一种数据中心网络结构及其路由方法技术

本发明专利技术公开了一种数据中心网络结构及其路由方法，属于计算机领域。所述数据中心网络结构包括k层网络，k＞1且k为整数；当k≥2时，第k层网络包括bn个第k-1层网络和n（bn）k-2组第k层交换机，每组第k层交换机包括b台第k层交换机，bn个第k-1层网络中的服务器构成一个bn行n（bn）k-2列的矩阵，所述矩阵的每列的bn台服务器对应连接一组所述第k层交换机，第1~k层交换机均为n端口交换机，2n≥b＞1且b为整数。本发明专利技术通过以bn（b＞1）个第k-1层网络组成第k层网络，数据中心网络在每增加一层网络时，服务器数量为原来的bn倍，既保证了扩展速度快，又避免了使用多端口交换机高昂的价格带来的巨大成本。

【技术实现步骤摘要】
一种数据中心网络结构及其路由方法
本专利技术涉及计算机领域，特别涉及一种数据中心网络结构及其路由方法。
技术介绍
数据中心是一整套复杂的设施，包括大规模的计算机系统(如服务器群)和其它与之配套的设备(如交换机等网络设备以及存储系统等)，还包含冗余的数据通信连接、环境控制设备、监控设备以及各种安全装置。其中，数据中心网络结构是数据中心的核心部分，用于将成千上万台服务器使用交换机等网络设备连接起来，在任意两台服务器之间提供通路，且这种通路必须满足高带宽、高速率、良好的可扩展性和成本低等特征。目前业界已有一些典型的数据中心网络结构，主要包括Portland、VL2(VirtualLayer2，虚拟二层)、Dcell、Bcube等。其中，Bcube是一种以服务器为中心的数据中心网络结构。Bcube是一个分层次的结构，一个Bcuben包括n个第k-1层网络Bcuben-1和nk台交换机组成。下面以4端口交换机为例说明Bcube的结构。第1层网络Bcube1由1台4端口交换机连接4台服务器，每个端口连接一台服务器。第2层网络Bcube2由4个第1层网络Bcube1和4台4端口交换机组成；将这4台交换机分别编号为(2，1)、(2，2)、(2，3)、(2，4)，编号(2，1)的交换机的4个端口分别连接4个第1层网络中的第1台服务器，编号(2，2)的交换机的4个端口分别连接4个第1层网络中的第2台服务器，依此类推。进一步地，Bcube的第k(k＞2)层网络由4个第k-1层网络Bcuben-1和4k台交换机构成，将这4k台交换机依次编号为(k，1)、(k，2)……(k，4k)，编号(k，1)的交换机的4个端口分别连接4个第k-1层网络中的第1台服务器，编号(k，2)的交换机的4个端口分别连接4个第k-1层网络中的第2台服务器，依次类推，编号(k，4k)的交换机的4个端口分别连接4个第k-1层网络中的第4k-1台服务器。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：Bcube结构在网络扩展时，每扩展一层，服务器的数量以一台交换机的端口数量为倍数增长，当采用端口数量少的交换机时，扩展速度慢，而当采用端口数量多的交换机时，虽然扩展速度较快，但是端口数量多的交换机价格高，会导致成本较高。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种数据中心网络结构及其路由方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种数据中心网络结构，所述数据中心网络结构包括k层网络，k＞1且k为整数；其中，第1层网络包括n台服务器与1台第1层交换机，每台所述服务器连接所述第1层交换机的一个端口；当k≥2时，第k层网络包括bn个第k-1层网络和n(bn)k-2组第k层交换机，每组第k层交换机包括b台所述第k层交换机，所述bn个第k-1层网络中的服务器构成一个bn行n(bn)k-2列的矩阵，其中，所述矩阵的一行由一个所述第k-1层网络中的n(bn)k-2台服务器排列而成，且所述矩阵的每一行中的服务器依次是所述第k-1层网络对应的矩阵的第1行中的服务器到第bn行中的服务器；所述矩阵的每列的bn台服务器对应连接一组所述第k层交换机，且与所述矩阵的连续n列服务器相连的n组所述第k层交换机中，任意两台所述第k层交换机所连接的服务器所在的行不完全相同；其中，第1～k层交换机均为n端口交换机，2n≥b＞1且b为整数。优选地，b＝n。进一步地，所述第k层网络中，第i组第k层交换机中的第x台第k层交换机的第j个端口连接的服务器，在所述第k层网络对应的矩阵中的位置为第i列第h行，其中，1≤i≤n(bn)k-2，1≤x≤b，1≤j≤n，所述第h行根据以下公式确定：h＝[(i+j-1)+n(x-1)]modbn；当h＝0时，表示第h行为第bn行。