CN113595673B - 用于波长服务通信的虚拟光纤适配器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于波长服务通信的虚拟光纤适配器。提供了用于通信网络中的灵活波长分配的系统和方法。光适配器被提供用于该系统和方法。光适配器具有经由第一光缆连接到光交换机的第一接口、经由多个第二光缆连接到多个服务器端口的第二接口以及耦合到光交换机的交换机控制器的控制器。该控制器被配置为执行：从交换机控制器获取指令；以及基于该指令，向一个服务器端口分配针对某个时隙的一个或多个波长，其中，该控制器在没有与服务器端口直接通信的情况下执行分配。

Description

用于波长服务通信的虚拟光纤适配器
技术领域
本公开总体上涉及用于波长服务通信的虚拟光纤适配器。
背景技术
光网络通常包括光发射器、光接收器、及连接在它们之间的光纤。为了增加发射容量，引入了波分复用(WDM)方法。WDM方法允许多个波长在单个物理光纤中发送，从而增加发射带宽。WDM方法要求发射器处的多路复用器对将发送给接收器的若干信号进行组合。接收器装配有解复用器，以对多路复用信号进行分割从而恢复出原始信号。例如，实现四波长WDM方法需要用于单波长方法的四分之一的物理纤维。
发明内容
根据本公开的一方面，提供了一种光适配器，包括：第一接口，经由第一光缆连接到光交换机；第二接口，经由多个第二光缆连接到多个服务器端口；与所述服务器端口中的每个服务器端口相对应的一组光学滤波器或反射镜；第一多路复用器，耦接在所述光学滤波器或反射镜与所述第一光缆之间，其中，所述第一多路复用器被配置为对经由所述光学滤波器或反射镜来自所述服务器端口中的一个或多个服务器端口的光信号执行波长复用；以及控制器，耦接到所述光交换机的交换机控制器，其中，所述控制器被配置为执行：从所述交换机控制器获取指令；基于所述指令向所述服务器端口中的一个服务器端口分配针对时隙的一个或多个波长，其中，所述控制器在没有与所述服务器端口的直接通信的情况下执行所述分配；以及控制所述光学滤波器或反射镜中的每个光学滤波器或反射镜引导光信号。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于通信网络中的波长服务的方法，该方法包括：由交换机从交换机端口，向连接到光适配器的多个服务器端口广播发现分组；通过一个或多个第一服务器的一个或多个对应的第一服务器端口，从所述一个或多个第一服务器获取一个或多个第一确认分组，其中，所述一个或多个第一确认分组中的每个确认分组包括对应的第一服务器的唯一标识符；通过所述交换机端口，基于所述一个或多个第一服务器的唯一标识符，向所述一个或多个第一服务器中的每个第一服务器发送命令分组，其中，所述命令分组向所述一个或多个第一服务器指示忽略随后的发现分组；以及经由所述光适配器重新广播所述发现分组；通过一个或多个第二服务器的对应的一个或多个第二服务器端口，从所述一个或多个第二服务器获取一个或多个第二确认分组，其中，所述一个或多个第二确认分组中的每个确认分组包括对应的第二服务器的唯一标识符，其中，所述一个或多个第二服务器不同于所述一个或多个第一服务器；建立与向所述交换机发送所述一个或多个第一确认分组和所述一个或多个第二确认分组的服务器的通信信道；以及通过所述交换机的控制器向所述服务器中的一个服务器分配一个或多个波长。
根据本公开的另一方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，存储有计算机指令，所述计算机指令在由处理器执行时使得所述处理器执行包括以下各项的操作：由交换机从交换机端口向连接到光适配器的多个服务器端口广播发现分组；通过一个或多个第一服务器的一个或多个对应的第一服务器端口，从所述一个或多个第一服务器获取一个或多个第一确认分组，其中，所述一个或多个第一确认分组中的每个确认分组包括对应的第一服务器的唯一标识符；通过所述交换机端口，基于所述一个或多个第一服务器的唯一标识符，向所述一个或多个第一服务器中的每个第一服务器发送命令分组，其中，所述命令分组向所述一个或多个第一服务器指示忽略随后的发现分组；以及经由所述光适配器重新广播所述发现分组；通过一个或多个第二服务器的对应的一个或多个第二服务器端口，从所述一个或多个第二服务器获取一个或多个第二确认分组，其中，所述一个或多个第二确认分组中的每个确认分组包括对应的第二服务器的唯一标识符，其中，所述一个或多个第二服务器不同于所述一个或多个第一服务器；建立与向所述交换机发送所述一个或多个第一确认分组和所述一个或多个第二确认分组的服务器的通信信道；以及向所述服务器中的一个服务器分配一个或多个波长。
附图说明
参考以下附图详细描述根据一个或多个各种实施例的本公开。仅出于图示的目的提供这些附图，并且这些附图仅示出了典型或示例实施例。
图1是示出根据一个示例实施例的光网络的示意图。
图2示出了根据一个示例实施例的光网络中的vfMotion机制，其中，一个或多个虚拟光纤被从一个服务器移到/重分配到另一个服务器。
图3示出了根据一个示例实施例的光网络中的另一vfMotion机制，其中，一个或多个虚拟光纤被从一个服务器移到/重分配到另一个服务器。
图4是示出根据一个示例实施例的另一光网络的示意图。
图5是示出根据一个示例实施例的又一光网络的示意图。
图6是示出根据一个示例实施例的又一光网络的示意图。
图7是示出根据一个示例实施例的在通信网络中实现的波长服务环境的梯形图。
图8是示出根据一个实施例的vfAdapter的示例物理实现的示意图。
图9是示出根据一个示例实施例的采用图8中的vfAdapter的通信网络的示意图。
图10是示出根据一个实施例的vfAdapter的另一示例物理实现的示意图。
图11是示出根据一个实施例的采用图10中示出的vfAdapter的通信网络的示意图。
图12是示出根据一个实施例的采用图10中示出的vfAdapter的另一通信网络的示意图。
图13是示出根据一个实施例的vfAdapter的另一示例物理实现的示意图。
图14是示出根据一个实施例的采用图13中示出的vfAdapter的通信网络的示意图。
图15是示出根据一个实施例的通信网络的示意图。
图16是示出根据一个实施例的作为实现图15中示出的通信网络1500的一种解决方案的服务器塔的示意图。
这些附图不是穷尽性的并且不将本公开限制到所公开的精确形式。
具体实施方式
