CN113300870A - 接入层交换机、上层交换机和数据中心网络系统 - Google Patents

Abstract

本公开实施例涉及一种接入层交换机、上层交换机和数据中心网络系统，其中系统包括至少一台接入层交换机，接入层交换机包括多个上行物理接口，且至少两个上行物理接口组合成一个物理接口组；至少一台上层交换机，上层交换机包括多个下行物理接口，下行物理接口与上行物理接口通过物理传输链路连接，且数据传输时，将同一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路。本公开实施例提供的技术方案，实现在数据中心发生更新迭代时，将上一代数据中心的网络硬件设备进行平滑切换，从而避免造成网络硬件设备浪费，降低更新迭代的成本。

Description

接入层交换机、上层交换机和数据中心网络系统

技术领域

本公开涉及云计算技术领域，尤其涉及一种接入层交换机、上层交换机和数据中心网络系统，以及数据中心网络系统的升级配置方法。

背景技术

随着云计算技术的不断发展，其中的数据吞吐量在不断增大，尤其是在云计算的数据中心，其网络带宽基本上按照每两年增加一倍的速度在增长，例如服务器对网络带宽的需求由100G升级为200G，以及服务器对网络带宽的需求由200G升级为400G时，都会引发对数据中心的更新迭代。现有技术中，数据中心网络系统内的网络硬件设备都是根据不同网络带宽的需求而设计，在因服务器对网络带宽需求而对数据中心进行更新迭代时，其中的网络硬件设备往往无法进行平滑切换，更新迭代后容易造成上一代数据中心的网络硬件设备的浪费，因此存在迭代成本高的缺陷。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种接入层交换机、上层交换机和数据中心网络系统，以及数据中心网络系统的升级配置方法。

本公开实施例的一个方面提供了一种数据中心网络系统，包括：

至少一台接入层交换机，所述接入层交换机包括多个上行物理接口，且至少两个上行物理接口组合成一个物理接口组；

至少一台上层交换机，所述上层交换机包括多个下行物理接口，所述下行物理接口与所述上行物理接口通过物理传输链路连接，且数据传输时，将同一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路。

在一些实施例中，上述上层交换机为汇聚层交换机或核心层交换机。

在一些实施例中，上述至少一台上层交换机包括第一上层交换机，第一上层交换机的下行物理接口和所述接入层交换机的上行物理接口的带宽规格相同。

在一些实施例中，上述上行物理接口和所述下行物理接口间通过光纤链路一一对应连接。

在一些实施例中，上述至少一台上层交换机包括第二上层交换机，第二上层交换机的下行物理接口的带宽规格是上行物理接口的带宽规格的N倍，N为大于或等于2的正整数。

在一些实施例中，上述上行物理接口和所述第二上层交换机的下行物理接口间通过光纤链路一一对应连接，对第二上层交换机的下行物理接口的传输速率进行降速配置，以使降速配置后第二上层交换机的下行物理接口与其连接的上行物理接口带宽规格相同。

在一些实施例中，上述第二上层交换机的下行物理接口降速配置后的带宽规格均为下行物理接口的带宽规格的1/N，物理接口组包括的上行物理接口的数目为N个。

在一些实施例中，上述同一个物理接口组对应的任意两条光纤链路间的长度差满足预设的时延约束条件。

在一些实施例中，上述同一个物理接口组的上行物理接口均通过光纤链路组与一个所述第二上层交换机的下行物理接口连接。

在一些实施例中，上述光纤链路组包括与物理接口组中上行物理接口数目相同的第一光纤子链路、光纤混合器和一条第二光纤子链路，第一光纤子链路的第一端与所述上行物理接口连接，第二端与光纤混合器的输入侧连接；第二光纤子链路的第一端与光纤混合器的输出侧连接，第二端与下行物理接口连接。

在一些实施例中，上述任意两条第一光纤子链路间的长度差满足预设的时延约束条件。

在一些实施例中，上述物理接口组包括的上行物理接口的数目为N个，第一光纤子链路包括M芯光纤，第二光纤子链路包括M×N芯光纤。

本公开实施例另一个方面提供了一种接入层交换机，包括：

多个上行物理接口，且至少两个上行物理接口组合成一个物理接口组；

所述上行物理接口通过物理传输链路与上层交换机的下行物理接口连接，且数据传输时，将同一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路。

本公开实施例的再一个方面提供了一种上层交换机，包括：

多个下行物理接口，下行物理接口通过物理传输链路与接入层交换机的上行物理接口连接，且数据传输时，将上行物理接口中同一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路。

在一些实施例中，上述下行物理接口的带宽规格是上行物理接口的带宽规格的N倍，N为大于或等于2的正整数。

在一些实施例中，上述下行物理接口和接入层交换机的上行物理接口间通过光纤链路一一对应连接，对下行物理接口的传输速率进行降速配置，以使降速配置后的下行物理接口的带宽规格与其连接的上行物理接口的带宽规格相同。

在一些实施例中，上述下行物理接口降速配置后的带宽规格均为下行物理接口的带宽规格的1/N。

本公开实施例的又一个方面提供了一种数据中心网络系统的升级配置方法，数据中心网络系统包括至少一台接入层交换机和至少一台上层交换机，接入层交换机包括多个上行物理接口，上层交换机包括多个下行物理接口，该方法包括：

