CN115623365B - 全光数据中心网络的业务部署方法、系统及光通道 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全光数据中心网络的业务部署方法、系统及光通道，包括以下步骤：构建全光数据中心网络；获取业务需求，基于全光数据中心网络生成需要部署的业务序列；分别使用最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列，比较最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列所需的总时隙，将总时隙小的算法作为最优的部署策略；依据最优的部署策略建立光通道。其根据网络中服务器位置、WSS的实时配置信息、收发机和波长的数量对业务进行部署，有效的降低部署所有业务所需的总时隙，能够更好的分配网络资源，缓解网络资源紧张的问题。

Description

全光数据中心网络的业务部署方法、系统及光通道

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其是指一种全光数据中心网络的业务部署方法、系统及光通道。

背景技术

高性能计算是一种需要多个服务器来完成计算密集型任务的应用类型，它可以实现更高的计算性能。但随着高性能计算需求的快速增长，数据中心网络往往会成为限制高性能计算性能的关键瓶颈。为了解决这个问题，人们就如何在数据中心网络中有效的承载高性能计算流量进行了广泛的研究。但是基于电交换的各种数据中心网络存在容量低、可扩展性差和能耗高等缺点, 无法满足高性能计算需求。因此，具有低能耗、高带宽和低延时的全光数据中心网络吸引了学术界和工业界的广泛关注。

目前，根据应用技术，数据中心网络可以分为电交换、光电混合和全光数据中心网络。比较三种数据中心网络，电交换数据中心网络存在容量低、可扩展性差和能耗高等缺点。而光电混合数据中心网络也会因为大量的电交换设备而产生电子瓶颈问题，无法完全发挥出光交换的优势。全光数据中心网络则避免了电交换技术中的电子瓶颈，不仅可以将电交换和光电混合数据中心网络进行升级，还可以完全由光交换机构建，具有低能耗、高带宽和低延时的优势。

受限于构成全光数据中心网络的光交换机端口规模，全光数据中心网络在承载高性能计算需求时容易在端口处产生波长竞争。其次，由于光交换机端口之间的波长配置大多是固定的，而重新配置时间较长，不利于高性能计算的需求和软件定义网络技术的应用，难以实现资源动态规划。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中全光数据中心网络在承载高性能计算需求时容易在端口处产生波长竞争和重新配置时间较长的技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种全光数据中心网络的业务部署方法，包括以下步骤：

S1、构建全光数据中心网络；

S2、获取业务需求，基于全光数据中心网络生成需要部署的业务序列；

S3、分别使用最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列，比较最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列所需的总时隙，将总时隙小的算法作为最优的部署策略；

S4、依据最优的部署策略建立光通道。

作为优选的，所述S1中：

所述全光数据中心网络包括服务器和全光交换机，每个交换机由N个1 ×N WSS组成的N×N WSS，其中，WSS表示波长选择开关，1×N WSS表示包含一个入口端和N个出口端的WSS；

在每个N×N WSS中，有p个端口直接连接到服务器，a-1个端口连接到其他WSS，并形成具有a个WSS的组，其余的h个端口连接到其他不同组的 WSS，其中，p+a-1+h＝N；

每个WSS端口只连接到一个服务器，每个服务器能够配置多个可调谐光收发机。

作为优选的，所述S2包括：

获取一组高性能计算业务需求，每个业务需求表示为(s,d,T,r,t)；

其中，s表示源服务器，d表示目标服务器，T表示业务传输所需的时间， t表示业务开始调度部署的时间，以时隙作为时间的测量单位，所有数据随机生成，r表示业务的初始路由。

作为优选的，S3中，使用最短路径算法部署业务序列包括：

S301、根据业务源服务器s和目标服务器d的信息选择最短路由r；

S302、根据业务的默认部署时隙[t,t+T-1]，获取发射机和接收机的最早空闲时间ts、td，通过收发机最早可用的方法，设置t＝max(ts,td)，更新业务时隙；