与单波长方法相比，四波长粗波分复用(4λ-CWDM)方法使得光纤带宽提高四倍以上。4λ-CWDM对于交换机到交换机的链路有用，尤其对要求更简单且更小的面板和更低的光纤布线成本的高端口数交换机有用。但是，服务器端口可能并不是一直都需要来自光纤的完全的4λ带宽来连接交换机端口。传统安装具有交换机端口和服务器端口之间的一对一连接。传统企业数据中心中的大部分服务器并不是一直都充分使用它们的网络端口带宽，这导致连接到服务器的交换机下行链路端口上的绞合带宽。
本公开提供了一种在多个服务器端口中间共享交换机端口的带宽的方法。公开了一种带宽共享光适配器“虚拟光纤适配器(vfAdapter)”。vfAdapter使得波分复用信号可以通过时分复用方式进行分配，从而允许在由交换机端口使用带外或带内信号控制的物理光纤在不同时隙中可以存在不同数量的虚拟光纤(即，CWDM波长组中的波长)。
现在参考图1。图1示出了光网络100，该光网络包括一个交换机模块102、光适配器(vfAdapter)104、以及多个服务器106-1(服务器-1)、106-2(服务器-2)、106-3(服务器-3)、以及106-4(服务器-4)(统称106)。vfAdapter 104包括经由第一光缆108连接到交换机模块102的交换机端口102a的第一接口107。vfAdapter 104进一步包括经由多个第二光缆112a-112d(统称112)连接到服务器106的服务器端口的第二接口110。第一接口107和第二接口110中的每个接口可以是被配置为允许去往和来自各接口的双向流量的双工光纤接口。
vfAdapter 104进一步包括波长选择交换机(WSS)114，该波长选择交换机被配置为对下游(从交换机到服务器)或上游(从服务器到交换机)的光信号进行多路复用、解复用、以及引导。WSS 144可以由诸如，介质光学滤波器、反射镜、阵列波导光栅、微环谐振腔、致动器、晶格滤波器等的各种光学组件构成。vfAdapter 104进一步包括控制器116，控制器116被配置为控制WSS 114的操作。vfAdapter控制器116耦合到交换机模块102的交换机控制器102b。vfAdapter控制器116被配置为从交换机控制器102b获取用于控制WSS 114的指令。例如，vfAdapter控制器116可以从交换机102b接收针对某个时隙向服务器106分配波长的指令。vfAdapter控制器116可以包括用于保持针对所分配的时隙的计时的计时装置，例如，计时器。为了控制WSS 114，交换机控制器102b向vfAdapter控制器116发送与时隙相关联的vf分配。vfAdapter控制器116可以在其存储器中对不同时隙的这些vf分配进行编程，并且随后应用于WSS 114。这种配置根据需要来保持控制机制的灵活性和可调整性。下面将提供控制技术的细节。
交换机模块102进一步包括多路复用器/解复用器(Mux/Demux)102c，该多路复用器/解复用器102c被配置为对从交换机端口102a去往服务器106的信号进行多路复用，或者对经由vfAdapter 104的来自服务器106的多路复用信号进行解复用。Mux/Demux102c还可以执行电/光转换功能，以对从交换机102去往光缆108的电信号进行转换。
每个服务器106还包括多路复用器/解复用器(Mux/Demux)106a和通道交换机106b。Mux/Demux 106a被配置为对来自相应服务器106的通道(L0，L1，L2，L3)的信号进行多路复用，或者对经由vfAdapter 104发送的来自交换机102的多路复用信号进行解复用。通道交换机106b被配置为在例如一些通道可能无效(不匹配所分配的多个vf)或者不工作时而针对相应通道交换通道。在一些实施例中，电通道(L0，L1，L2，L3)的信号速率可以低于vf上传输的光信号，其中，通道交换机可以执行变速箱功能，即将多个较低速度的电通道转换为承载更快速度的光信号的更少波长。Mux/Demux 106a还可以执行电/光转换功能，以对从每个服务器106去往光缆112的电信号进行转换，反之亦然。
第一光缆108和第二光缆112中的每个光缆可以是允许双向流量的物理光纤，即双工光纤。光缆112的服务器端可以具有接口到服务器106上的对应光插座连接器的光连接器(未示出)，并且光缆112的vfAdapter端可以固定连接到vfAdapter的第二接口110或存在于vfAdapter的第二接口110上的光连接器(未示出)。类似地，光缆108的交换机端可以具有接口到交换机102上的对应光插座连接器的光连接器(未示出)，并且光缆108的vfAdapter端可以固定连接到vfAdapter的第一接口107，或存在于vfAdapter的第一接口107上的光连接器(未示出)。
在操作中，交换机控制器102b被配置为与服务器106进行协商，以做出针对服务器106的波长分配决策。例如，交换机控制器102b可以使用第一光缆108、vfAdapter 104以及第二光缆112向每个服务器106发送查询，请求服务器106报告它们的波长需求。基于协商，交换机控制器102b可以向vfAdapter控制器116发送波长分配指令，以使能vfAdapter控制器116控制WSS 114实现对于服务器106的波长路由。作为一种服务，可以向服务器(即其服务器端口)分配单独波长。由于该分配可以按照一个波长为单位执行，所以在本公开中波长可以被称为虚拟光纤(vf)。例如，服务器106可以请求用于执行其操作的某个带宽。基于该请求，交换机控制器102b可以向请求服务器分配任何整数数目的波长(或vf)。交换机控制器102b然后生成用于vfAdapter控制器116的波长分配指令，以确保请求服务器能够使用所分配的vf来接收或发送信号。在本示例中，因为在交换机模块102和服务器106之间执行了协商，vfAdapter控制器116可以在不与服务器端口直接通信的情况下向服务器分配vf。这使得允许使用将不需要对现有的交换机-服务器通信技术做出重大改变的控制机制。
在一些实施例中，交换机模块102和服务器106之间的波长协商可以替代地或另外地在图1所示的管理网络120中实现。即，交换机模块102可以经由管理网络120与服务器106通信，以确定波长分配。另外，替代地或附加地，可以在交换机控制器102b和vfAdapter控制器116之间建立专用的控制信号连接。例如，交换机控制器102b可以通过直接连接的专用链路122而不是通过图1所示的从管理网络120到vfAdapter 104的链路与vfAdapter控制器116通信。