将接入层交换机的至少两个物理接口组合成一个物理接口组；

通过物理传输链路连接下行物理接口与上行物理接口；

将同一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路。

在一些实施例中，至少一台上层交换机包括第一上层交换机，第一上层交换机的下行物理接口和接入层交换机的上行物理接口的带宽规格相同，通过物理传输链路连接下行物理接口与上行物理接口，包括：

将上行物理接口和下行物理接口间通过光纤链路一一对应连接。

在一些实施例中，至少一台上层交换机包括第二上层交换机，第二上层交换机的下行物理接口的带宽规格是上行物理接口的带宽规格的N倍，N为大于或等于2的正整数。

在一些实施例中，通过物理传输链路连接下行物理接口与上行物理接口，包括：

将上行物理接口和第二上层交换机的下行物理接口间通过光纤链路一一对应连接；

方法还包括：

对第二上层交换机的下行物理接口的传输速率进行降速配置，以使降速配置后第二上层交换机的下行物理接口与其连接的上行物理接口的带宽规格相同。

在一些实施例中，第二上层交换机的下行物理接口降速配置后的带宽规格均为下行物理接口的带宽规格的1/N，物理接口组包括的上行物理接口的数目为N个。

在一些实施例中，通过物理传输链路连接下行物理接口与上行物理接口，包括：

将同一个物理接口组的上行物理接口均通过光纤链路组与一个第二上层交换机的下行物理接口连接。

在一些实施例中，光纤链路组包括与物理接口组中上行物理接口数目相同的第一光纤子链路、光纤混合器和一条第二光纤子链路，第一光纤子链路的第一端与接入层交换机的上行物理接口连接，第二端与光纤混合器的输入侧连接，第二光纤子链路的第一端与光纤混合器的输出侧连接，第二端与第二上层交换机的下行物理接口连接。

本公开实施例提供的技术方案中，通过对数据中心网络系统进行改进，即在接入层交换机中设置多个上行物理接口，而且将其中至少两个上行物理接口组合成一个物理接口组，上述物理接口组中的上行物理接口通过物理传输链路与上层交换机的下行物理接口连接，将同一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路，该逻辑传输链路的传输速率相当于将物理接口组中多个上行物理接口的传输速率进行了叠加，从而形成一个具有更大网络带宽的“虚拟物理接口”。对于数据中心更新迭代的场景，上述具有更大网络带宽的“虚拟物理接口”可以适配下一代数据中心对更大网络带宽的需求，从而能够实现在数据中心发生更新迭代时，将上一代数据中心的网络硬件设备进行平滑切换，从而避免造成网络硬件设备浪费，降低更新迭代的成本。

附图说明

结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。

图1为本公开实施例中一种数据中心网络系统的结构示意图；

图2为本公开实施例中另一种数据中心网络系统的结构示意图；

图3为本公开实施例中一种接入层交换机工作模式的示意图；

图4为本公开实施例中一种上行物理接口的部署示意图；

图5为本公开实施例中另一种上行物理接口的部署示意图；

图6为本公开实施例中一种光纤链路组的结构示意图；

图7为本公开实施例中再一种数据中心网络系统的结构示意图；

图8为本公开实施例中另一种接入层交换机工作模式的示意图；

图9为本公开实施例中一种数据网络中心系统的升级配置方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

本公开实施例是针对现有技术中的数据中心进行更新迭代时，存在的网络硬件设备无法进行平滑切换，从而造成硬件设备浪费，迭代成本高的缺陷，提供了一种数据中心网络系统。

图1为本公开实施例中一种数据中心网络系统的结构示意图，如图1所示，该数据中心网络系统包括至少一台接入层交换机11和至少一台上层交换机12，其中的接入层交换机11包括多个上行物理接口，且至少两个上行物理接口组合成一个物理接口组；上层交换机12包括多个下行物理接口，下行物理接口与上行物理接口通过物理传输链路连接，且数据传输时，将同一个物理接口组的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路，通过该逻辑传输链路实现接入层交换机和上层交换机之间的数据传输。

在本公开实施例中，主要是对接入层交换机11的上行物理接口进行配置，即一方面将通过部署冗余的上行物理接口，然后将至少两个上行物理接口进行组合而形成物理接口组，上述物理接口组通过物理传输链路与上层交换机的下行物理接口连接；二方面，是将同一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路，利用该逻辑传输链路进行数据传输，该逻辑传输链路的传输速率相当于将物理接口组中多个上行物理接口的传输速率进行了叠加，从而形成一个具有更大网络带宽的“虚拟物理接口”。在数据中心发生更新迭代时，上述具有更大网络带宽的“虚拟物理接口”可以适配下一代数据中心对更大网络带宽的需求，从而能够实现在数据中心发生更新迭代时，将上一代数据中心的网络硬件设备进行平滑切换，避免造成网络硬件设备浪费，降低更新迭代的成本。

本公开实施例提供的上述数据中心网络系统既适用于三层网络架构的数据中心场景，又适用于二层网络架构的数据中心场景。其中，对于三层网络架构的数据中心场景，上述的上层交换机12可以称为汇聚层交换机，该汇聚层交换机还可以进一步的上行连接到核心层交换机；而对于二层网络架构的数据中心场景，上述的上层交换机可以为核心层交换机，即在二层网络架构的数据中心场景中可以不设置汇聚层交换机，汇聚层交换机的功能可以选择性的集成到接入层交换机或核心层交换机中。

