[发明专利]基于模块扩展的数据中心网络拓扑系统

说明书

技术领域

本发明属于互联网技术领域，具体涉及一种基于模块扩展的数据中心网络拓扑系统。可用于构建大规模数据中心网络，实现数据中心网络服务器之间高效地通信。

背景技术

网络及信息技术的迅速发展，使得数据中心成为现代社会中科研单位、金融机构等各行业的服务中心，运载企业的核心业务，满足数据挖掘、存储、高性能计算等服务要求。因此，构建适用于企业发展需求的数据中心已成为服务运营商、科研单位、各门户网站等的IT重点建设项目，实现提升服务效率、降低运营成本、提高集中管理效率的目的。现阶段，随着数据中心应用范围的不断深入，数据中心规模持续扩大，致使数据中心设备成本增加，能耗开销激增，管理更加复杂，给企业发展带来沉重负担；另外，业务传输量增加，达P(10¹⁵)级，甚至Z(10²⁰)级，数据业务对服务质量、传输速度具有严格要求，上述业务特点使得现代企业对数据中心网络的服务质量、传输能力等提出新的要求。基于数据中心应用的广泛性及数据中心业务的特点，因此构建数据中心网络时，需要综合考虑诸多因素：网络的高可扩展性、高对分带宽、高容错性能、低时延、易管理、低成本开销等。

现有构建数据中心网络的方法很多，根据拓扑的设计思想不同，采用的设备、互连规则、扩展方式也有所不同，但目标都是最大限度地满足数据中心网络的性能要求。目前构建数据中心网络时多采用树形结构，或传统树形结构或胖树结构。传统树形结构采用高性能专用交换设备，以多根树方式连接交换机与服务器设备，以纵向扩展方式实现数据中心网络扩建目标，扩展规模与拓扑层数成正相关，即网络规模越大，则构建网络的拓扑层数越高，但传统树形结构的扩展规模受限于高层交换设备的端口数量，且结构存在严重的过载问题，层数越高，高层过载问题越严重，网络设备采用高性能专用设备，设备成本高，下行链路唯一，缺乏动态选择性，单点故障难以避免；胖树结构采用自上而下核心层、汇聚层、边缘层的三层结构模式构建数据中心网络，与传统树形结构相比，胖树结构以商用设备代替高性能专用设备，横向扩展取代纵向扩展方式，在一定程度上解决传统树形结构设备成本高、过载严重的问题，但胖树结构难以克服传统树形结构扩展能力受限于核心交换设备的端口数量的缺陷，胖树结构仍存在下行链路唯一、缺乏动态选择性、单点故障等缺点。

发明内容

本发明的目的是针对上述数据中心网络拓扑结构的不足，提出一种基于模块扩展的数据中心网络拓扑结构，以克服网络扩展能力受限于交换机端口数量的缺陷，提高树形结构中下行链路的动态选择性，改善网络的容错性能。

为实现上述目的，本发明的基于模块扩展的数据中心网络拓扑系统，包括核心层(104)、汇聚层(105)及边缘层(107)，每一层均设有一组交换机，汇聚层的交换机通过上行端口向上一层交换机提交数据或从上一层交换机接收数据，且下行端口连接边缘层的交换机；边缘层的交换机通过其下行端口连接服务器(108)，对不同服务器的数据进行转发；所述汇聚层包括k²/2个交换机，k是拓扑结构中Pod结构(109)的数目，取值为偶数，Pod结构(109)是由两层交换机组成，上层为k/2个汇聚层的交换机，下层为k/2个边缘层的交换机，每个交换机包括k/2个上行端口及k/2个下行端口；所述核心层包括k²/4个交换机，每个交换机包括k个下行端口，其特征在于：

A.在核心层与汇聚层之间引入中间层，该中间层包括k²/2个交换机，每个交换机包括k/2个上行端口及k/2个下行端口，将这些交换机从左至右均分为k/2组，记作g_i，这里，编号符号凡出现右下标i，则表征该符号标识的是中间层设备，从左至右g_i标记为0，1，...，k/2-1，再分别与核心层和汇聚层进行如下连接：