以上技术允许单个交换机端口使用vfAdapter 104连接到四个服务器端口。但是，本公开不限于这种配置。比四个服务器更多或更少的服务器可以通过vfAdapter 104连接到一个交换机端口。在网络100中包括vfAdapter 104允许物理光纤(pf)中的N个vf(N≥2)被从交换机端口灵活引导至N个服务器。Vf到服务器106的分配可以利用未加权或加权分配来实现。在未加权分配中，每个服务器被分配以相同数量的vf。在加权分配中，vfAdapter104可以在服务器中间分配不同数量的vf。例如，vfAdapter 104可以向服务器106-1分配两个vf，并且不向服务器106-2分配vf。
在一些实施方式中，交换机模块102被配置为基于所分配的时隙处的预先编程的带宽加权分配或者基于所分配的时隙处的服务器请求，灵活地向服务器106分配vf。时隙持续时间可以通过系统管理过程确定和编程和/或由交换机控制器102b自动设置，并且可以在交换机控制器102b与服务器106通信后动态改变。时隙持续时间可以根据信号速率、交换机端口带宽容量限制(包括交换机系统带宽拥塞状态)、服务器端口带宽要求、以及应用需求改变。在每个时隙结束时，所有服务器可以被给予“默认协商”vf，用于在比该时隙持续时间短得多的vf协商持续时间中进行发送和接收(例如，vf1给服务器-1，vf2给服务器-2、vf3给服务器-3、以及vf4给服务器-4)。在vf协商持续时间后，根据交换机控制器102b的命令向vfAdapter 104和服务器106分配vf。
现在继续参考图1提供示例波长分配机制。交换机端口102a可以是具有4条链路(L0，L1，L3，L4)的100G(每秒吉比特聚合带宽)端口，因此其可以支持100G发送。每个服务器106具有支持高达100G发送带宽容量的服务器端口。对于下游流量，交换机端口102a以25G向每个服务器端口进行发送。如图1所示，交换机端口102a使用vf1-vf4(例如，四个不同波长)向服务器106发送下游信号。Vf1-vf4中的每个vf可以提供25G的发送容量。交换机模块102处的Mux/Demux 102c可以对信号进行多路复用，并且经由第一光缆108将多路复用信号发送给vfAdapter 104。vfAdapter 104可以对接收信号进行解复用，并且使用其WSS 114将vf1-vf4上的信号引导至每个目标服务器106。例如，vfAdapter 104控制其WSS 114将vf1上的信号引导至服务器106-1，将vf2上的信号引导至服务器106-2，将vf3上的信号引导至服务器106-3，并将vf4上的信号引导至服务器106-4。
对于上游流量，每个服务器106使用vfAdapter控制器116分配给它们的vf来向交换机端口102a发送信号。即，服务器106-1使用vf1向vfAdapter 104发送信号；服务器106-2使用vf2向vfAdapter 104发送信号；服务器106-3使用vf3向vfAdapter 104发送信号；并且服务器106-4使用vf4向vfAdapter 104发送信号。vfAdapter 104允许每个服务器106以25G发送信号。vfAdapter 104然后对来自服务器106的信号进行多路复用，并且将多路复用信号发送给交换机模块102。交换机模块102处的Mux/Demux 102c对接收信号进行解复用。上述机制中的流量是利用所分配的vf执行的信号通信。在本示例中，每个服务器被分配以其中的25G用于发射(Tx)、25G用于接收(Rx)的带宽。应该注意的是，vf分配可以根据需要不时变化。例如，vf分配可以基于在服务器106和交换机102之间指定的预定服务质量(QoS)带宽参数的服务水平协议或预定数据中心带宽分配策略改变。vf分配可以根据来自一个或多个服务器106的新波长请求改变。
图2示出了根据本公开的另一实施例的vfMotion机制。在图2中，对于下游流量，交换机端口102a以25G向每个服务器端口进行发送，类似于图1。对于上游流量，基于交换机102和服务器106之间的协商，vfAdapter 104针对某个时隙向服务器106-1分配50G，针对该时隙向服务器106-3和106-4分配25G，并且不向服务器106-2分配带宽(由于没有vf)。相比图1，这个将一个或多个vf从一个服务器重分配到/移到另一个服务器的过程被称为vfMotion。在图示的示例中，用于上游流量的vf2在图1中被分配给服务器106-2，但是被如图2所示地重分配到/移到服务器106-1。因此，服务器106-1可以在所分配的时隙期间经由vf1和vf2发送其上游信号。服务器106-3和106-4中的每个服务器可以在所分配的时隙期间分别经由vf3和vf4发送它们的上游信号。在该时隙结束时，如果没有来自服务器106的新波长分配请求，则每个服务器106可以继续使用它们的已分配vf在另一时隙期间进行信号发送。如果服务器106中的一个服务器需要改变其波长分配，则请求服务器可以将它们的需求发送给交换机控制器102b。在该时隙结束时，交换机控制器102b可以指示vfAdapter控制器116停止/暂停前面的分配并且等待新指令。交换机102和服务器106进入波长协商阶段，所以交换机控制器102b可以确定是否对波长分配做出任何改变。
图3示出了根据本公开的另一实施例的另一vfMotion机制。在图3中，对于下游流量，基于来自交换机控制器102b的指令，vfAdapter控制器116不向服务器106-1分配vf，向服务器106-2分配总容量为50G的vf1和vf2，向服务器106-3(vf3)和106-4(vf4)中的每个服务器分配25G容量。每个服务器106可以利用所分配的(多个)vf接收下游信号。
对于上游流量，基于交换机102和服务器106之间的协商，vfAdapter 104针对某个时隙向服务器106-1分配100G，并且不向服务器106-2、106-3、和106-4分配vf。因此，服务器106-1可以在所分配的时隙期间经由vf1-vf4(即，100G)发送其上游信号。服务器106-2、106-3、106-4的每个服务器Tx端口在该时隙期间是空闲的。在该时隙结束时，所有服务器106被临时给予默认vf，并且如果没有来自服务器106的新波长分配请求，则服务器106-1可以继续在另一时隙期间经由vf1-vf4发送其上游信号。如果服务器106中的一个服务器需要改变其波长分配，则请求服务器可以将其需求发送给交换机控制器102b。在该时隙结束时，交换机102和服务器106进入波长协商阶段，所以交换机控制器102b可以确定是否对波长分配做出任何改变。