S303、根据业务时隙[t,t+T-1]，按照首次击中的方法得到波长；若找不到波长，则获取路径r上相关波长的最早可用时隙tω，设置t＝tω，并返回 S302；若找到波长，则进行下一步；

S304、扫描路由r经过的WSS端口的配置信息，根据端口间是否配置过波长的方法，确定是否需要重新配置，若需要重新配置，获得重新配置后WSS 端口的最早可用时隙tθ，设置t＝tθ，并返回S302；若不需要重新配置，则直接部署业务。

作为优选的，S3中，使用最小延迟路径算法部署业务序列包括：

S311、根据业务源服务器和目标服务器的信息，获得最短路由r；

S312、系统默认业务到达时隙为业务开始部署的时隙t，根据业务的默认部署时隙，获得发射机的最早空闲时间ts和接收机的最早空闲时间td，依据当前发射机和接收机最早可用的原则，令t＝max(ts,td)以更新业务时隙；

S313、根据更新后的业务时隙[t,t+T-1]，扫描网络中已完成部署处理的业务，找出与[t,t+T-1]有时隙重合的业务，遍历所有波长，根据重合业务的波长信息判断当前波长是否能够分配，若找不到可用波长且s和d属于同组，则找到路径r上相关波长的最早可用时隙tω，设置t＝tω，并返回S312，否则，进行下一步；

S314、扫描路由r经过的WSS端口的配置信息，根据端口间是否配置过波长的方法，确定是否需要重新配置，若需要重新配置，获得重新配置后WSS 端口的最早可用时隙tθ，设置t＝tθ，并返回步骤S312，若不需要重新配置，则直接部署业务。

作为优选的，所述S314之后还包括：

S315、当S313中找不到可用波长且s和d属于不同组时，则进行以下操作：

扫描得到不在s和d所在组中的所有WSS的集合C，并在集合C中添加一个0；

遍历c∈C，根据迪杰斯特拉算法，计算s到c的路由r1，计算c到d的路由r2，设置r＝r1+r2；若c＝0，则只计算s到d的最短路由，以新的路由输入，进行基于最短路径算法的计算，记录业务在此路由下成功部署的信息；

遍历C结束后，比较不同c下的业务开始调度时隙t，选择最小值对应的路由和波长进行业务部署。

作为优选的，所述S3还包括：

设定业务到达时隙为业务开始调度部署的时隙，扫描在接下来的T个连续TSs中全光数据中心网络是否有相应的收发机、波长和WSS端口配置去进行业务部署；

若有，则为业务建立光通道传输数据，当前业务部署成功；

否则，则在下一个时隙重新扫描全光数据中心网络，直到该业务部署成功。

本发明公开了一种全光数据中心网络的光通道，通过权利要求1-7任一项所述的业务部署方法建立获得。

本发明公开了一种全光数据中心网络的业务部署系统，包括：

网络构建模块，所述网络构建模块用于构建全光数据中心网络；

业务序列生成模块，所述业务序列生成模块用于获取业务需求，基于全光数据中心网络生成需要部署的业务序列；

计算模块，所述计算模块用于分别使用最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列，比较最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列所需的总时隙，将总时隙小的算法作为最优的部署策略；

光通道建立模块，所述光通道建立模块依据最优的部署策略建立光通道。

作为优选的，使用最小延迟路径算法部署业务序列包括：

S311、根据业务源服务器和目标服务器的信息，获得最短路由r；

S312、系统默认业务到达时隙为业务开始部署的时隙t，根据业务的默认部署时隙，获得发射机的最早空闲时间ts和接收机的最早空闲时间td，依据当前发射机和接收机最早可用的原则，令t＝max(ts,td)以更新业务时隙；

S313、根据更新后的业务时隙[t,t+T-1]，扫描网络中已完成部署处理的业务，找出与[t,t+T-1]有时隙重合的业务，遍历所有波长，根据重合业务的波长信息判断当前波长是否能够分配，若找不到可用波长且s和d属于同组，则找到路径r上相关波长的最早可用时隙tω，设置t＝tω，并返回S312，否则，进行下一步；

