[发明专利]一种基于多路由配置的数据中心网络故障恢复方法

说明书

本发明公开了一种基于多路由配置的数据中心网络故障恢复方法，属于数据中心网络领域。该方法结合数据中心网络与快速恢复机制，在数据中心网络中使用多路由配置的方法，建立备份拓扑，并根据网络中数据流的大小，自适应的调整链路权重，实现优化链路负载分布的路由转发策略。包括数据中心网络拓扑构建模型，备份拓扑模块，权重优化模块，负载均衡模块。本发明可以实现数据流在数据中心间的负载均衡分布，即根据链路上数据流的大小，自适应的调整链路权重，进而调整路由转发路径，从而减小高利用率链路的负载，减小网络发生拥塞的几率。

技术领域

本发明属于数据中心网络领域，涉及一种面向数据中心网络架构的故障快速恢复方法，具体涉及一种应用在数据中心网络间数据流的路由的转发策略。

背景技术

数据中心网络（Datacenter Network）是应用于数据中心内的网络，因为数据中心内的流量呈现出典型的交换数据集中、东西流量增多等特征，对数据中心网络提出了进一步的要求：高扩展性、高健壮性、灵活的拓扑和链路容量控制、绿色节能等。数据集中就意味着风险集中、响应集中、复杂度集中，数据中心出现故障的情况几乎不可避免。因此，数据中心解决方案应着重关注如何尽量减小数据中心出现故障后对网络中关键业务造成的影响。

数据中心的故障类型众多，但故障所导致的结果却大同小异,即数据中心中的设备、链路或服务器发生故障，无法对外提供正常服务。缓解这些问题最简单的方式就是冗余设计，可以通过对设备、链路、服务器提供备份，从而将故障对用户业务的影响降低到最小。但是，冗余性在带来好处的同时也会带来如下一些缺点：网络复杂度增加，配置和管理难度增加。为了适度降低冗余，提高数据中心设备的使用效率，应当及时对网络进行故障检测、诊断和恢复。

如果某个数据中心网络发生故障，它将具有两个明显特征：第一，大量的节点可能同时不可用；第二，数据中心区域内，故障节点造成比较差的连通性。由于数据中心网络的分布特点，使用OSPF算法达到最小的收敛时间是非常困难的。存在路径替代方法—IP快速恢复机制，即当路由器检测到故障时,不立即通知其他路由器，而是计算备份路径进行故障恢复，可以大大减小收敛时间。作为从单一的网络组件（链路或节点）故障快速恢复的多路由配置方法（multiple routing configuration,MRC）也已经被提出。

MRC算法的主要思想是：基于网络的原始拓扑生成一组备份拓扑，每个备份拓扑中均包含原始拓扑的所有节点和链路。通过配置不同备份拓扑中的链路权重，使得每个备份拓扑中的某些节点邻接链路因权重值过大而不被选作恢复路径上的链路，从而使得恢复路径不经过故障设备。

然而，在传统MRC方法中，备份拓扑中的所有链路权重都被提前赋为固定值，这使得在发生单一组件故障时，替换路径的某条链路负载过高，导致网络拥塞。对此，本专利采用启发式算法来自动分配备份拓扑中的链路权重，尽可能使用链路利用率小的链路进行重路由，并且结合链路费用目标函数来实现较好的负载分布。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供一种基于多路由配置的数据中心网络故障恢复的方法，主要解决故障后数据中心网络中负载不均衡问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种基于多路由配置的数据中心网络故障恢复方法，

步骤一、根据多路由配置的方法和网络拓扑结构，构建备份拓扑，针对备份拓扑的构建满足以下几个特征：

a、每个备份拓扑不改变原始的网络拓扑结构，并且都必须包含一个主干网，即从备份配置中移除所有孤立节点、孤立链路和受限链路后，剩余的节点相互连通，备份拓扑中每一个孤立节点可以通过至少一个受限链路连接到主干网；

b、孤立节点只与孤立链路和受限链路相连，并且至少连接一个受限链路，在同一个备份拓扑中，受限链路的两端不能同为孤立节点；

c、每一条链路和每一个节点都必须至少在一个备份配置中被孤立；