无论是对于三层网络架构的数据中心场景，还是对于二层网络架构的数据中心场景，本公开实施例提供的技术方案中，都能够在数据中心发生更新迭代时，将同一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路，利用该逻辑传输链路进行数据传输，并且该逻辑传输链路的传输速率相当于将物理接口组中多个上行物理接口的传输速率进行了叠加，从而形成具有更大网络带宽的“虚拟物理接口”，以适配下一代数据中心对更大网络带宽的需求，从而能够实现在数据中心发生更新迭代时，将上一代数据中心的网络硬件设备进行平滑切换，从而避免造成网络硬件设备浪费，降低更新迭代的成本。

通常来说，对于一个数据中心的交换机而言，每个物理接口对应一条逻辑传输链路，该逻辑传输链路所对应的最大传输速率由其对应的物理接口的带宽规格确定，例如，对于网络带宽为200G的数据中心，则其中接入层交换机和汇聚层交换机中每个物理接口的带宽规格为200G，每一条逻辑传输链路的传输速率为56Gbps；对于网络带宽为400G的数据中心，则其中接入层交换机和汇聚层交换机中每个物理接口的带宽规格为400G，每一条逻辑传输链路的传输速率为112Gbps。尤其是在云计算技术发展过程中，由于待处理数据量的不断增加，与接入层交换机连接的服务器的接入带宽需求也在不断增加，因此需要不断的增加数据中心所支持的网络带宽，如网络带宽从100G增加到200G，从200G增加到400G的需求。例如已建成网络带宽为200G的数据中心，即上一代数据中心，此次新需求的网络带宽为400G，则需要建立下一代网络带宽为400G的数据中心，即下一代数据中心。

针对上述情形，现有技术通常需要新建一个网络带宽为400G的数据中心，该数据中心与上一代数据中心无关，使得无法实现上一代数据中心的网络硬件设备进行平滑切换，造成网络硬件设备的浪费等问题。

本公开实施例提供的技术方案，提供了两种解决方式，第一种解决方式是，利用上一代数据中心的网络硬件设备实现对新网络带宽需求的支持；第二种解决方式是，将上一代数据中心的网络硬件设备与新一代数据中心的网络硬件设备连接，将其数据处理能力应用到新一代数据中心中。

针对上述第一种解决方式，本公开实施例是在至少一台上层交换机12的下行物理接口和接入层交换机11的上行物理接口的带宽规格相同时，即上层交换机12和接入层交换机11可以同一代数据中心的网络硬件设备，但经过上述对接入层交换机11的上行物理接口的改进，以及数据传输时对逻辑传输链路进行优化配置，能够提高上一代数据中心所支持的网络带宽，进而可以支持与其连接的服务器扩展接入带宽，利用上一代数据中心的网络硬件设备满足对网络带宽的新需求，实现上一代数据中心的网络硬件设备的平滑切换，从而避免网络硬件设备浪费，降低更新迭代成本。在本公开实施例中，与接入层交换机11属于同一代数据中心网络设备的上层交换机12也可以称为第一上层交换机。

针对上述第二种解决方式，是在至少一台上层交换机12的下行物理接口和接入层交换机11的上行物理接口的带宽规格不同时，例如上层交换机12的下行物理接口的带宽规格是接入层交换机11的上行物理接口的带宽规格的N倍，其中，N为大于或等于2的正整数。

此时的上层交换机12可以看作是下一代数据中心为适应网络带宽需求而部署的，但经过对接入层交换机11的下行物理接口或物理传输链路的改进，以及对数据传输的逻辑传输链路进行优化配置，使其能够与下一代数据中心部署的上层交换机12匹配，二者之间建立逻辑传输链路，进而实现按照下一代数据中心对网络带宽的需求进行数据传输。在本解决方式下，也实现了在数据中心更新迭代时，将上一代数据中心的网络硬件设备进行平滑切换，从而避免网络硬件设备浪费，降低更新迭代成本。在本解决方式下，该下一代数据中心部署的上层交换机12可以称为第二上层交换机。

以下分别以三层网络架构的数据中心和二层网络架构的数据中心为例，对本公开实施例的技术方案进行详细描述。

图2为本公开实施例中另一种数据中心网络系统的结构示意图，该图2是以三层网络架构的数据中心为例进行说明，其中的上层交换机为汇聚层交换机。

在图2所示的数据中心网络系统中，其包括两代数据中心的网络架构，即上一代数据中心的网络架构和下一代数据中心的网络架构。示例性的，上一代数据中心可以支持的网络带宽为200G，其网络架构包括接入层交换机21、汇聚层交换机22和核心层交换机23；下一代数据中心可以支持的网络带宽为400G，其网络架构包括接入层交换机31、汇聚层交换机32和核心层交换机33，二者从架构层级和各层级交换机的功能上是一致的，区别在于二者所支持的网络带宽不同，而上述区别主要体现在各交换机的物理接口的带宽规格上，例如在网络带宽为200G的数据中心，其中各层交换机的物理接口的带宽规格也为200G，在网络带宽为400G的数据中心，其中各层交换机的物理接口的带宽规格为400G。

在现有技术中的网络硬件设备无法平滑切换，一方面是指由于不同带宽规格的物理接口，不能够直接连接并建立逻辑传输链路，从而使得上一代数据中心的接入层交换机21无法与下一代数据中心的汇聚层交换机32直接进行数据传输；二方面是对于上一代数据中心的接入层交换机21和下一代数据中心的接入层交换机31而言，均是于服务器连接，并为服务器提供相应的数据服务，数据中心的更新迭代，也往往是因为服务器的数据服务需求增大而引起，因此，在服务器的接入带宽发生扩张的情况下，例如从200G扩张到400G时，对于上一代数据中心，其接入层交换机21的上行物理接口的带宽规格，以及汇聚层交换机22的下行物理接口的带宽规格，都是200G，因此是无法满足400G接入带宽需求的。