S314、扫描路由r经过的WSS端口的配置信息，根据端口间是否配置过波长的方法，确定是否需要重新配置，若需要重新配置，获得重新配置后WSS 端口的最早可用时隙tθ，设置t＝tθ，并返回步骤S312，若不需要重新配置，则直接部署业务；

S315、当S313中找不到可用波长且s和d属于不同组时，则进行以下操作：

扫描得到不在s和d所在组中的所有WSS的集合C，并在集合C中添加一个0；

遍历c∈C，根据迪杰斯特拉算法，计算s到c的路由r1，计算c到d的路由r2，设置r＝r1+r2；若c＝0，则只计算s到d的最短路由，以新的路由输入，进行基于最短路径算法的计算，记录业务在此路由下成功部署的信息；

遍历C结束后，比较不同c下的业务开始调度时隙t，选择最小值对应的路由和波长进行业务部署。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本发明提出一个基于WSS的采用Dragonfly拓扑的全光数据中心网络，能够减少业务通信延迟，具有端口规模大、端口波长连接可重配、低能耗的优点。

2、本发明提供的面向基于WSS的采用Dragonfly拓扑的全光数据中心网络的业务部署方法，可以根据网络中服务器位置、WSS的实时配置信息、收发机和波长的数量对业务进行部署，有效的降低部署所有业务所需的总时隙，以及缩短业务平均等待时延。

3、基于最短路径算法具有简单和拓展性高的优点，可用于不同基于WSS 的全光数据中心网络中的相关仿真；基于最小延迟路径算法是在基于最短路径算法的基础上改进的，可以更好的分配网络资源，缓解网络资源紧张的问题；而在网络资源充足时，基于最小延迟路径算法会自动退化为基于最短路径算法，会根据网络自动降低算法复杂度，如此，可以实现资源动态规划。

附图说明

图1为本发明的业务部署方法的流程图；

图2为基于最短路径算法的流程图；

图3为本发明的业务部署方法的具体流程图；

图4为基于WSS的采用Dragonfly拓扑的全光数据中心网络；

图5为基于WSS的采用Dragonfly拓扑的全光数据中心网络。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1所示，本发明公开了一种全光数据中心网络的业务部署方法，包括以下步骤：

步骤一、构建全光数据中心网络。

所述全光数据中心网络包括服务器和全光交换机，每个交换机由N个1 ×N WSS组成的N×N WSS，其中，WSS表示波长选择开关，1×N WSS表示包含一个入口端和N个出口端的WSS；

在每个N×N WSS中，有p个端口直接连接到服务器，a-1个端口连接到其他WSS，并形成具有a个WSS的组，其余的h个端口连接到其他不同组的 WSS，其中，p+a-1+h＝N；

每个WSS端口只连接到一个服务器，每个服务器能够配置多个可调谐光收发机。

步骤二、获取业务需求，基于全光数据中心网络生成需要部署的业务序列，包括：

获取一组高性能计算业务需求，每个业务需求表示为(s,d,T,r,t)；

其中，s表示源服务器，d表示目标服务器，T表示业务传输所需的时间， t表示业务开始调度部署的时间，以时隙作为时间的测量单位，所有数据随机生成，r表示业务的初始路由。

步骤三、分别使用最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列，比较最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列所需的总时隙，将总时隙小的算法作为最优的部署策略。

设定业务到达时隙为业务开始调度部署的时隙，扫描在接下来的T个连续TSs中全光数据中心网络是否有相应的收发机、波长和WSS端口配置去进行业务部署；若有，则为业务建立光通道传输数据，当前业务部署成功；否则，则在下一个时隙重新扫描全光数据中心网络，直到该业务部署成功。

其中，使用最短路径算法部署业务序列包括：

S301、根据业务源服务器s和目标服务器d的信息选择最短路由r；

S302、根据业务的默认部署时隙[t,t+T-1]，获取发射机和接收机的最早空闲时间ts、td，通过收发机最早可用的方法，设置t＝max(ts,td)，更新业务时隙；

