[发明专利]一种新型光电混合交换数据中心网络架构

说明书

本发明涉及数据中心网络架构技术领域，特别涉及一种新型光电混合交换数据中心网络架构，包括服务器、数据交换设备其特征在于，所述数据交换设备至少存在两个高速电交换端口，所述高速电交换端口用于所述数据交换设备之间进行连接；所述数据交换设备包括多个低速电交换端口，所述低速电交换端口用于连接所述服务器，及所述数据交换设备包括至少由一个波长光发射器构成的光端口，所述光端口用于所述数据交换设备之间进行快速动态带宽调整。本发明具有较低的建设成本和运营成本优势，具有较为稳定的性能，即随着规模扩大性能可以得到较好的保持。

技术领域

本发明涉及数据中心网络架构技术领域，尤其涉及一种新型光电混合交换数据中心网络架构。

背景技术

传统的数据中心网络架构，采用电交换设备提供全带宽(full-bandwidth)的通信网络，导致大量电交换设备的花费，带来高的能耗。同时，很多针对数据中心流量模式的研究表明，在大部分情况下，数据中心的应用效率并不是很高，且流量表明90％的数据传输集中在少部分不到10％的网络数据流中，因此为了降低数据中心的组建成本和运营成本，许多运营商采用过度订阅的数据中心网络架构设计，如1:240的过度订阅数据中心网络，但是这些过度订阅的数据中心网络容易在网络带宽需求高的情况下，导致网络传输成为性能的瓶颈，因此，一部分研究工作集中在利用高带宽的光路传输交换(OCS)设备，在需要的时候为高带宽需求的数据传输提供直连光路，这样大大的优化了由于过渡订阅网络架构带来的带宽瓶颈，同时极大的减少了网络设备的组建成本和能耗。

基于光路交换(OCS)技术的数据中心网络架构设计，主要包括两种：一是光电混合数据中心网络架构，如helios和c-through；另一是全光交换的数据中心网络架构，如OSA。在光电混合数据中心网络架构helios和c-through中，过度订阅的电分组交换网络提供整个网络的通信，边缘层交换设备ToR交换机或聚合层设备Pod交换机聚合大的数据流量，利用WDM波分复用技术将不同波长的光信号复用到一条光路中进行传输提供高带宽的通信，在需要的时候利用OCS光路交换可变的特性，动态调整光路拓扑架构，为大的块状数据传输提供高带宽、大容量的数据传输，从而有效的优化了整个数据中心网络的性能。

但是基于全光交换的数据中心网络架构，无法很好的满足大规模的数据中心组建需要，因此采用光电混合方式的数据中心网络架构成为当前研究的主要方向，先前基于树型架构实现的光电混合数据中心网络架构，仍然存在很多不足，如：

1)、基于最大匹配的光路拓扑生成算法，随着网络规模增大需要较长的计算时间，因此带来较大的时延，由于数据中心具有较为复杂的流量模式，因此当流量发生变化的时候，按照先前需求估计，计算得到的光路无法得到充分的利用；

2)、基于传统树形架构的基础电交换网络，在数据中心规模需要扩充的时候，必须遵循严格的拓扑架构要求，因此在进行扩充时候需要大规模的扩充，同样带来许多不必要的花费；

3)、需要较多的聚合层和内核层设备支持网络的互连，一方面带来布线负载，另一方面造成较大的能耗。

因此，综上所述，先前基于树形架构设计实现的光电混合数据中心网络架构，在实际运行部署中随着规模扩大面临着许多瓶颈因素，如由于过度订阅在高负载情况下引起的较大时延、较大的能耗以及无法满足小规模的扩充等要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种新型光电混合交换数据中心网络架构，包括服务器、数据交换设备，其特征在于，所述数据交换设备至少存在两个高速电交换端口，所述高速电交换端口用于所述数据交换设备之间进行连接；所述数据交换设备包括多个低速电交换端口，所述低速电交换端口用于连接所述服务器，及所述数据交换设备包括至少由一个波长光发射器构成的光端口，所述光端口用于所述数据交换设备之间进行快速动态带宽调整。

所述高速电交换端口与所述低速电交换端口用于保证数据中心网络进行实时通信；所述光端口用于提供所述数据交换设备之间的直连光路。