进一步地，所述第k层网络中，第i组第k层交换机中的第x台第k层交换机的第j个端口连接的服务器，在所述第k层网络对应的矩阵中的位置为第i列第h行，其中，1≤i≤n(bn)k-2，1≤x≤b，1≤j≤n，所述第h行根据以下公式确定：当1≤j≤n/2+1时，h＝[(i+j-1)+(x-1)]nmodbn；当n/2+1＜j≤n时，h＝[(i+n/2)+(j-n/2-1)(n+1)+(x-1)n]modbn；当h＝0时，表示第h行为第bn行。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种路由方法，所述路由方法为基于前一方面任一项所述的数据中心网络结构的路由方法，所述方法包括：在第k层网络中，找出源服务器可到达的第1中间服务器，所述第1中间服务器与目的服务器处于同一第k-1层网络；在第f中间服务器所在的第k-f层网络中，找出所述第f中间服务器可到达的第f+1中间服务器，所述第f+1中间服务器与所述目的服务器处于同一第k-f-1层网络，直到在第k-1中间服务器所在的第1层网络中，找出所述第k-1中间服务器可到达的第k中间服务器，所述第k中间服务器为所述目的服务器，k＞f≥1。其中，所述在第k层网络中，找出源服务器可到达的第1中间服务器，所述第1中间服务器与目的服务器处于同一第k-1层网络，包括：在第k层网络中，所述源服务器以及与所述源服务器处于同一个第k-1层网络的服务器，分别尝试能否只通过一台所述第k层服务器到达所述目的服务器所在的第k-1层网络中的任一服务器；若能够只通过一台所述第k层服务器到达所述目的服务器所在的第k-1层网络中的任一服务器，则将所述目的服务器所在的第k-1层网络中，能够被到达的服务器作为所述第1中间服务器，并记录从所述源服务器或所述与源服务器处于同一个第k-1层网络的服务器与所述第1中间服务器之间的路由；若不能只通过一台所述第k层服务器到达所述目的服务器所在的第k-1层网络中的任一服务器，则以所述第k层网络中，与所述源服务器或所述与源服务器处于同一第k-1层网络的服务器，直接连接的第k层交换机的其他端口能够直接到达的服务器，作为跳转服务器，并在所述第k层网络中，分别尝试所述跳转服务器以及与所述跳转服务器处于同一第k-1层网络的服务器，能否到达所述目的服务器所在的k-1层网络中的任一服务器。进一步地，所述源服务器以及与所述源服务器处于同一个k-1层网络的服务器，分别尝试能否只通过一台所述第k层服务器到达所述目的服务器所在的第k-1层网络中的任一服务器，包括:在第k层网络中，所述源服务器分别尝试与所述源服务器直接相连的第k层交换机的其他端口所能到达的服务器，是否与所述目的服务器处于同一个第k-1层网络；若是，则将所述与所述源服务器直接相连的第k层交换机的其他端口所能到达的服务器作为所述第1中间服务器；若否，则在第k层网络中，所述与所述源服务器处于同一第e层网络的服务器分别尝试，所述与所述源服务器处于同一第e层网络的服务器直接相连的第k层交换机的其他端口所能到达的服务器，是否与所述目的服务器处于同一个第k-1层网络，若是，则将所述与所述源服务器处于同一第e层网络的服务器直接相连的第k层交换机的其他端口所能到达的服务器作为第1中间服务器，其中，1≤e≤k-1。优选地，所述e＝1。进一步地，所述在第k层网络中，找出源服务器可到达的第1中间服务器，所述第1中间服务器与目的服务器处于同一第k-1层网络，包括：判断在第k本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据中心网络结构，其特征在于，所述数据中心网络结构包括k层网络，k＞1且k为整数；其中，第1层网络包括n台服务器与1台第1层交换机，每台所述服务器连接所述第1层交换机的一个端口；当k≥2时，第k层网络包括bn个第k‑1层网络和n（bn）k‑2组第k层交换机，每组第k层交换机包括b台所述第k层交换机，所述bn个第k‑1层网络中的服务器构成一个bn行n（bn）k‑2列的矩阵，其中，所述矩阵的一行由一个所述第k‑1层网络中的n（bn）k‑2台服务器排列而成，且所述矩阵的每一行中的服务器依次是所述第k‑1层网络对应的矩阵的第1行中的服务器到第bn行中的服务器；所述矩阵的每列的bn台服务器对应连接一组所述第k层交换机，且与所述矩阵的连续n列服务器相连的n组所述第k层交换机中，任意两台所述第k层交换机所连接的服务器所在的行不完全相同；其中，第1~k层交换机均为n端口交换机，2n≥b＞1且b为整数。

【技术特征摘要】