S303、根据业务时隙[t,t+T-1]，按照首次击中的方法得到波长；若找不到波长，则获取路径r上相关波长的最早可用时隙tω，设置t＝tω，并返回 S302；若找到波长，则进行下一步；

S304、扫描路由r经过的WSS端口的配置信息，根据端口间是否配置过波长的方法，确定是否需要重新配置，若需要重新配置，获得重新配置后WSS 端口的最早可用时隙tθ，设置t＝tθ，并返回S302；若不需要重新配置，则直接部署业务。

其中，使用最小延迟路径算法部署业务序列包括：

S311、根据业务源服务器和目标服务器的信息，获得最短路由r；

S312、系统默认业务到达时隙为业务开始部署的时隙t，根据业务的默认部署时隙，获得发射机的最早空闲时间ts和接收机的最早空闲时间td，依据当前发射机和接收机最早可用的原则，令t＝max(ts,td)以更新业务时隙；

S313、根据更新后的业务时隙[t,t+T-1]，扫描网络中已完成部署处理的业务，找出与[t,t+T-1]有时隙重合的业务，遍历所有波长，根据重合业务的波长信息判断当前波长是否能够分配，若找不到可用波长且s和d属于同组，则找到路径r上相关波长的最早可用时隙tω，设置t＝tω，并返回S312，否则，进行下一步；

S314、扫描路由r经过的WSS端口的配置信息，根据端口间是否配置过波长的方法，确定是否需要重新配置，若需要重新配置，获得重新配置后WSS 端口的最早可用时隙tθ，设置t＝tθ，并返回步骤S312，若不需要重新配置，则直接部署业务。

S315、当S313中找不到可用波长且s和d属于不同组时，则进行以下操作：

扫描得到不在s和d所在组中的所有WSS的集合C，并在集合C中添加一个0；

遍历c∈C，根据迪杰斯特拉算法，计算s到c的路由r1，计算c到d的路由r2，设置r＝r1+r2；若c＝0，则只计算s到d的最短路由，以新的路由输入，进行基于最短路径算法的计算，记录业务在此路由下成功部署的信息；

遍历C结束后，比较不同c下的业务开始调度时隙t，选择最小值对应的路由和波长进行业务部署。

步骤四、依据最优的部署策略建立光通道。

本发明还公开了一种全光数据中心网络的光通道，通过上述的业务部署方法建立获得。

本发明公开了一种全光数据中心网络的业务部署系统，包括网络构建模块、业务序列生成模块、计算模块和光通道建立模块。

网络构建模块用于构建全光数据中心网络；

业务序列生成模块用于获取业务需求，基于全光数据中心网络生成需要部署的业务序列；

计算模块用于分别使用最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列，比较最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列所需的总时隙，将总时隙小的算法作为最优的部署策略；其中，使用最小延迟路径算法部署业务序列包括：

S311、根据业务源服务器和目标服务器的信息，获得最短路由r；

S312、系统默认业务到达时隙为业务开始部署的时隙t，根据业务的默认部署时隙，获得发射机的最早空闲时间ts和接收机的最早空闲时间td，依据当前发射机和接收机最早可用的原则，令t＝max(ts,td)以更新业务时隙；

S313、根据更新后的业务时隙[t,t+T-1]，扫描网络中已完成部署处理的业务，找出与[t,t+T-1]有时隙重合的业务，遍历所有波长，根据重合业务的波长信息判断当前波长是否能够分配，若找不到可用波长且s和d属于同组，则找到路径r上相关波长的最早可用时隙tω，设置t＝tω，并返回S312，否则，进行下一步；

S314、扫描路由r经过的WSS端口的配置信息，根据端口间是否配置过波长的方法，确定是否需要重新配置，若需要重新配置，获得重新配置后WSS 端口的最早可用时隙tθ，设置t＝tθ，并返回步骤S312，若不需要重新配置，则直接部署业务；