现在参考图4。图4示出了另一光网络400，该光网络包括交换机402、光适配器(vfAdapter)404、以及多个服务器406-1(服务器-1)、406-2(服务器-2)、406-3(服务器-3)、以及406-4(服务器-4)(统称406)。交换机402包括交换机控制器402a、交换机端口402b、以及交换机连接器402-e，其中，交换机端口402b包括多路复用器(Mux)402c和解复用器(Demux)402d。交换机控制器402a可以是被配置为执行本公开描述的操作的专用集成电路(ASIC)。Mux 402c和Demux 402b还可以执行电/光转换功能，以对从交换机402去往光缆410的电信号进行转换，反之亦然。
vfAdapter 404包括第一连接器404a、多个第二连接器404b、第一WSS 408a、以及第二WSS 408b。每个服务器106包括多路复用器/解复用器(Mux/Demux)406a、通道交换机406b、以及服务器连接器406c。Mux/Demux 406a被配置为对来自相应服务器406的通道(L0，L1，L2，L3)的信号进行多路复用，或者对经由vfAdapter 404来自交换机402的多路复用信号进行解复用。通道交换机406b被配置为在例如一些通道可以无效(不能匹配所分配数目的vf)或者不工作时，针对相应通道进行通道交换。在一些实施例中，电通道(L0，L1，L2，L3)的信号速率可以低于vf上传输的光信号，其中，通道交换机可以执行变速箱功能，即将多个较低速度的电通道转换为携带更快速度的光信号的更少波长。Mux/Demux 406a还可以执行光/电转换功能，以对从每个服务器406去往光缆410的电信号进行转换，并且反之亦然。
连接器402e、404a、404b、406c中的每个连接器被配置为接收光缆/光纤410。例如，连接器可以包括接收光缆410上的插头的机构。网络400的结构和配置类似于图1的网络100，除了vfAdapter 404包括两个WSS 408a和408b以外。WSS 408a和WSS 408b中的每个WSS可以包括多个介质多层光学滤波器或反射镜、或被配置为引导光束的介质多层光学滤光器和反射镜的组合。在图4中，第一WSS 408a被提供用于将来自交换机402的光束引导至相应的服务器406，同时第二WSS 408b被提供用于将来自相应的服务器406的光束引导至交换机402。例如，来自交换机402的下游流量被使用vf1-vf4发送到第一WSS 408a，第一WSS 408a可以对这些信号进行解复用并利用所分配的(多个)vf将解复用信号转发到服务器106。如图4所示，第一WSS 408a利用vf1将光信号引导至服务器406-1，利用vf2将光信号引导至服务器406-2，利用vf3将光信号引导至服务器406-3，并且利用vf4将光信号引导至服务器406-4。在上游流量中，每个服务器406经由所分配的vf将它们的信号发送给第二WSS 408，然后第二WSS 408对接收信号进行多路复用并将它们转发到交换机402。
图5是示出另一光网络500的示意图。网络500包括交换机502、光适配器(vfAdapter)504、以及多个服务器506-1、506-2、506-3、以及506-4(统称506)。vfAdapter504包括vfAdapter控制器508、第一WSS 510、以及第二WSS 512。第一WSS 510包括下行链路发送物理光纤(DTpf)510a、解复用器510b、多个光学滤波器510c、以及多个服务器接收物理光纤(SRpf)510d。第二WSS 512包括下行链路接收物理光纤(DRpf)512a、多路复用器512b、多个光学滤波器512c、以及多个服务器发送物理光纤(STpf)512d。第一WSS 510连接到交换机502，以在DTpf 510a中的虚拟光纤上从交换机502接收信号。这些信号由解复用器510b进行解复用。vfAdapter控制器508被配置为将控制信号514发送给光学滤波器510c，以使能光学滤波器510c将解复用信号引导至目标服务器506。这些信号随后由服务器506在连接到服务器506的SRpf 510d中的虚拟光纤上接收。每个SRpf 510d连接到对应的服务器506。在图5所示的实施例中，波长λ1被用来向服务器506-1发送信号；波长λ2被用来向服务器506-2发送信号；并且波长λ3和λ4被用来向服务器506-3发送信号。
服务器506在STpf 512d中的虚拟光纤上向第二WSS 512发送信号。vfAdapter控制器508被配置为向光学滤波器512c发送控制信号516，以使能光学滤波器512c将信号从服务器引导至交换机502。例如，在一个实施例中，光学滤波器512c被控制将分配给服务器506-1的波长λ1和λ4引导至多路复用器512b，将分配给服务器506-2的波长λ2引导至多路复用器512b，并且将分配给服务器506-3的波长λ3引导至多路复用器512b。多路复用器512b对接收信号进行多路复用，并经由DRpf 512a中的虚拟光纤将它们发送到交换机502。尽管服务器506-4经由用于接收的物理光纤SRpf 510d物理连接到WSS510并且经由用于发送的物理光纤512d物理连接到WSS 512，但是为了简洁在图5中没有示出表示光信号路径的光纤线。
vfAdapter控制器508连接至用于功率和管理信号的系统接口520，以接收由交换机502的交换机控制器提供的控制信号。控制信号使能vfAdapter控制器508生成用于光学滤波器510c和512c的控制信号514和516。
