[发明专利]一种基于光分组交换的对等式云网络系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域。具体涉及，涉及一种基于光分组交换的对等式云网络系统，以云计算、光分组交换等技术为支撑，该系统可适用于下一代互联网体系与高性能超级计算机系统中。

背景技术

过去若干年内，随着以Internet为主的信息网络日益发展，网络中的用户数量与站点数目急剧增长，IP业务、高速、大容量实时数据、视频、交互式应用及共享需求在迅速增长，对带宽的需求也急剧增加，传统的集中式网络中服务器的存储空间和处理能力往往成为最终制约网络发展的瓶颈。在技术领域中，计算资源却跟不上各种应用的需求，为了满足科学研究的需要，需要一批基于高性能超级计算机的大型应用系统。

光纤通信技术的发展使带宽资源的压力减小，可以满足网络与超级计算机应用系统对带宽增长的要求，然而网络和超级计算机应用系统的整体压力依然存在，存在的问题是目前的网络架构与超级计算机应用系统架构无法充分发挥出交换性能的优势，主要集中在内部节点间的交换效率低、时延大、阻塞率高。在许多科学研究的计算应用项目中，尤其是在细粒度计算应用中，其最终性能很大程度是由系统的通信能力所决定，而非计算节点本身的计算能力限制，这也使得对于超级计算机系统内联架构设计有着更高的要求。

如果只简单使用传统的的互连架构，是很难达到高扩展、高带宽、低延迟的目标的。目前的网络架构与超级计算机应用系统架构有平面结构2D torus与如图1、图2所示的非平面结构3D torus、超立方体架构(Hypercuber)。其中平面结构远远不及非平面结构的性能，而非平面结构也存在扩展性差和效率问题。3D-Torus与超立方体架构只能应用于低负载的环境中，不能应付高负荷的通信业务流量。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术不足，提出了一种基于光分组交换的对等式架构云网络系统，可用于下一代互联网与高性能超级计算机系统，可以将多个计算系统子云系统互连成为一个更大规模的超级计算系统。该系统中的子云系统直接连接，每个子云系统具有输入与输出端口，以实现数据流的输入与输出，继而组成整个网络系统。该结构不仅有利于下一代互联网体系与超级计算机的发展，便于系统设计，而且具有减少通信延时，提高通信效率，增强网络互连，提高交换效率，扩展交换容量，网络负载均衡，容错能力加强和良好的路径多样性；同时还有着高灵活性、可扩展性，更高的通信带宽、通信性能、系统可靠性、稳定性、容错率，用于全局操作、远程通信时可提升通信效率与应用效率，有效减小网络半径。同时在扩充网络架构或系统架构时，可有效地减缓网络半径的增加，降低长程通信的延迟，从而保证了更大规模网络或系统的更高扩展性与可用性，克服超级计算机内联网络性能被限制在通信能力与效率的问题。

实现本发现的技术方案是，

一种基于光分组交换的对等式云网络系统，包括m个子云系统，该系统为一种多维互连系统，其中子云系统与邻近子云系统使用光纤链路直接相连，组成m维立体网络系统，每个子云系统都具有输入、输出与控制处理功能；

其中，每个子云系统处于周围相邻的n个子云系统的体心，而且与周围相邻的n个子云系统直接相连，每条连线都是双向的通信链路，其中Lm条链路用于进行用户业务数据通信，Ln条链路用于控制通信与冗余通信保护；当以通信功能为主时，Lm在总链路中所占比例为大于50％，Ln在总链路中所占比例为小于50％；当以控制处理功能为主时，Lm在总链路中所占比例为小于50％，Ln在总链路中所占比例为大于50％；当通信功能与控制处理功能处于对等地位时，Lm与Ln在总链路中所占比例均为50％。

以(k1，k2，k3，…，kn)表示每处子云系统的坐标，kn代表k维轴处坐标；k1＝x代表横轴，k2＝y代表纵轴，k3＝z代表竖轴，以此类推，其中n和m都为大于1的自然数。

进行网络系统扩展时，按照子云系统处于邻近子云系统体心，并且与邻近子云系统直接相连的规则进行立体系统延展，其中子云系统与邻近子云系统的连接关系如下：(k1，k2，k3，…，kn)坐标数值变化范围在正负1内的子云系统相互连接。

系统中的每个子云系统都同时具有通信与控制处理功能，并且可以根据自身的情况进行优化，在特定时段以通信功能或者控制处理功能为主，或者两样功能处于对等地位。

本发明具有以下优势：

1、邻近子云系统间直接相连，具有更小的网络直径、平均距离，时延低，网络吞吐率高，内部链路不易拥塞，便于立体扩展。

2、由于子云系统输入输出端口有多条路径，所以进行数据交换时具有良好的容错能力，同时又可以提供不同的转发路径与区分服务。