S315、当S313中找不到可用波长且s和d属于不同组时，则进行以下操作：

扫描得到不在s和d所在组中的所有WSS的集合C，并在集合C中添加一个0；

遍历c∈C，根据迪杰斯特拉算法，计算s到c的路由r1，计算c到d的路由r2，设置r＝r1+r2；若c＝0，则只计算s到d的最短路由，以新的路由输入，进行基于最短路径算法的计算，记录业务在此路由下成功部署的信息；

遍历C结束后，比较不同c下的业务开始调度时隙t，选择最小值对应的路由和波长进行业务部署。

光通道建立模块依据最优的部署策略建立光通道。

下面，结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明与解释。

本发明提供如下技术方案：一种面向基于WSS的采用Dragonfly拓扑的全光数据中心网络的业务部署方法，包括以下步骤：

(1)构建基于WSS的采用Dragonfly拓扑的全光数据中心网络

本发明是一种由WSS(Wavelength Selective Switch,波长选择开关)组成交换机模块的采用Dragonfly拓扑的全光数据中心网络。该全光数据中心网络由服务器和全光交换机组成，每个交换机都是多个1×N WSS组成的N×N WSS。在每个N×N WSS中，有p个端口直接连接到服务器，a-1个端口连接到其他WSS，并形成具有a个WSS的组，其余的h个端口连接到其他不同组的 WSS，该全光数据中心网络可记为Dragonfly(p,a,h)。此外，我们假设每个端口只连接到一个服务器，每个服务器可配置多个可调谐光收发机。存在高性能计算需求的服务器间，可以通过光收发机在不同的WSS端口间建立特定波长的光路连接，非全停WSS端口间的波长重新配置可由算法决定。

其中，1xN的WSS是指一个端口输入，N个端口输出，输入端口的任意波长都可以输出到任意的输出端口。

其中，N*N的WSS是指抽象的说法，对于一个Dragonfly(p,a,h)，原来一个路由器有p+a+h-1个端口，这些端口是双向的。用WSS实现过程中，对于每个端口进入，我们都用1xN的WSS构建。比如对于p+a+h-1中的某个端口，可以从这个端口进入，到任意的p+a+h-2个端口出去。所以对于p+a+h-1 个端口就需要p+a+h-1个1x(p+a+h-2)的WSS实现原来路由器的功能。

(2)生成高性能计算的业务序列

具体地说，给定一组高性能计算业务需求，每个业务需求都表示为 (s,d,T,r,t)。已知，s、d、T、t分别表示源服务器、目标服务器、业务传输所需的时间、业务开始调度部署的时间，其中以时隙(Time Slot,TS)作为时间的测量单位，所有数据随机生成。r表示业务的初始路由，一般为空。对于每个业务需求，我们需要找到服务器s和d之间的路径r，以及沿着该路径，在T个连续TSs中可用的波长。业务按照生成顺序依次部署。

(3)部署高性能计算业务

对于一个高性能计算业务，系统将默认业务到达时隙为业务开始调度部署的时隙，扫描在接下来的T个连续TSs中全光数据中心网络是否有相应的收发机、波长和WSS端口配置去进行业务部署。如果有，则为业务建立光通道传输数据，当前业务部署成功；否则算法将在下一个时隙重新扫描，重复上述过程直到该业务部署成功。

本发明分别采用两种算法为业务建立光通道，包括基于最短路径算法和基于最小延迟路径算法。通过比较二者部署所有业务所需的总时隙和平均等待时延来寻找最优业务部署策略。

1)基于最短路径算法的流程图如图2所示，主要步骤如下：

①选择路由。根据业务源服务器s和目标服务器d的信息，通过迪杰斯特拉算法，选择最短路由r。

②选择收发机。根据业务的默认部署时隙[t,t+T-1]，先找到发射机和接收机的最早空闲时间ts、td。通过收发机最早可用的方法，设置t＝max(ts,td)，更新业务时隙。

③分配波长。根据业务时隙[t,t+T-1]，按照首次击中的方法得到波长。如果找不到波长，则找到路径r上相关波长的最早可用时隙tω，设置 t＝tω，并返回步骤②；如果找到，则进行下一步。