基于本公开实施例提供的技术方案，其中是针对上一代数据中心的接入层交换机21进行改进，增加其上行物理接口的数量，设置冗余的上行物理接口，该冗余的上行物理接口在服务于上一代数据中心的网络带宽需求时，可以设置为空闲，在需要进行数据中心的更新迭代时，可以利用其与其他的上行物理接口组合得到物理接口组。

图3为本公开实施例中一种接入层交换机工作模式的示意图，如图3所示，其中的接入层交换机可以包括两种工作模式下，其中模式1是满足上一代数据中心的网络带宽需求，实现X*200G的上行连接模式；模式2是在上一代数据中心中实现X*400G的上行连接模式，或者与下一代数据中心配合实现X*400G的上行连接模式，具体实现方式在下述实施例中进行解释。

具体的，图4为本公开实施例中一种上行物理接口的部署示意图，如图4所示，可以包括2X个上行物理接口，例如第一行设置有编号为1、2、……X-1、X的上行物理接口，第二行设置有编号从X+1、X+2、……2X-1、2X的上行物理接口，共计2X个上行物理接口。在上一代数据中心中，上述的编号为1、2、……X-1、X的上行物理接口与上一代数据中心的汇聚层交换机22的下行物理接口一一对应的连接，共形成X条物理传输链路，每条物理传输链路可以构成一个逻辑传输链路，该数据中心的网络架构能够实现X*200G的上行连接模式，而对于从X+1、X+2、……2X-1、2X的上行物理接口，其可以设置为空闲状态。本公开实施例的上行物理接口，可以为标准的QSFP56接口形态，支持单逻辑传输链路56Gbps的传输速率，每个物理传输链路采用的光纤链路，可以采用200G-SR4光模块和MPO-8接口的多模光纤；或者是采用200G-FR4光模块和LC接口的单模光纤。

图5为本公开实施例中另一种上行物理接口的部署示意图，如图5所示，为了实现对400G网络带宽的支持，可以将每两个上行物理接口组合成一个物理接口组，可选的，可以将第1个和第X+1个上行物理接口组合成一个物理接口组，将第2个和第X+2个上行物理接口组合成一个物理接口组，……直到将第X和第2X个上行物理接口组合成一个物理接口组，共计X个物理接口组。

在一些实施例中，根据需求的不同也可以考虑将其他数目的上行物理接口组合成一个物理接口组，或者，选择不同编号的上行物理接口组合成一个物理接口组。

在得到上述包括至少两个上行物理接口的物理接口组后，如图5所示，可以将一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路，例如上述每个物理接口组包括2个上行物理接口的情况，可以将第1个和第X个上行物理接口对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路。该逻辑传输链路的传输速率相当于将物理接口组中多个上行物理接口的传输速率进行了叠加，从而形成一个具有更大网络带宽的“虚拟物理接口”，例如，在物理接口组包括2个上行物理接口的情况下，上述“虚拟物理接口”的带宽规格可以看作是400G。经过上述配置后的接入层交换机，其中的2X个带宽规格为200G的上行物理接口，可以配置得到X个带宽规格为400G的“虚拟物理接口”，进而从逻辑上实现400G的上行链路模式，达到对服务器接入带宽扩展为400G这一需求的支持。

本公开上述实施例提供的技术方案，其逻辑上仍然维持X路上行连接，保持每个交付单元(point of delivery，简称：POD)N台汇聚层交换机服务。无论是在200G网络架构，还是在400G网络架构下，都能够维持网络架构逻辑不变，而更新迭代过程中为服务器接入带宽的增长提供了过度。

本公开实施例中，通过利用上一代数据中心的网络硬件设备，实现了对下一代数据中心所需网络带宽的支持，以及上一代数据中心的网络硬件设备的平滑切换，从而避免造成网络硬件设备的浪费，降低更新迭代的成本。

另外，对于上一代数据中心的网络架构中，接入层交换机的上行物理接口和汇聚层交换机的下行物理接口间的物理传输链路，其可以选择光纤链路，两个接口之间通过光纤链路实现一一对应连接。其中所用的光纤链路可以沿用成熟的200G-SR4光模块和MPO-8接口的多模光纤，或者是200G-FR4光模块和LC接口的单模光纤。

进一步的，仍如上述图3所示，上一代数据中心的接入层交换机21还可以与下一代数据中心的汇聚层交换机32进行数据传输，而该汇聚层交换机32的下行物理接口的带宽规格和接入层交换机21的上行物理接口的带宽规格不同。可选的，汇聚层交换机32的下行物理接口的带宽规格可以是上行物理接口的带宽规格的N倍，N为大于或等于2的正整数。

对于该场景下的接入层交换机21的上行物理接口，其仍可以参照图4所示实施例，将一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路，例如上述每个物理接口组包括2个上行物理接口的情况，可以将第1个和第X个上行物理接口对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路。该逻辑传输链路的传输速率可以相当于将物理接口组中多个上行物理接口的传输速率进行了叠加，从而形成一个具有更大网络带宽的“虚拟物理接口”，例如，在物理接口组包括2个上行物理接口的情况下，上述“虚拟物理接口”的带宽规格可以看作是400G。