图6是示出另一光网络600的示意图。网络600包括交换机602、光适配器(vfAdapter)604、以及多个服务器606-1、606-2、606-3、以及606-4(统称606)。vfAdapter604包括vfAdapter控制器608、第一WSS 610、以及第二WSS 612。第一WSS 610包括下行链路发送物理光纤(DTpf)610a、解复用器610b、多个反射镜610c、多个服务器接收物理光纤(SRpf)610d、以及多个多路复用器610e。第二WSS 612包括下行链路接收物理光纤(DRpf)612a、多路复用器612b、多个反射镜612c、多个服务器发送物理光纤(STpf)612d、以及多个多路复用器612e。第一WSS 610连接到交换机602，以在DTpf 610a中的虚拟光纤上从交换机602接收信号。这些信号有解复用器610b解复用。vfAdapter控制器608将反射镜控制信号614提供给反射镜610c，以控制反射镜610c将解复用信号引导至目标服务器606。应该注意的是，尽管反射镜610c在图6中被以行和列(2D)进行布置以用于引导光束，但是本公开不限于这种配置。例如，每个反射镜610c可以被划分为对应于N个波长的N个反射镜。替代地，3D布置的反射镜可以被用来使能图6所示的期望功能。在离开第一WSS 610之前，如果一个以上波长被分配给服务器606，则信号可以由多路复用器610e进行多路复用。信号随后由服务器606在SRpf 610d内的虚拟光纤上接收。在图6示出的实施例中，波长λ1被用来向服务器606-1发送信号；波长λ2被用来向服务器606-2发送信号；波长λ3和λ4被用来向服务器606-3发送信号。去往服务器606-3的信号在被发送到服务器606-3之前被多路复用器610e多路复用。
服务器606在STpf 612d内的虚拟光纤上向第二WSS 612发送信号。如果来自服务器的信号被多路复用，则它们可以在被发送给反射镜612c之前被解复用器612e进行解复用。vfAdapter控制器608将反射镜控制信号616提供给反射镜612c，以控制反射镜612c将信号从服务器引导至交换机602。例如，参考图6，反射镜612c被控制将分配给服务器606-1的波长λ1和λ4引导至多路复用器612b，将分配给服务器606-2的波长λ2引导至多路复用器612b，并且将分配给服务器606-3的波长λ3引导至多路复用器612b。类似于反射镜610c，每个反射镜612c可以被划分为对应于N个波长的N个反射镜。替代地，3D布置的反射镜可以被用来使能图6所示的期望功能。多路复用器612b对接收信号进行多路复用，并经由DRpf612a内的虚拟光纤将它们发送给交换机602。尽管服务器606-4经由用于接收的物理光纤SRpf 610d物理连接到WSS 610并且经由用于发送的物理光纤612d物理连接到WSS 612，但是为了简洁在图6中没有示出表示光信号路径的光纤线。
vfAdapter控制器608连接到用于功率和管理信号的系统接口620，以接收由交换机602的交换机控制器提供的控制信号。控制信号使能vfAdapter控制器608生成用于反射镜610c和612c的控制信号614。
图7是示出根据一个示例实施例的实现在通信网络中的波长服务环境700的阶梯图。通信网络包括交换机702、光适配器704、以及多个服务器706。交换机702经由光缆/光纤连接到光适配器704，同时光适配器704经由光缆连接到每个服务器706。在一些实施方式中，下面的操作710、714、716、718、720、722、724、726、728和732表示按照时间顺序的处理步骤。应该理解的是，该顺序可以改变，而不会偏离本公开的范围。在710，交换机702从交换机端口向连接到光适配器704的服务器706的多个服务器端口广播发现分组。交换机702可以使用对于交换机702可用的波长来广播发现分组。至少一些服务器706(第一服务器)接收发现分组。在712，接收发现分组的每个第一服务器经由光适配器704向交换机702返回确认(ACK)分组。每个ACK分组包括对应的第一服务器的唯一标识符(UID)。在一些实施方式中，每个第一服务器在内部生成两个随机数(在预先定义的最大时隙范围和预先定义的最大数目的波长范围内)，并且利用可用波长中的随机数1延迟和随机数2波长向交换机端口702发送ACK分组，以最小化在相同物理光纤中发送波长使用的多个服务器之间的竞争。
对于用ACK进行响应的第一服务器，在714，交换机702通过交换机端口基于该第一服务器的UID向该第一服务器发送命令分组。该命令分组向第一服务器指示忽略随后的发现分组。命令分组有效地请求第一服务器做好准备，等待进一步的指令，并且忽略任一个接下来的发现分组。在716，交换机702经由光适配器704向服务器706重新广播发现分组。如果没有服务器在710之后用ACK进行响应，则712和714不发生，并且第一服务器将在716后进行响应。如果第一服务器在712进行了响应，则714发生。一些其他服务器706(第二服务器)可以经由光适配器704接收发现分组并分别向交换机702返回ACK分组。来自第二服务器的每个确认分组包括对应的第二服务器的UID。由于第一服务器已经被指示忽略接下来的发现分组，所以它们将不返回ACK分组。该过程然后转向714，交换机702基于第二服务器的UID向它们发送命令分组。在一些实施方式中，操作714、716和718可以迭代一次或多次，以确保连接到光适配器704的大部分服务器将接收到发现分组并将它们的ACK分组返回给交换机702。
随后，在720，交换机702和已经发现的服务器706经由光适配器704建立通信信道，并进入波长分配协商。例如，在协商期间，在722，每个服务器706可以向交换机702通知它们的带宽需求。一些服务器可以指示它们忙于本地计算任务并且不能接收进一步的分组或发送分组。交换机702收集来自服务器706的需求，并且基于可用vf对它们的需求进行平衡。在交换机702与请求服务器成功协商以理解带宽需求后，交换机702基于在722发送的请求向请求服务器分配一个或多个波长/虚拟光纤。交换机702可以向请求服务器分配(多个)特定波长和周期性时隙/持续时间。波长分配可以基于服务水平协议(SLA)中规定的服务质量(QoS)参数或公平带宽规则，例如，用于在特定客户的服务器上运行的应用的保证带宽(即，带宽服务)。公平带宽规则可以规定每个服务器706被给予相同数量的波长/虚拟光纤。在724，交换机702还向光适配器704发送波长分配指令，以使能光适配器704实现对于服务器706的波长分配。在724，交换机702还向服务器706发送波长分配指令，使得服务器706建立其通道交换机并且跟踪用于发送和接收信号的波长。如以上结合图1-6所述，光适配器704可以包括可以与交换机702的交换机控制器通信的控制器。光适配器704的控制器可以控制一组光适配器和/或反射镜引导去往和来自服务器706的光信号。在726，光适配器704的控制器被配置为在不与服务器706直接通信的情况下实现波长分配。另外，每个服务器706的处理器/控制器被配置为使用所分配的(多个)波长实现用于与交换机702通信的波长分配。
