[发明专利]基于莫比乌斯立方体网络构建数据中心网络容错的方法

摘要

本发明提供了一种数据中心网络结构容错的方法，采用莫比乌斯立方体网络MQn构建高效、容错、可扩展的数据中心网络。作为超立方体Qn网络的一种变形，莫比乌斯立方体网络MQn不仅保留了Qn的正则性，对称性等性质，而且在容错路径嵌入和容错圈嵌入上也具有优良的性质。本发明采用计算机算法设计和分析与组合数学相结合的方法研究了莫比乌斯立方体网络MQn的容错性，给出了当MQn中错误的边|Fe|和错误的点|Fv|的个数之和|Fv|+|Fe|≤n‑2且维数n≥5时，对于MQn中的任意一个正确边e，都存在长为2n‑2‑2≤l≤2n‑|Fv|的圈包含边e。当一个大型网络(建模为莫比乌斯立方体网络MQn)在运行时出现各种问题时，它的容错能力是n‑2，即当网络中出现n‑2个错误时，仍能保证系统的剩余部分能够正常运行，提高了系统的容错能力。

主权项

一种基于莫比乌斯立方体网络构建数据中心网络容错的方法，其特征在于，步骤如下：(1)当莫比乌斯立方体网络MQn中错误的边|Fe|和错误的点|Fv|的个数之和|Fv|+|Fe|≤n‑2时，对于莫比乌斯立方体网络的维数n≥5，MQn中的任意一个正确边e都存在长为2n‑2‑2≤l≤2n‑|Fv|的圈包含边e；由此判断莫比乌斯立方体网络MQn中是否存在长为2n‑2‑2≤l≤2n‑|Fv|的圈，包括以下三个部分：(a)MQn的构造：根据MQn的定义，生成MQn的关联矩阵代码，得到MQn中每个顶点的邻接点，将顶点间的邻接关系保存在关联矩阵Incidence_matrix中；(b)生成错误集，在关联矩阵中剔除错误集；首先对MQn中所有边和点进行标号，然后生成所有可能的错误子集；(c)将关联矩阵中错误子集剔除，剩余部分即为子矩阵；对于子矩阵进行深度优先遍历，寻找所需要的路径即判断子矩阵中是否存在指定长度的圈，并记录一个符合条件的圈；(2)判断莫比乌斯立方体网络MQn中是否存在指定长Len的圈的原则：1)令边e的一个端点为路径起点Vbegin及另一个端点为路径终点Vend；将Vbegin和Vend放入搜索路径path中去，标记路径起点Vbegin已经访问，路径终点Vend即path[0]位置先不标记访问；2)将路径起点Vbegin作为当前访问节点Current_Vertex，即Current_Ver＝Vbegin，开始进行深度优先遍历；同时标记当前访问节点为已经访问节点，保证回溯时能回到正确的位置；3)寻找当前访问节点Current_Vertex的下一个没访问的邻接点Vertex，将节点Vertex加入到搜索路径path中去，路径长度PathLen加1；如果当前访问节点Current_Vertex的所有邻接点Vertex都被访问过且PathLen<Len‑1，则做如下回溯操作：visited[Current_Vertex]＝false；//标记当前节点没有访问过；PathLen‑‑；//当前路径长度减1；Current_Vertex＝path[PathLen‑1]；//将路径中的上一个节点作为当前节点；Start[Current_Vertex]++；//当前节点从下一个节点开始访问；回溯结束后以新的当前访问节点Current_Vertex开始新的访问；若直到路径起点Vbegin所有的邻接点都访问过，还未找到PathLen＝Len‑1，则表示没有相应的圈；4)将当前访问节点Current_Vertex的邻接点Vertex作为当前访问节点Current_Vertex，即Current_Vertex＝vertex，并标记为已访问节点，重复步骤3)；当路径长度PathLen＝Len‑1时，判断当前访问节点Current_Vertex的邻接节点Vertex中是否有路径终点Vend；如果当前访问节点Current_Vertex的邻接节点Vertex中没有路径终点Vend，则将当前节点Current_Vertex标记为未访问节点，并将路径中上一个节点标记为当前节点Current_Vertex，路径长度PathLen减1，回溯到步骤3)；如果当前访问节点Current_Vertex的邻接节点Vertex中有路径终点Vend，则该圈就是要找的圈。