④分配WSS端口。扫描路由r经过的WSS端口的配置信息，根据端口间是否配置过波长的方法，确定是否需要重新配置。如果需要重配，求出重配后WSS端口的最早可用时隙tθ，设置t＝tθ，并返回步骤②；如果不要重配，则直接部署业务。

2)基于最小延迟路径算法的流程图如图3所示，主要步骤如下：

①选择路由。根据业务源服务器s和目标服务器d的信息，运用迪杰斯特拉算法求出业务的最短路由r。

②选择收发机。根据业务的默认部署时隙[t,t+T-1]，先找到发射机和接收机的最早空闲时间ts、td。通过收发机最早可用的方法，设置 t＝max(ts,td)，更新业务时隙。

③分配波长。根据业务时隙[t,t+T-1]，按照首次击中的方法得到波长。如果找不到波长且s和d属于同组，则找到路径r上相关波长的最早可用时隙tω，设置t＝tω，并返回步骤②；如果找到，则进行下一步；如果找不到波长且s和d不属于同组，执行⑤。

④分配WSS端口。扫描路由r经过的WSS端口的配置信息，根据端口间是否配置过波长的方法，确定是否需要重新配置。如果需要重配，求出重配后WSS端口的最早可用时隙tθ，设置t＝tθ，并返回步骤②；如果不要重配，则直接部署业务。

⑤部署阻塞的组间业务。对于③中找不到可用波长且s和d属于不同组的情况，首先需要扫描得到不在s和d所在组中的所有WSS的集合C，最后再添加一个0。遍历c∈C，根据迪杰斯特拉算法，计算s到c的路由r1，c到d的路由r2，设置r＝r1+r2。如果c＝0，则只计算s到d 的最短路由。以新的路由输入，进行基于最短路径算法的计算，记录业务在此路由下成功部署的信息。遍历C结束后，比较不同c下的业务开始调度时隙t，选择最小值对应的路由和波长进行业务部署。当最小值包括c＝0时，优先选择c＝0对应的路由和波长。

(4)评估算法性能

比较基于最短路径算法和基于最小延迟路径算法的性能指标，即所有业务成功部署所需的总时隙和业务平均等待时延，返回最优的业务部署策略和相应的性能指标。

本发明提供了一种面向基于WSS的采用Dragonfly拓扑的全光数据中心网络的业务部署方法，具体如图4所示，包括以下步骤：

(1)构建基于WSS的采用Dragonfly拓扑的全光数据中心网络。在本实施例中，基于WSS的采用Dragonfly拓扑的全光数据中心网络由服务器、交换机组成。图5显示了这种具有Dragonfly(2，4，2)的全光数据中心网络的示例，其中每个WSS的总端口数、组数、WSS总数和服务器总数分别为7、 9、36和72。WSS的索引号为1-36，服务器的索引号为1-72。在WSS1中，两个端口连接到服务器，三个端口连接至WSS2、WSS3和WSS4(在同一组中)，两个端口则连接至WSS5(在G1组)和WSS9(在G2组)。每个服务器配备2 个收发机，支持4个波长，对应的索引为1-4。

(2)生成高性能计算的业务序列。网络中的业务请求总数是固定的，从 1000变化到10000，间隔1000，并且业务传输所需的时隙在[1,10]个TSs的范围内随机生成。业务到达时隙初始化为0。业务配置过程中不允许波长转换，因此每个光路都受波长连续性的约束。

(3)部署高性能计算业务。分别采用基于最短路径算法和基于最小延迟路径算法为业务划分时隙和建立光通道，并比较两种算法的任务完成总时隙和平均等待时延。

(4)返回最优业务部署策略及其性能指标。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明提出一个基于WSS的采用Dragonfly拓扑的全光数据中心网络，能够减少业务通信延迟，具有端口规模大、端口波长连接可重配、低能耗的优点。