在728，交换机702和服务器706可以基于波长分配开始进行分组通信。波长分配可以针对特定时隙实现。例如，光适配器704可以将一个或多个波长路由到服务器，用于针对某个时隙/时段的分组通信。在非限制性示例中，时隙可以是1秒。在该时隙期间，服务器706可以利用分配给相应服务器的(多个)波长传送去往和来自交换机702的分组。另外，在该时隙期间，在730，交换机702可以继续侦听服务器以获知是否存在任何新波长分配请求。如果不存在新波长分配请求(在730为否)，则交换机允许继续保持现有的波长分配。服务器706可以继续使用它们的(多个)已分配波长/虚拟光纤在接下来的时隙(例如，接下来的1秒时段)中传送分组。如果交换机702在该时隙期间接收到新波长分配请求(在730为是)，则在732，交换机停止先前的波长分配并且进入与服务器706的另一个协商阶段。732的协商导致对于服务器706的新波长分配。新波长分配随后被从交换机702发送到光适配器704，类似于操作724。
本公开中给出的技术允许交换机端口经由vfAdapter连接到多个服务器端口。作为虚拟光纤的波长可以基于交换机端口和服务器端口之间的协商被静态或动态地分配给服务器端口。用于从每个服务器发送或每个服务器的接收的波长可以被操控，以提供交换机和服务器之间的网络通信的高效且经济的解决方案。每个服务器端口针对可编程的时隙可以灵活地具有高达交换机端口带宽的最大带宽，同时只有一个交换机端口被用来连接多个服务器端口。相比在交换机和服务器之间存在专门的用于最大交换机端口带宽的固定连接的传统点对点的方法，需要连接到多个服务器的交换机更少，或者可以连接到交换机的服务器更多。
图8是示出根据一个实施例的vfAdapter 800的一个示例物理实现的示意图。vfAdapter 800包括vfAdapter控制器802、vf多路复用器804、vf解复用器806、功率和控制接口连接器808以及多个尾缆810。vfAdapter 800被设计为可以用来将多个服务器端口连接到一个交换机端口的单独光适配器。Vf多路复用器804被配置为从服务器接收信号，对接收信号进行多路复用，然后将多路复用信号发送给交换机端口。Vf解复用器806被配置为从交换机端口接收多路复用信号，对接收信号进行解复用，然后将解复用信号发送给服务器。功率和控制接口连接器808连接到交换机的功率和控制接口，以接收用于vfAdapter控制器802的控制信号。控制信号使能vfAdapter控制器802实现对于服务器的波长分配。功率和控制接口连接器808被配置为接收用于vfAdapter 800的功率。尾缆810允许vfAdapter 800很容易地连接到交换机和服务器。在一些实施例中，尾缆810是两条光纤的双工电缆。
图9是示出根据一个实施例的采用vfAdapter 800的通信网络900的示意图。通信网络900包括交换机模块902和多个服务器904(在图9中示出四个)。交换机模块902包括光收发器902a、交换机ASIC 902b、多个光纤插座902c、以及多个电插座902d。光收发器902a可以包括多路复用器/解复用器。光收发器902a连接到光纤插座902c，以经由vfAdapter 800从服务器904接收光信号并向服务器904发送光信号。交换机ASIC 902b连接到光纤插座902c，以处理分组。交换机ASIC 902b连接到电插座902d，以与vfAdapter800通信。光纤插座902c被配置为接收尾缆810的光连接器810a。电插座902d被配置为接收vfAdapter 800的功率和控制接口连接器808。每个服务器904包括光收发器904a、处理器904b、以及多个光纤插座904c。光收发器90a连接到光纤插座904c，以经由vfAdapter 800从交换机902接收光信号并向交换机902发送光信号。处理器904b被配置为执行服务器通常需要的各种计算任务。光纤插座904被配置为接收尾缆810的光连接器810a。光收发器904a可以包括多路复用器/解复用器和通道交换机。
图10是示出根据一个实施例的vfAdapter 1000的另一示例物理实现的示意图。vfAdapter 1000类似于图8中的vfAdapter 800，除了vfAdapter 1000现在包括多个光纤插座1002来代替尾缆。光纤插座1002被配置为接收连接电缆1004。
图11是示出根据一个实施例的采用图10中示出的vfAdapter 1000的通信网络1100的示意图。通信网络1100类似于图9的通信网络900，除了连接电缆1004被用来将交换机模块902连接到vfAdapter 1000并将vfAdapter 1000连接到服务器904。每个连接电缆1004包括位于该电缆每端的光连接器1004a。连接电缆1004可以是两条光纤的双工电缆。
图12是示出根据一个实施例的采用图10中的vfAdapter 1000的通信网络1200的示意图。通信网络1200类似于图11的通信网络1100，除了服务器904被模块化为服务器刀片(blade)以外。每个服务器刀片904包括至少一个处理器904b和电气中间板连接器904d。N个服务器刀片904中的每个服务器刀片经由电气中间板连接器904d连接到互连模块板1202。互连模块板1202包括光收发器1204，该光收发器被配置为经由vfAdapter1000从交换机模块902接收信号并向交换机模块902发送信号。
图13是示出根据一个实施例的vfAdapter 1300的另一示例物理实现。vfAdapter1300类似于图10中的vfAdapter 1000，除了vfAdapter 1300现在包括用于建立到交换机模块902的连接的连接器1302以外(图9)。连接器1302允许vfAdapter 1300插入交换机模块902而不需要连接电缆。交换机模块902包括接收vfAdapter 1300的连接器1302的对应光插座902c。
图14是示出根据一个实施例的采用图13中的vfAdapter 1300的通信网络1400的示意图。通信网络1400类似于图11的通信网络1100，除了vfAdapter 1300可以插入交换机模块902以外。