而由于汇聚层交换机32的下行物理接口的带宽规格为上行物理接口的带宽规格的N倍，例如本实施例中N的取值为2，此时可以通过两种方式进行适配，以实现在二者之间进行数据传输，以下分别对两种方式进行说明：

第一种方式是对汇聚层交换机32的下行物理接口进行适配。在该方式下，接入层交换机21的上行物理接口和汇聚层交换机32的下行物理接口之间可以是一一对应连接，而其中的物理传输链路可以是光纤链路，通过对汇聚层交换机32的下行物理接口的传输速率进行降速配置，并且使降速配置后的下行物理接口与其连接的上行物理接口的带宽规格相同，由于带宽规格相同，因此二者时间能够顺利进行数据传输。对于汇聚层交换机包括多个下行物理接口的情形，本公开实施例中，可以是对与接入层交换机21的上行物理接口连接的下行物理接口的传输速率进行降速配置。

在一些实施例中，若汇聚层交换机32的下行物理接口的带宽规格为上行物理接口的带宽规格的N倍，则可以设置降速配置后的带宽规格均为下行物理接口的带宽规格的1/N。另外，本公开实施例中，还可以每个物理接口组所包括的上行物理接口的数目也设置为N个，这样通过将上行物理接口的数目也为N个，能够使得N个降速配置后的各下行物理接口所支持的网络带宽之和仍达到配置前的下行物理接口的带宽规格。

例如，对于上述图3所示的实施例中，在上一代数据中心的接入层交换机上，一个物理接口组包括两个带宽规格为200G的上行物理接口为例，一个物理接口组对应的逻辑传输链路的传输速率为112Gbps，而与其连接的两个下行物理接口的带宽规格均为400G，每个下行物理接口对应的传输速率即为112Gbps，此时可以对上述两个下行物理接口的传输速率进行降速配置，使其传输速率降至56Gbps，从而带宽规格降速至200G，但因为包括两条物理传输链路，其对应的逻辑传输链路的传输速率仍能够达到降速配置前一个下行物理接口的传输速率。

具体的，本公开实施例中，其中的下行物理接口可以是端口形态为QSFP112的400G接口，而其中采用的串行器速率为112Gbps，可以通过降速配置，将其降速为64Gbps，从而使得该下行物理接口的带宽规格降为200G。

本公开实施例中，其中所用的光纤链路可以沿用成熟的200G-SR4光模块和MPO-8接口的多模光纤，或者是200G-FR4光模块和LC接口的单模光纤。

具体的，由于是两条不同的光纤链路组成一条逻辑传输链路，为了使不同光纤链路上接收到的信号时延在一定范围内，以实现后续的数据处理，可以设置时延约束条件，以使同一个物理接口组对应的任意两条光纤链路间的长度差满足时延约束条件，该时延约束条件可以根据标准中关于信号偏移的约束，以及光纤材料对光传播速度等影响因素而定，具体的，上述时延约束条件可以是两条光纤链路间的长度差小于16米，或者，限制因长度差导致的时间延迟小于80ns等情况。

第二种方式是对接入层交换机21的上行物理接口和汇聚层交换机32的下行物理接口之间的物理传输链路进行适配。具体的，该物理传输链路可以是一个光纤链路组，且同一个物理接口组的上行物理接口均通过光纤链路组与一个汇聚层交换机32的下行物理接口连接，即对于光纤链路组而言，其输入和输出是多对一的关系。例如。对于图3所示的实施例中，其中上一代数据中心的接入层交换机21的两个上行物理接口组合为一个物理接口组，因此其对应的光纤链路组的输入和输出是二对一的关系。

图6为本公开实施例中一种光纤链路组的结构示意图，如图6所示，其中的光纤链路组可以包括与物理接口组中上行物理接口数目相同的第一光纤子链路61、光纤混合器62和一条第二光纤子链路63，第一光纤子链路61的第一端可以与接入层交换机的上行物理接口连接，第二端与光纤混合器62的输入侧连接，第二光纤子链路63的第一端与光纤混合器62的输出侧连接，第二端可以与汇聚层交换机的下行物理接口连接。在图6所示实施例中，是指两个上行物理接口组合为一个物理接口组的情形，因此光纤链路组包括两个第一光纤子链路。本领域内技术人员可以理解，第一光纤子链路的数目也可以是其他。

具体的，本公开实施例中，其中的下行物理接口可以是端口形态为QSFP-DD的400G接口，而其中采用的串行器速率为64Gbps。

本公开实施例中，其中的光纤链路组的第二光纤子链路63，可以采用400G-SR8光模块和MPO-16接口的多模光纤，通过光纤混合器转成2*MPO-8接口的多模光纤，而第一光纤子链路可以使用200G-SR4光模块和MPO-8接口的多模光纤。

与上述第一种方式相同的，由于是两条不同的第一光纤子链路组成一条逻辑传输链路，为了使不同光纤链路上接收到的信号时延在一定范围内，以实现后续的数据处理，可以设置时延约束条件，以使同一个物理接口组对应的任意两条第一光纤子链路间的长度差满足时延约束条件，该时延约束条件可以根据标准中关于信号偏移的约束，以及光纤材料对光传播速度等影响因素而定，具体的，上述时延约束条件可以是两条光纤链路间的长度差小于16米，或者，限制因长度差导致的时间延迟小于80ns等情况。