2、本发明提供的面向基于WSS的采用Dragonfly拓扑的全光数据中心网络的业务部署方法，可以根据网络中服务器位置、WSS的实时配置信息、收发机和波长的数量对业务进行部署，有效的降低部署所有业务所需的总时隙，以及缩短业务平均等待时延。基于最短路径算法具有简单和拓展性高的优点，可用于不同基于WSS的全光数据中心网络中的相关仿真。基于最小延迟路径算法是在基于最短路径算法的基础上改进的，可以更好的分配网络资源，缓解网络资源紧张的问题。而在网络资源充足时，基于最小延迟路径算法会自动退化为基于最短路径算法，会根据网络自动降低算法复杂度。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种全光数据中心网络的业务部署方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、构建全光数据中心网络；

其中，所述全光数据中心网络包括服务器和全光交换机，每个交换机由N个1×N WSS组成的N×N WSS，其中，WSS表示波长选择开关，1×N WSS表示包含一个入口端和N个出口端的WSS；在每个N×N WSS中，有p个端口直接连接到服务器，a-1个端口连接到其他WSS，并形成具有a个WSS的组，其余的h个端口连接到其他不同组的WSS，其中，p+a-1+h＝N；每个WSS端口只连接到一个服务器，每个服务器能够配置多个可调谐光收发机；

S2、获取业务需求，基于全光数据中心网络生成需要部署的业务序列，包括：获取一组高性能计算业务需求，每个业务需求表示为(s,d,T,r,t)；其中，s表示源服务器，d表示目标服务器，T表示业务传输所需的时间，t表示业务开始调度部署的时间，以时隙作为时间的测量单位，所有数据随机生成，r表示业务的初始路由；

S3、分别使用最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列，比较最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列所需的总时隙，将总时隙小的算法作为最优的部署策略；

S4、依据最优的部署策略建立光通道。

2.根据权利要求1所述的全光数据中心网络的业务部署方法，其特征在于，S3中，使用最短路径算法部署业务序列包括：

S301、根据业务源服务器s和目标服务器d的信息选择最短路由r；

S302、根据业务的默认部署时隙[t,t+T-1]，获取发射机和接收机的最早空闲时间ts、td，通过收发机最早可用的方法，设置t＝max(ts,td)，更新业务时隙；

S303、根据业务时隙[t,t+T-1]，按照首次击中的方法得到波长；若找不到波长，则获取路径r上相关波长的最早可用时隙tω，设置t＝tω，并返回S302；若找到波长，则进行下一步；

S304、扫描路由r经过的WSS端口的配置信息，根据端口间是否配置过波长的方法，确定是否需要重新配置，若需要重新配置，获得重新配置后WSS端口的最早可用时隙tθ，设置t＝tθ，并返回S302；若不需要重新配置，则直接部署业务。

3.根据权利要求1所述的全光数据中心网络的业务部署方法，其特征在于，S3中，使用最小延迟路径算法部署业务序列包括：

S311、根据业务源服务器和目标服务器的信息，获得最短路由r；

S312、系统默认业务到达时隙为业务开始部署的时隙t，根据业务的默认部署时隙，获得发射机的最早空闲时间ts和接收机的最早空闲时间td，依据当前发射机和接收机最早可用的原则，令t＝max(ts,td)以更新业务时隙；

S313、根据更新后的业务时隙[t,t+T-1]，扫描网络中已完成部署处理的业务，找出与[t,t+T-1]有时隙重合的业务，遍历所有波长，根据重合业务的波长信息判断当前波长是否能够分配，若找不到可用波长且s和d属于同组，则找到路径r上相关波长的最早可用时隙tω，设置t＝tω，并返回S312，否则，进行下一步；

S314、扫描路由r经过的WSS端口的配置信息，根据端口间是否配置过波长的方法，确定是否需要重新配置，若需要重新配置，获得重新配置后WSS端口的最早可用时隙tθ，设置t＝tθ，并返回步骤S312，若不需要重新配置，则直接部署业务。

4.根据权利要求3所述的全光数据中心网络的业务部署方法，其特征在于，所述S314之后还包括：

S315、当S313中找不到可用波长且s和d属于不同组时，则进行以下操作：

扫描得到不在s和d所在组中的所有WSS的集合C，并在集合C中添加一个0；

遍历c∈C，根据迪杰斯特拉算法，计算s到c的路由r1，计算c到d的路由r2，设置r＝r1+r2；若c＝0，则只计算s到d的最短路由，以新的路由输入，进行基于最短路径算法的计算，记录业务在此路由下成功部署的信息；