图15是示出根据一个实施例的通信网络1500的示意图。通信网络1500包括交换机模块1502、交换机端口扩展器模块1504、以及多个服务器1506。交换机模块1502包括8个光收发器1502，这些光收发器中的每个光收发器可以经由交换机端口扩展器模块1504连接到多个(例如，4个)服务器1506。在一些实施例中，光收发器1502a可以与交换机ASIC 1503封装在一起，如图15所示。在其他实施例中，光收发器1502可以是中间板光学器件，即，放置在交换板(switch board)1505上的多个离散的光收发器1502a和交换机ASIC 1503。交换机端口扩展器模块1504包括分别对应交换机端口(光收发器)1502a的多个vfAdapter 1504a。交换机端口扩展器模块1504进一步包括连接到功率和管理网络1508的控制器ASIC 1504b，以从交换机模块1502接收功率和/或控制信号。每个服务器1506可以通过连接电缆1510连接到交换机端口扩展器模块1504。类似地，交换机端口扩展器模块1504可以通过连接电缆1510连接到交换机模块1502。在一种实施方式中，交换机端口扩展器模块1504可以包括8个vfAdapter，以将256个服务器连接到交换机模块1502。交换机模块1502可以具有用于连接到256个服务器的8个多光纤插件(MPO)面板连接器。
图16是示出根据一个实施例的作为实现图15中的通信网络1500的一种解决方案的服务器塔1600的示意图。如图16所示，交换机模块1502、交换机端口扩展器模块1504、以及服务器1506可以被放置在塔架1508中。这种配置可以节省实现通信网络1500所需要的空间。
总之，本文公开的技术提供了一种通信网络，其中，交换机端口可以经由vfAdapter连接到多个服务器端口。网络中的分组通信可以利用波分复用技术和/或时分复用技术实现，这可以产生更高效且更经济的解决方案。用于服务器的网络中的波长分配可以利用加权分配或未加权分配实现，以基于服务器的需求灵活做出分配决策。波长分配可以利用波长服务机制的概念实现，其中，网络中的每个波长可以作为虚拟光纤被动态地重新分配。虚拟光纤的分配可以基于用于波长管理或服务水平协议的数据中心操作策略。下游(从交换机到服务器)和/或上游(从服务器到交换机)流量中的虚拟光纤可以被独立分配。
如本文使用的，电路可以使用任意形式的硬件、软件、或它们的组合实现。例如，一个或多个处理器、控制器、ASIC、PLA、PAL、CPLD、FPGA、逻辑器件、软件例程、或其他装置可以被实现为构成电路。在实现中，本文描述的各种电路可以被实现为离散电路，或者所描述的功能和特征可以部分或完全在一个或多个电路中间共享。即使各种特征或功能元件可以被单独描述或作为单独电路请求保护，这些特征和功能也可以在一个或多个公共电路中间共用，因此本描述不必须要求或暗示需要单独电路来实现这些特征或功能。
一般，本文使用的词语“组件”、“引擎”、“系统”、“数据库”、“数据存储装置”等可以指代具体化在硬件或固件中的逻辑或者指代软件指令集(可能具有入口点和出口点，用诸如Java、C、C++的编程语言编写)。软件组件可以被编译并链接到安装在动态链接库中的可执行程序，或者可以被使用诸如BASIC、Perl、或Python的解析编程语言编写。将明白的是，软件组件可以从其他组件或它们自身调用，和/或可以响应于检测到的事件或中断被调用。被配置用于在计算设备上执行的软件组件可以被提供在诸如压缩盘、数字视频盘、闪存驱动器、磁盘、或任何其他有形介质的计算机可读介质上，或者作为数字下载被提供(并且最初可以被以在执行之前需要安装、解压缩、或解密的压缩或可安装格式存储)。这种软件代码可以部分或全部存储在执行计算设备的存储设备上，供计算设备执行。软件指令可以被嵌入诸如EPROM的固件中。还将明白的是，硬件组件可以包括诸如门和触发器的所连接的逻辑单元，和/或可以包括诸如可编程门阵列或处理器的可编程单元。
通用地，除非明确指示或者逻辑上必须是排他性的含义，否则术语“或”总是应该被理解为包含性的含义。例如，当术语“或”与“A或B中的任一项”中的“任一项”配对使用时，明确指示“或”的排他性含义。作为另一示例，在诸如“排他性地包括A或B”和“包括A和B中的任一者”的条目的列举之后的“排他性”或“任一者”指示排他性的含义。另外，以单数形式描述的资源、操作或结构不应该被理解为排除复数形式。诸如，“可以”、“可”、“能”、“可能”的条件性语言除非有明确的相反指示，否则一般应该用于传达某些实施例包括某些特征、元件和/或步骤，而其他实施例不包括这些特征、元件和/或步骤。
除非有明确的相反指示，否则本文档中的使用的术语、短语及它们的变形应该被理解为开放性的而非限制性的。诸如“传统”、“常规”、“标准”、“典型”、“已知”以及其他类似含义的用语的形容词不应该被理解为将所描述的项目限制到给定时间段或者给定时间的项目，而应该被理解为覆盖现在或未来的任何时间可用或知道的传统、常规、标准、或典型技术。诸如“一个或多个”、“至少”、“不限于”或其他类似短语的扩展性单词和短语在一些实例中的存在不应该被理解为意味着在不存在这些扩展性短语的实例中需要或期望更窄的情形。

Claims (18)

1.一种光适配器，包括：
第一接口，经由第一光缆连接到光交换机；
第二接口，经由多个第二光缆连接到多个服务器端口；
与所述服务器端口中的每个服务器端口相对应的一组光学滤波器或反射镜；
第一多路复用器，耦接在所述光学滤波器或反射镜与所述第一光缆之间，其中，所述第一多路复用器被配置为对经由所述光学滤波器或反射镜来自所述服务器端口中的一个或多个服务器端口的光信号执行波长复用；以及
控制器，耦接到所述光交换机的交换机控制器，其中，所述控制器被配置为执行：
从所述交换机控制器获取指令；
基于所述指令向所述服务器端口中的一个服务器端口分配针对时隙的一个或多个波长，其中，所述控制器在没有与所述服务器端口的直接通信的情况下执行所述分配；以及
控制所述光学滤波器或反射镜中的每个光学滤波器或反射镜引导光信号。
2.如权利要求1所述的光适配器，还包括：
多个第一解复用器，各自耦接在所述光学滤波器或反射镜与所述第二光缆中的一个光缆之间，其中，所述第一解复用器中的每个解复用器能够对来自所述服务器端口中的一个服务器端口的多路复用光信号进行解复用。
3.如权利要求2所述的光适配器，还包括：
第二解复用器，耦接在所述光学滤波器或反射镜与所述第一光缆之间，其中，所述解复用器被配置为对来自交换机端口的光信号执行波长解复用。
4.如权利要求3所述的光适配器，还包括：
多个第二多路复用器，各自耦接在所述光学滤波器或反射镜与所述第二光缆中的一个光缆之间，其中，所述第二多路复用器中的每个多路复用器能够对来自所述光学滤波器或反射镜的光信号进行多路复用。