本公开实施例中，每个物理接口组包括的上行物理接口的数目为N个，此时，第一光纤子链路的数量也为N条，而第一光纤子链路和第二光纤子链路可以使用多芯光纤，例如上述第一光纤子链路包括M芯光纤，上述第二光纤子链路包括M×N芯光纤。

另外，上述图2和图3所示实施例中，是针对三层网络架构的数据中心为例进行说明，而对于二层网络架构的数据中心，由于不设置汇聚层交换机，具体如图7，针对网络带宽为200G的数据中心，接入层交换机41和同一代数据中心的核心层交换机42直接连接，针对网络带宽为400G的数据中心，接入层交换机51和同一代数据中心的核心层交换机52直接连接；如图8所示，在上一代数据中心，接入层交换机41工作在模式1时，其可以与核心层交换机42间实现X*200G的上行连接模式，接入层交换机41工作在模式2时，可以在上一代数据中心中的接入层交换机41与核心层交换机42之间实现X*400G的上行连接模式，或者与下一代数据中心的核心层交换机52配合实现X*400G的上行连接模式。

图7和图8所示的实施例中，其与图2-图5所示的实施例相比，区别仅在于与接入层交换机连接的网络硬件设备的不同，将汇聚层交换机替换为核心层交换机，而具体的实现方案没有实质上的区别，因此本公开实施例中不在进行详细赘述，其具体实现方式可以参照上述实施例中的相关内容。

另外，在本公开上述图2、图3、图7和图8所示的实施例中，其中是以上一代数据中心的网络带宽为200G，下一代数据中心的网络带宽为400G为例进行说明，本领域内技术人员可以理解，根据实际需求，上述网络带宽的具体数值也可以有所不同。另外，针对特定的接入层交换机，通常可以将位于同一代数据中心的上层交换机(汇聚层交换机或者核心层交换机)，称为第一上层交换机，例如将网络带宽为200G的数据中心的上层交换机称为第一上层交换机，而将下一代数据中心的上层交换机(汇聚层交换机或者核心层交换机)，称为第二上层交换机，例如将网络带宽为400G的数据中心的上层交换机称为第二上层交换机。

本公开实施例还提供了一种接入层交换机，该接入层交换机可以是如图上述图1-图8所示的数据中心网络系统中的接入层交换机，该接入层交换机包括：

多个上行物理接口，且至少两个上行物理接口组合成一个物理接口组，该上行物理接口通过物理传输链路与上层交换机的下行物理接口连接，且数据传输时，将同一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路。

本公开实施例中的接入层交换机，可以是如图上述图1-图8所示的数据中心网络系统中的接入层交换机，而对于其中对上述物理接口进行分组的技术方案可以具体参考图4和图5所示的实施例，其详细技术方案和技术效果可以参照上述各个实施例中的相关内容，本实施例中不在详细赘述。

本公开实施例还提供了一种上层交换机，可以是如图上述图1-图8所示的数据中心网络系统中的上层交换机，该上层交换机包括：

多个下行物理接口，下行物理接口通过物理传输链路与接入层交换机的上行物理接口连接，且数据传输时，将上行物理接口中同一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路。

另外，对于本公开实施例中的上层交换机，其中的下行物理接口的带宽规格是上行物理接口的带宽规格的N倍，N为大于或等于2的正整数，此时，可以对下行物理接口的传输速率进行降速配置。即在下行物理接口和接入层交换机的上行物理接口间通过光纤链路一一对应连接时，可以对下行物理接口的传输速率进行降速配置，以使降速配置后的下行物理接口的带宽规格与其连接的上行物理接口的带宽规格相同。

在一些可选的实施例中，该下行物理接口降速配置后的带宽规格均为下行物理接口的带宽规格的1/N。

该上层交换机可以与上述实施例中的接入层交换机配合使用，其详细技术方案和技术效果可以参照上述各个实施例中的相关内容，本实施例中不在详细赘述。

本公开上述实施例提供的接入层交换机、上层交换机和数据中心网络系统，主要是对接入层交换机的上行物理接口进行配置。一方面将通过部署冗余的上行物理接口，然后将至少两个上行物理接口进行组合而形成物理接口组，上述物理接口组通过物理传输链路与上层交换机的下行物理接口连接；二方面，是将同一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路，该逻辑传输链路的传输速率相当于将物理接口组中多个上行物理接口的传输速率进行了叠加，从而形成一个具有更大网络带宽的“虚拟物理接口”。在数据中心发生更新迭代时，上述具有更大网络带宽的“虚拟物理接口”可以适配下一代数据中心对更大网络带宽的需求，从而能够实现在数据中心发生更新迭代时，将上一代数据中心的网络硬件设备进行平滑切换，达到最小程度更新变更设备硬件形态的目的，上述上一代数据中心的网络硬件设备可以包括硬件设备、光模块和光纤等；另外，在更新迭代过程中还保持了网络架构的逻辑不变，避免造成网络硬件设备浪费，降低更新迭代的成本，以最小成本支持了服务器对网络带宽的需求。