遍历C结束后，比较不同c下的业务开始调度时隙t，选择最小值对应的路由和波长进行业务部署。

5.根据权利要求1所述的全光数据中心网络的业务部署方法，其特征在于，所述S3还包括：

设定业务到达时隙为业务开始调度部署的时隙，扫描在接下来的T个连续时隙中全光数据中心网络是否有相应的收发机、波长和WSS端口配置去进行业务部署；

若有，则为业务建立光通道传输数据，当前业务部署成功；

否则，则在下一个时隙重新扫描全光数据中心网络，直到该业务部署成功。

6.一种全光数据中心网络的业务部署系统，其特征在于，包括：

网络构建模块，所述网络构建模块用于构建全光数据中心网络，其中，所述全光数据中心网络包括服务器和全光交换机，每个交换机由N个1×N WSS组成的N×N WSS，其中，WSS表示波长选择开关，1×N WSS表示包含一个入口端和N个出口端的WSS；在每个N×N WSS中，有p个端口直接连接到服务器，a-1个端口连接到其他WSS，并形成具有a个WSS的组，其余的h个端口连接到其他不同组的WSS，其中，p+a-1+h＝N；每个WSS端口只连接到一个服务器，每个服务器能够配置多个可调谐光收发机；

业务序列生成模块，所述业务序列生成模块用于获取业务需求，基于全光数据中心网络生成需要部署的业务序列，包括：获取一组高性能计算业务需求，每个业务需求表示为(s,d,T,r,t)；其中，s表示源服务器，d表示目标服务器，T表示业务传输所需的时间，t表示业务开始调度部署的时间，以时隙作为时间的测量单位，所有数据随机生成，r表示业务的初始路由；

计算模块，所述计算模块用于分别使用最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列，比较最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列所需的总时隙，将总时隙小的算法作为最优的部署策略；

光通道建立模块，所述光通道建立模块依据最优的部署策略建立光通道。

7.根据权利要求6所述的全光数据中心网络的业务部署系统，其特征在于，使用最小延迟路径算法部署业务序列包括：

S311、根据业务源服务器和目标服务器的信息，获得最短路由r；

S312、系统默认业务到达时隙为业务开始部署的时隙t，根据业务的默认部署时隙，获得发射机的最早空闲时间ts和接收机的最早空闲时间td，依据当前发射机和接收机最早可用的原则，令t＝max(ts,td)以更新业务时隙；

S313、根据更新后的业务时隙[t,t+T-1]，扫描网络中已完成部署处理的业务，找出与[t,t+T-1]有时隙重合的业务，遍历所有波长，根据重合业务的波长信息判断当前波长是否能够分配，若找不到可用波长且s和d属于同组，则找到路径r上相关波长的最早可用时隙tω，设置t＝tω，并返回S312，否则，进行下一步；

S314、扫描路由r经过的WSS端口的配置信息，根据端口间是否配置过波长的方法，确定是否需要重新配置，若需要重新配置，获得重新配置后WSS端口的最早可用时隙tθ，设置t＝tθ，并返回步骤S312，若不需要重新配置，则直接部署业务；

S315、当S313中找不到可用波长且s和d属于不同组时，则进行以下操作：

扫描得到不在s和d所在组中的所有WSS的集合C，并在集合C中添加一个0；

遍历c∈C，根据迪杰斯特拉算法，计算s到c的路由r1，计算c到d的路由r2，设置r＝r1+r2；若c＝0，则只计算s到d的最短路由，以新的路由输入，进行基于最短路径算法的计算，记录业务在此路由下成功部署的信息；

遍历C结束后，比较不同c下的业务开始调度时隙t，选择最小值对应的路由和波长进行业务部署。

8.一种全光数据中心网络的光通道，其特征在于，通过权利要求1-5任一项所述的业务部署方法建立获得。

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