5.一种用于通信网络中的波长服务的方法，该方法包括：
由交换机从交换机端口，向连接到光适配器的多个服务器端口广播发现分组；
通过一个或多个第一服务器的一个或多个对应的第一服务器端口，从所述一个或多个第一服务器获取一个或多个第一确认分组，其中，所述一个或多个第一确认分组中的每个确认分组包括对应的第一服务器的唯一标识符；
通过所述交换机端口，基于所述一个或多个第一服务器的唯一标识符，向所述一个或多个第一服务器中的每个第一服务器发送命令分组，其中，所述命令分组向所述一个或多个第一服务器指示忽略随后的发现分组；以及
经由所述光适配器重新广播所述发现分组；
通过一个或多个第二服务器的对应的一个或多个第二服务器端口，从所述一个或多个第二服务器获取一个或多个第二确认分组，其中，所述一个或多个第二确认分组中的每个确认分组包括对应的第二服务器的唯一标识符，其中，所述一个或多个第二服务器不同于所述一个或多个第一服务器；
建立与向所述交换机发送所述一个或多个第一确认分组和所述一个或多个第二确认分组的服务器的通信信道；以及
通过所述交换机的控制器向所述服务器中的一个服务器分配一个或多个波长。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述交换机的所述控制器被配置为执行：
从向所述交换机发送所述一个或多个第一确认分组和所述一个或多个第二确认分组的所述服务器中的每个服务器获取波长分配请求；以及
基于对应的请求，向请求服务器分配一个或多个波长。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述交换机的所述控制器被配置为执行：
向所述光适配器的控制器发送指令，以使能所述光适配器的所述控制器基于所述指令且在没有与所述服务器的直接通信的情况下向所述服务器中的一个服务器分配针对时隙的一个或多个波长。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述交换机的所述控制器被配置为执行：
向所述请求服务器分配针对时段的一个或多个波长。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述交换机的所述控制器被配置为基于所述交换机和所述请求服务器之间的服务水平协议，向所述请求服务器分配针对所述时段的所述一个或多个波长。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述交换机的所述控制器被配置为执行：
向所有请求服务器分配针对所述时段的相同数量的波长。
11.如权利要求8所述的方法，其中，所述交换机的所述控制器被配置为执行：
确定是否在所述时段中获取到新的波长分配请求；以及
响应于在所述时段中获取到新的波长分配请求，
发起与向所述交换机发送所述一个或多个第一确认分组和所述一个或多个第二确认分组的所述服务器的波长分配协商；以及
基于所述波长分配协商，确定新的波长分配。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述交换机的所述控制器被配置为执行：
响应于在所述时段中没有获取到新的波长分配请求，允许所述请求服务器继续使用所述一个或多个波长。
13.一种非暂态计算机可读存储介质，存储有计算机指令，所述计算机指令在由处理器执行时使得所述处理器执行包括以下各项的操作：
由交换机从交换机端口向连接到光适配器的多个服务器端口广播发现分组；
通过一个或多个第一服务器的一个或多个对应的第一服务器端口，从所述一个或多个第一服务器获取一个或多个第一确认分组，其中，所述一个或多个第一确认分组中的每个确认分组包括对应的第一服务器的唯一标识符；
通过所述交换机端口，基于所述一个或多个第一服务器的唯一标识符，向所述一个或多个第一服务器中的每个第一服务器发送命令分组，其中，所述命令分组向所述一个或多个第一服务器指示忽略随后的发现分组；以及
经由所述光适配器重新广播所述发现分组；
通过一个或多个第二服务器的对应的一个或多个第二服务器端口，从所述一个或多个第二服务器获取一个或多个第二确认分组，其中，所述一个或多个第二确认分组中的每个确认分组包括对应的第二服务器的唯一标识符，其中，所述一个或多个第二服务器不同于所述一个或多个第一服务器；
建立与向所述交换机发送所述一个或多个第一确认分组和所述一个或多个第二确认分组的服务器的通信信道；以及
向所述服务器中的一个服务器分配一个或多个波长。
14.如权利要求13所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述指令进一步使得所述处理器执行：
从向所述交换机发送所述一个或多个第一确认分组和所述一个或多个第二确认分组的所述服务器中的每个服务器获取波长分配请求；以及
基于对应的请求，向请求服务器分配一个或多个波长。
15.如权利要求14所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述指令进一步使得所述处理器执行：
向所述光适配器的控制器发送指令，以使能所述光适配器的所述控制器基于所述指令且在没有与所述服务器直接通信的情况下向所述服务器中的一个服务器分配针对时隙的一个或多个波长。
16.如权利要求14所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述指令进一步使得所述处理器执行：
向所述请求服务器分配针对时段的一个或多个波长。
17.如权利要求16所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述指令进一步使得所述处理器执行：
确定是否在所述时段中获取到新的波长分配请求；以及
响应于在所述时段中获取到新的波长分配请求，
发起与向所述交换机发送所述一个或多个第一确认分组和所述一个或多个第二确认分组的所述服务器的波长分配协商；以及
基于所述波长分配协商，确定新的波长分配。
18.如权利要求17所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述指令进一步使得所述处理器执行：
响应于在所述时段中没有获取到新的波长分配请求，允许所述请求服务器继续使用所述一个或多个波长。
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