1.一种数据中心网络结构，其特征在于，所述数据中心网络结构包括k层网络，k＞1且k为整数；其中，第1层网络包括n台服务器与1台第1层交换机，每台所述服务器连接所述第1层交换机的一个端口；当k≥2时，第k层网络包括bn个第k-1层网络和n(bn)k-2组第k层交换机，每组第k层交换机包括b台所述第k层交换机，所述bn个第k-1层网络中的服务器构成一个bn行n(bn)k-2列的矩阵，其中，所述矩阵的一行由一个所述第k-1层网络中的n(bn)k-2台服务器排列而成，且所述矩阵的每一行中的服务器依次是所述第k-1层网络对应的矩阵的第1行中的服务器到第bn行中的服务器；所述矩阵的每列的bn台服务器对应连接一组所述第k层交换机，且与所述矩阵的连续n列服务器相连的n组所述第k层交换机中，任意两台所述第k层交换机所连接的服务器所在的行不完全相同；其中，第1～k层交换机均为n端口交换机，2n≥b＞1且b为整数。2.根据权利要求1所述的数据中心网络结构，其特征在于，b＝n。3.根据权利要求1或2所述的数据中心网络结构，其特征在于，所述第k层网络中，第i组第k层交换机中的第x台第k层交换机的第j个端口连接的服务器，在所述第k层网络对应的矩阵中的位置为第i列第h行，其中，1≤i≤n(bn)k-2，1≤x≤b，1≤j≤n，所述第h行根据以下公式确定：h＝[(i+j-1)+n(x-1)]modbn；当h＝0时，表示第h行为第bn行。4.根据权利要求1或2所述的数据中心网络结构，其特征在于，所述第k层网络中，第i组第k层交换机中的第x台第k层交换机的第j个端口连接的服务器，在所述第k层网络对应的矩阵中的位置为第i列第h行，其中，1≤i≤n(bn)k-2，1≤x≤b，1≤j≤n，所述第h行根据以下公式确定：当1≤j≤n/2+1时，h＝[(i+j-1)+(x-1)]nmodbn；当n/2+1＜j≤n时，h＝[(i+n/2)+(j-n/2-1)(n+1)+(x-1)n]modbn；当h＝0时，表示第h行为第bn行。5.一种路由方法，其特征在于，所述路由方法为基于权利要求1-4任一项所述的数据中心网络结构的路由方法，所述方法包括：在第k层网络中，找出源服务器可到达的第1中间服务器，所述第1中间服务器与目的服务器处于同一第k-1层网络；在第f中间服务器所在的第k-f层网络中，找出所述第f中间服务器可到达的第f+1中间服务器，所述第f+1中间服务器与所述目的服务器处于同一第k-f-1层网络，直到在第k-1中间服务器所在的第1层网络中，找出所述第k-1中间服务器可到达的第k中间服务器，所述第k中间服务器为所述目的服务器，k＞f≥1。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在第k层网络中，找出源服务器可到达的第1中间服务器，所述第1中间服务器与目的服务器处于同一第k-1层网络，包括：在第k层网络中，所述源服务器以及与所述源服务器处于同一个第k-1层网络的服务器，分别尝试能否只通过一台所述第k层服务器到达所述目的服务器所在的第k-1层网络中的任一服务器；若能够只通过一台所述第k层服务器到达所述目的服务器所在的第k-1层网络中的任一服务器，则将所述目的服务器所在的第k-1层网络中，能够被到达的服务器作为所述第1中间服务器，并记录从所述源服务器或所述与源服务器处于同一个第k-1层网络的服务器与所述第1中间服务器之间的路由；若不能只通过一台所述第k层服务器到达所述目的服务器所在的第k-1层网络中的任一服务器，则以所述第k层网络中，与所述源服务器或所述与源服务器处于同一第k-1层网络的服务器，直接连接的第k层交换机的其他端口能够直接到达的服务器，作为跳转服务器，并在所述第k层网络中，分别尝试所述跳转服务器以及与所述跳转服务器处于同一第k-1层网络的服务器，能否到达所述目的服务器所在的k-1层网络中的任一服务器。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在第k层网络中，所述源服务器以及与所述源服务器处于同一个k-1层网络的服务器，分别尝试能否只通过一台所述第k层服务器到达所述目的服务器所在的第k-1层网络中的任一服务器，包括:在第k层网络中，所述源服务器分别尝试与所述源服务器直接相连的第k层交换机的其他端口所能到达的服务器，是否与所述目的服务器处于同一个第k-1层网络；若是，则将所述与所述源服务器直接相连的第k层交换机的其他端口所能到达的服务器作为所述第1中间...

【专利技术属性】
技术研发人员：古强，王蛟，刘耀达，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44