突发交换到达节点b。

相应地，本实施例中涉及到的节点装置，如图7所示。从任意一个入端口进入节点的光信号，首先经过波长选择开关分成两部分，比如上述实施例中的波长λ1与λ2、λ3被分开，其中λ1进入突发交换上下路模块，λ2、λ3进入波长交换模块。每个突发交换模块可以根据控制平面的配置进行数据上下路，以及在适当的时候利用VOA(可调光衰减器)将一段突发信号终结掉。波长交换模块也依据控制平面的配置，执行适当的开关切换状态，从而令一些波长透明地穿过节点或者被此节点接收。凡是需要在本地接收或者转发的流量，都经过光电转换后交由电分组交换模块(可以是ToR交换机)进行处理。

综上，本发明提供了一种构建数据中心交换网络的方法和节点装置。通过基于“小世界网络”理论和光交换技术的多资源维度特征，构建一个无结构的逻辑拓扑，该逻辑拓扑包括两个逻辑平面，第一逻辑平面为规则平面，第二逻辑平面为随机边组成的随机图平面；进而根据波长路由算法将所述第二逻辑平面中的每一条逻辑连接以波长连接的形式实现到规则的多边形晶格物理拓扑中。本发明使得构建的数据中心内交换网络支持任意大规模的端口数，可随意扩展，布线简洁。且在支持大规模和灵活扩展的同时，还可以保证任意两个服务器之间较高的互联带宽和平均时延。此外，网络的能耗也会比较低。相对于现行的堆叠式电交换网络来说效果都有明显性能提升。

需要说明的是，在本文中术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种构建数据中心交换网络的方法，其特征在于，包括：

S1、根据预设的网络规模和应用需求，选取一个规则的多边形晶格物理拓扑；所述规则的多边形晶格物理拓扑上的每个点对应一个光交换节点，每条边对应一根或多根光纤；

S2、基于所述规则的多边形晶格物理拓扑，通过加入随机边的方式进一步得到具有小世界特征的逻辑拓扑；所述逻辑拓扑包括两个逻辑平面，第一逻辑平面为与所述规则的多边形晶格物理拓扑重合的规则晶格平面，第二逻辑平面为随机边组成的随机图平面；

并根据波长路由算法，将所述随机图平面中的每一条逻辑连接以波长连接的形式实现到所述多边形晶格物理拓扑中。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1具体包括：

选取规则的多边形晶格物理拓扑，根据预设的网络规模和应用需求预估所需的带宽容量，并根据每条光纤内的波长数和每个波长的带宽，得到所述规则的多边形晶格物理拓扑的每条边所需的光纤数量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其特征在于，步骤S2中的第一逻辑平面和第二逻辑平面均采用波分复用或者弹性栅格光网络技术来实现。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括步骤：

依据所述逻辑拓扑，令所述规则的多边形晶格物理拓扑中的每个晶格按照子波长粒度交换的环网机制运作。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述子波长粒度交换环网运作的机制包括光突发交换、光分组交换或数字副载波交换。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，依据网络需要，通过在规则的多边形晶格物理拓扑的边缘增加至少一个晶格的节点，扩展数据中心交换网络。

7.如权利要求1～6任一所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括使用具有智能集中调度能力的控制平面，使得具有小世界特征的逻辑拓扑根据流量需求动态地进行逻辑拓扑重构。

8.一种构建数据中心交换网络节点装置，其特征在于，所述节点装置包括若干个解复用模块、随机图平面光交换处理模块、规则晶格平面光交换处理模块、若干个复用模块，以及电分组交换模块；

其中，光纤内的信号通过所述解复用模块后被分解成多个波长的信号，一部分波长的信号输入到所述随机图平面光交换处理模块，经上下路交换处理后输出到所述复用模块；另一部分波长的信号输入到所述规则晶格平面光交换处理模块，经上下路交换处理后输出到所述复用模块；

所述电分组交换模块实现所述随机图平面光交换处理模块和规则晶格平面光交换处理模块之间的电域交换。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述电分组交换模块的实现方式包括采用专门的交换芯片或者通用的架顶交换机。