本公开实施例还提供了一种数据中心网络系统的升级配置方法，其中的数据中心网络系统可以参照上述图1-图8任一所述的实施例，即数据中心网络系统包括至少一台接入层交换机和至少一台上层交换机，接入层交换机包括多个上行物理接口，上层交换机包括多个下行物理接口。对于接入层交换机而言，其为上一代数据中心的接入层交换机，例如支持的网络带宽为200G，此时为了能够实现数据中心更新迭代时的平滑切换，可以部署冗余的上行物理接口，该冗余的上行物理接口的支持网络带宽为200G的数据中心中，可以是闲置状态，然后在网络带宽升级为400G时，可以通过升级配置，以使得上述接入层交换机仍可以使用，实现平滑切换，避免硬件设备浪费。图9为本公开实施例中数据中心网络系统的升级配置方法的流程示意图，如图9所述，包括如下步骤：

步骤901、将接入层交换机的至少两个上行物理接口组合成一个物理接口组；

具体的，本步骤中可以参考图4或图5所示的实施例，在接入层交换机包括2X个上行物理接口时，将将第1个和第X+1个上行物理接口组合成一个物理接口组，将第2个和第X+2个上行物理接口组合成一个物理接口组，……直到将第X和第2X个上行物理接口组合成一个物理接口组，共计X个物理接口组，当然也可以是其他的组合方式。对于每个物理接口组所包括的上行物理接口，其组合方式可以记载在接口配置文件中。

步骤902、通过物理传输链路连接下行物理接口与上行物理接口；

将上述的上行接口和下行物理接口，通过物理传输连接进行连接，该物理传输链路可以是光纤链路。

步骤903、将同一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路。

具体的，本步骤是在接入层交换机和上层交换机中进行配置，将同一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路，以使得在数据中心可以利用该逻辑传输链路进行数据传输，该逻辑传输链路的传输速率相当于将物理接口组中多个上行物理接口的传输速率进行了叠加，从而形成一个具有更大网络带宽的“虚拟物理接口”；通过该具有更大网络带宽的“虚拟物理接口”，能够适配下一代数据中心对更大网络带宽的需求，从而能够实现在数据中心发生更新迭代时，将上一代数据中心的网络硬件设备进行平滑切换，从而避免造成网络硬件设备浪费，降低更新迭代的成本。

本公开实施例中，其中的接入层交换机可以为支持200G网络带宽的数据中心的网络设备，在数据中心的网络带宽升级为400G后，为了实现平滑切换，可以有两种解决方式：

第一种解决方式，是利用上一代数据中心的网络硬件设备实现对新网络带宽需求的支持，该情况下的上层交换机和接入层交换机可以为同一代数据中心的网络硬件设备，此时的上层交换机也可以称为第一上层交换机。即上述至少一台上层交换机包括第一上层交换机，第一上层交换机的下行物理接口和接入层交换机的上行物理接口的带宽规格相同，则通过物理传输链路连接下行物理接口与上行物理接口可以包括：

将上行物理接口和下行物理接口间通过光纤链路一一对应连接。

由于在同一代数据中心中，其中的第一上层交换机和接入层交换机为对应设置，上行物理接口和下行物理接口的数目一般也是相同的，此时在上行物理接口设置冗余的上行物理接口时，也可以同样设置冗余的下行物理接口。

第二种解决方式，是将接入层交换机接入到下一代数据中心中，以实现对新网络带宽需求的支持，该情况下的上层交换机和接入层交换机不是同一代数据中心的网络硬件设备，此时的下一代数据中心的上层交换机可以被称为是第二上层网络交换机。具体的，在一些实施例中，上述至少一台上层交换机包括第二上层交换机，第二上层交换机的下行物理接口的带宽规格是上行物理接口的带宽规格的N倍，N为大于或等于2的正整数。

对于该第二种解决方式，图9所示实施例中通过物理传输链路连接下行物理接口与上行物理接口又可以包括两种连接方式，其中第一种连接方式是将上行物理接口和第二上层交换机的下行物理接口间通过光纤链路一一对应连接，此时可以通过对第二上层交换机的下行物理接口的传输速率进行降速配置，以使降速配置后第二上层交换机的下行物理接口与其连接的上行物理接口的带宽规格相同。

例如，对于第二上层交换机的下行物理接口降速配置后的带宽规格均为下行物理接口的带宽规格的1/N，物理接口组包括的上行物理接口的数目为N个。例如在N为2时，若下行物理接口的带宽规则为400G，每个下行物理接口对应的传输速率即为112Gbps，此时可以对2个下行物理接口的传输速率进行降速配置，使其传输速率降至56Gbps，从而带宽规格也降速至200G，但因为包括两条物理传输链路，其对应的逻辑传输链路的传输速率仍能够达到降速配置前一个下行物理接口的传输速率。

图9所示实施例中通过物理传输链路连接下行物理接口与上行物理接口还可以包括第二种连接方式，该第二种连接方式是将同一个物理接口组的上行物理接口均通过光纤链路组与一个第二上层交换机的下行物理接口连接，且同一个物理接口组的上行物理接口均通过光纤链路组与一个第二上层交换机的下行物理接口连接，即对于光纤链路组而言，其输入和输出是多对一的关系，其中的光纤链路组可以采用如图6所示的光纤链路组来实现，其包括与物理接口组中上行物理接口数目相同的第一光纤子链路、光纤混合器和一条第二光纤子链路，第一光纤子链路的第一端可以与接入层交换机的上行物理接口连接，第二端与光纤混合器的输入侧连接，第二光纤子链路的第一端与光纤混合器的输出侧连接，第二端可以与第二上层交换机的下行物理接口连接，进而实现了下行物理接口与上行物理接口之间的物理连接。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (24)

