[发明专利]基于SDN的全光交换数据中心网络控制系统及其实现方法

说明书

本发明公开了一种基于SDN的全光交换数据中心网络控制系统及其实现方法，该方法包括：通过源端的架顶式交换机接收连接的服务器的分组数据流，生成新流入网消息发送至集成于OpenStack的SDN控制器；计算对应光子数据流的参数信息，生成流映射表并下发至源端和目的端的架顶式交换机；配置上联端口，发送光子数据流到光交叉连接矩阵，根据不同端口的输入波长被动路由转发光子数据流，经对应输出端口传输至目的端的架顶式交换机；接收后，反映射回相应分组数据流至连接的服务器。本发明实现了对数据中心内部底层光互连网络资源统一管理，大幅提升了网络开放性、灵活性、可扩展和可管理性，提高网络资源利用率，降低网络运营维护成本。

技术领域

本发明涉及信息通信技术(Information and Telecommunication Technology，ICT)领域，具体涉及一种基于SDN的全光交换数据中心网络控制系统及其实现方法。

背景技术

云计算数据中心网络是数据中心内互连大规模服务器，用于实现海量数据传输和交换的基础平台。随着云应用的广泛部署，数据中心内部通信模式和业务流量需求出现了根本性改变，具体包括：数据中心的网络规模和负载出现了指数级增长；主要流量模式由传统“南北向”转变为“东西向”；更多时延敏感和数据密集型业务在数据中心内运行；一些虚拟化技术，例如虚拟机实时迁移，需要网络更好的支持。

所有这些变化都对数据中心网络提出了更高的要求，但传统的电信互联网数据中心网络存在等分带宽小、传输时延大、可扩展性差、成本和能耗高、网络配置和控制复杂等问题，并且电交换技术在追求更大端口规模和更高交换速度的道路上逐渐接近CMOS工艺极限，难以支撑数据中心网络的持续发展。为此，利用光交换技术的高带宽、低能耗、低延时和多维度等优势，设计面向未来的扁平化、可扩展的云计算数据中心光互连网络架构，以及研究相适应的网络控制及调度机制，是近年来的热点问题。

当前用于构造全光交换数据中心网络的多种解决方案中，基于快速可调激光器(Fast Tunable Laser，FTL)、阵列波导光栅路由器(Arrayed-Waveguide Grating Router，AWGR)和突发模式接收机(Burst Mode Receiver，BMR)的光突发交换技术最符合数据中心网络对高速率、多端口和大容量的应用需求，具备规模商用前景。但相较于数据平面的技术进步，该全光交换数据中心网络的管理控制平面仍旧依赖于特定的专用软件实现，不仅存在“重控制、轻业务”的问题，而且可移植性、可扩展性和通用性较差，无法像数据中心内计算及存储资源一样实现网络资源池化和统一管理。

综上所述，现有的全光交换数据中心网络存在以下缺点：

(1)其管理控制平面依赖于特定的专用软件实现，存在“重控制、轻业务”的问题；

(2)可移植性、可扩展性和通用性较差；

(3)无法实现网络资源池化和统一管理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决现有的全光交换数据中心网络的管理控制平面依赖于特定的专用软件实现，存在“重控制、轻业务”的问题，而且存在可移植性、可扩展性和通用性较差，无法实现网络资源池化和统一管理的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种基于SDN的全光交换数据中心网络控制系统，包括：

N×N光交叉连接矩阵，基于阵列波导光栅路由器，根据不同输入端口的输入波长被动路由转发数据流，经对应的输出端口输出；

多个服务器机架，每个服务器机架中设有多台服务器；

架顶式交换机，包括设置在各个服务器机架的顶部源端的架顶式交换机和目的端的架顶式交换机，源端的架顶式交换机的下联端口接收连接的服务器输入的分组数据流，生成相应的新流入网消息并发送；目的端的架顶式交换机反映射回相应的分组数据流至连接的服务器；