1.一种数据中心网络系统，其特征在于，包括：

至少一台接入层交换机，所述接入层交换机包括多个上行物理接口，且至少两个上行物理接口组合成一个物理接口组；

至少一台上层交换机，所述上层交换机包括多个下行物理接口，所述下行物理接口与所述上行物理接口通过物理传输链路连接，且数据传输时，将同一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上层交换机为汇聚层交换机或核心层交换机。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一台上层交换机包括第一上层交换机，所述第一上层交换机的下行物理接口和所述接入层交换机的上行物理接口的带宽规格相同。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述上行物理接口和所述下行物理接口间通过光纤链路一一对应连接。

5.根据权利要求1-3任一所述的系统，其特征在于，所述至少一台上层交换机包括第二上层交换机，所述第二上层交换机的下行物理接口的带宽规格是所述上行物理接口的带宽规格的N倍，N为大于或等于2的正整数。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述上行物理接口和所述第二上层交换机的下行物理接口间通过光纤链路一一对应连接，对所述第二上层交换机的下行物理接口的传输速率进行降速配置，以使降速配置后所述第二上层交换机的下行物理接口与其连接的所述上行物理接口的带宽规格相同。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二上层交换机的下行物理接口降速配置后的带宽规格均为所述下行物理接口的带宽规格的1/N，所述物理接口组包括的上行物理接口的数目为N个。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述同一个物理接口组对应的任意两条光纤链路间的长度差满足预设的时延约束条件。

9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述同一个物理接口组的上行物理接口均通过光纤链路组与一个所述第二上层交换机的下行物理接口连接。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述光纤链路组包括与所述物理接口组中上行物理接口数目相同的第一光纤子链路、光纤混合器和一条第二光纤子链路，所述第一光纤子链路的第一端与所述上行物理接口连接，第二端与所述光纤混合器的输入侧连接；所述第二光纤子链路的第一端与所述光纤混合器的输出侧连接，第二端与所述下行物理接口连接。

11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述任意两条第一光纤子链路间的长度差满足预设的时延约束条件。

12.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述物理接口组包括的上行物理接口的数目为N个，所述第一光纤子链路包括M芯光纤，所述第二光纤子链路包括M×N芯光纤。

13.一种接入层交换机，其特征在于，包括：

多个上行物理接口，且至少两个上行物理接口组合成一个物理接口组；

所述上行物理接口通过物理传输链路与上层交换机的下行物理接口连接，且数据传输时，将同一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路。

14.一种上层交换机，其特征在于，包括：

多个下行物理接口，所述下行物理接口通过物理传输链路与接入层交换机的上行物理接口连接，且数据传输时，将上行物理接口中同一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路。

15.根据权利要求14所述的上层交换机，其特征在于，所述下行物理接口的带宽规格是所述上行物理接口的带宽规格的N倍，N为大于或等于2的正整数。

16.根据权利要求15所述的上层交换机，其特征在于，所述下行物理接口和所述接入层交换机的上行物理接口间通过光纤链路一一对应连接，对所述下行物理接口的传输速率进行降速配置，以使降速配置后的下行物理接口的带宽规格与其连接的上行物理接口的带宽规格相同。

17.根据权利要求16所述的上层交换机，其特征在于，所述下行物理接口降速配置后的带宽规格均为所述下行物理接口的带宽规格的1/N。

18.一种数据中心网络系统的升级配置方法，其特征在于，所述数据中心网络系统包括至少一台接入层交换机和至少一台上层交换机，所述接入层交换机包括多个上行物理接口，所述上层交换机包括多个下行物理接口，所述方法包括：

将所述接入层交换机的至少两个上行物理接口组合成一个物理接口组；

通过物理传输链路连接所述下行物理接口与所述上行物理接口；

将同一个物理接口组对应的物理传输链路配置为一条逻辑传输链路。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述至少一台上层交换机包括第一上层交换机，所述第一上层交换机的下行物理接口和所述接入层交换机的上行物理接口的带宽规格相同，所述通过物理传输链路连接所述下行物理接口与所述上行物理接口，包括：

将上行物理接口和所述下行物理接口间通过光纤链路一一对应连接。

20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述至少一台上层交换机包括第二上层交换机，所述第二上层交换机的下行物理接口的带宽规格是所述上行物理接口的带宽规格的N倍，N为大于或等于2的正整数。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述通过物理传输链路连接所述下行物理接口与所述上行物理接口，包括：

将所述上行物理接口和所述第二上层交换机的下行物理接口间通过光纤链路一一对应连接；

所述方法还包括：

对所述第二上层交换机的下行物理接口的传输速率进行降速配置，以使降速配置后所述第二上层交换机的下行物理接口与其连接的所述上行物理接口的带宽规格相同。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述第二上层交换机的下行物理接口降速配置后的带宽规格均为所述下行物理接口的带宽规格的1/N，所述物理接口组包括的上行物理接口的数目为N个。

23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述通过物理传输链路连接所述下行物理接口与所述上行物理接口，包括：

将所述同一个物理接口组的上行物理接口均通过光纤链路组与一个所述第二上层交换机的下行物理接口连接。

24.根据权利要求23所示的方法，其特征在于，所述光纤链路组包括与物理接口组中上行物理接口数目相同的第一光纤子链路、光纤混合器和一条第二光纤子链路，所述第一光纤子链路的第一端与所述接入层交换机的上行物理接口连接，第二端与光纤混合器的输入侧连接，第二光纤子链路的第一端与光纤混合器的输出侧连接，第二端与所述第二上层交换机的下行物理接口连接。

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