用于大规模数据中心网络的业务工程制造技术

本公开提供了确定数据中心网络(100)中块间业务的带宽分配。其采用了一些优化目标和启发式注水策略，以避免产生不必要的路径并且避免确定在实际需要时将不可用的路径。在节点和链路故障时可以逐渐地调整分配，例如仅执行必要的最小分配改变。如果源与目的地之间的需求不能被满足，则分解过程可以被用来分配剩余需求。一个方面构建了用于基于块间拓扑结构来进行路由计算的图(700)。此处，图(700)最初从以每个节点表示中间块(106)的最高抽象层开始，逐渐减少抽象层以识别满足附加的需求的混合抽象层的路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请是于2013年12月23日提交的美国专利申请号14/139,150的继续申请，其公开内容通过引用特此合并入本文。
技术介绍
在计算机数据中心，许多不同的主机被用于处理、存储以及传送大量的数据。每个主机可以包括一个或多个处理器、存储器和接口。诸如服务器的主机通常被布置在机柜内，其中每个机柜容纳多台服务器。每个机柜可以具有用于与下一交换层通信的机柜顶部(“TOR”)交换机。该交换层可以包括交换机集群(“中间块”)，其提供对等的大容量本地业务。相应地，多个中间块可以在逻辑上被分组为更大的集群(“结构块”)。这创建了多层级交换架构。结构块能够在整个数据中心分布，其中使用昂贵的远距离光纤将结构块的最高级交换机互连。作为对等带宽与低成本之间的权衡，结构块间的互连通常采用直接连接，而不是使用CLOS型拓扑结构。然而，具有挑战性的是，提供一种具有公平的带宽分配的系统，该系统同样重视不同的服务等级并且有效地跨多层级交换环境进行工作。随着主机数量以及是数据中心的整体规模的增加，这能够尤其具有挑战性。
技术实现思路
本公开的一个方面基于各种信息来确定涵盖端到端路径集合的数据中心网络中的块间业务的带宽分配。其采用了一些优化目标和启发式注水策略，以避免产生不必要的路径并且避免确定在实际需要时将不可用的路径。依据本公开的一个方面，提供了在计算机网路中进行业务工程的方法。所述计算机网络具有相互通信的多个结构块，以及在每个结构块中具有一个或多个中间块。所述方法包括通过一个或多个处理器从所述多个结构块中识别源结构块FBs；以循环的顺序评估所述多个结构块的每个目的地结构块；通过所述一个或多个处理器以循环的顺序在所选择的目的地结构块FBd中选择单个目的地中间块MBd；通过所述一个或多个处理器以循环的顺序选择源结构块FBs；通过所述一个或多个处理器从所述源结构块FBs中的全部中间块中识别源中间块的子集M，中间块的所述子集被识别为具有到所述目的地中间块MBd的最短可用路径长度；以及通过所述一个或多个处理器在最大化以下条件的所述子集M中选择所述源中间块MBs中的一个以在网络路径中使用：min(demand(MBs，FBd)，spf_capacity(MBs，MBd))，其中spf_capacity(MBs,MBd)表示所述源中间块MBs与所述目的地中间块MBd之间的最短路径容量，以及demand(MBs,FBd)表示所述源中间块MBs与所述目的地结构块FBd之间的需求。在一个替选方案中，所述方法进一步包括生成路由计算图，所述路由计算图促进通过迭代选择使所述条件最大化的源中间块和目的地中间块来进行带宽分配。在另一个替选方案中，所述方法进一步包括，对于每个源结构块，将到目的地结构块的需求在所述目的地结构块中的每个无故障中间块间均等地进行分割。所述方法可以进一步包括将每个中间块扩展为单个节点；确定对于每个中间块的所有中间块层级路径；以及建立用于每个中间块层级路径的隧道表。在另一个示例中，如果并非所有需求都被满足，则所述方法进一步包括识别任何残余的块间带宽。在另一个替选方案中，对于多个优先级组迭代地执行所述方法。这可以包括对于所述多个优先级组中的每一个内的每个服务等级迭代地执行所述方法。在这种情况下，所述方法可以进一步包括将加权应用到所述多个优先级组内的每个服务等级。在另一个替选方式中，所述方法进一步包括基于开启链路事件和关闭链路事件中的至少一个来更新对所述源中间块MBs的选择。可以如以下阐述通过一个或多个处理器来执行上述方法。存储用于执行所述方法的指令的记录介质也被提供。附图说明图1图示了与本公开的方面一起使用的示例多级数据中心网络；图2图示了与本公开的方面一起使用的示例主机计算设备；图3图示了中间块内的边缘处的拥塞的示例；图4图示了机柜顶部上行链路上的拥塞的示例；图4A图示了依据本公开的方面的业务工程过程的流程图；图5图示了依据本公开的方面的示例路由计算图；图6图示了依据本公开的方面的源中间块与目的地中间块之间的示例中间块路径；图7A图示了依据本公开的方面的另一示例路由计算图；图7B图示了依据本公开的方面的具有混合抽象层的示例块间路径。具体实施方式在通过参照以下实施例和附图的描述进行考虑时将理解本公开的方面、特征和优点。不同附图中的相同的参考标记可以标识相同或相似的元件。此外，以下描述并非限制性；本技术的范围由所附权利要求书及其等同来限定。尽管依据示例实施例的某些过程在附图中被示出为以依次方式发生，但是除非本文明确说明，否则这并不是必需的。不同的过程可以以不同的顺序来执行或同时执行。除非另外说明，否则也可以添加或省略步骤。本文所述的技术介绍了用于数据中心网络的业务工程方案，该数据中心网络包括采用直接连接拓扑结构的网络。如上所述，大规模数据中心网络可以包括兼顾了成本与带宽之间的权衡的多级交换机。本技术的一个方面采用了公平性功能，该公平性功能具有多个优化目标并且使用不同的分配策略以提供高效的数据路由。许多网络分配算法对服务等级和公平性进行了考虑。然而，在超级交换机网络中，有可能充分利用交换抽象(switchingabstraction)而不是考虑由低层级物理交换单元组成的图。这种方法创建了小得多的图，该图转换为分配加速。此外，虽然带宽分配方案可以考虑简单的公平性概念，诸如涵盖网络中的不同流的最大-最小公平性，但是如本文所述，交换机的分组创建了新的公平性要求，诸如涵盖经过超级块的不同中间块的业务的公平性。附加的约束源自于交换机中有限数量的隧道入口。依据以下所详细讨论的某些方面，公平性功能包括多个优化目标。这样的目标可以按重要性递减的顺序来考虑，其包括：1.保留服务等级；2.最大-最小公平性；3.超级块内最大-最小公平性；4.最小化路径距离；5.最小化路径的总数；以及6.最小化满足给定需求所需的路径数量。考虑到第一目标，服务等级可以被分组为优先级组。在不同的优先级组间强制执行严格的优先级，并且在每个优先级组内具有加权公平性。给定将服务等级分为优先级组的分组方式和不同服务等级的权重，以作为向总过程的输入。本技术的方面涉及使用中间块来构造图，以及仅当在不能满足更多需求时将所选择的中间块分解为交换片，这创建了不同抽象层的交换机的图。与总是在源和目的地之间产生k条不相交最短路径的方案不同，路径是按需求而确定的。这种方法有两个主要优点。第一，不产生不必要的路径。第二，不计算出当实际需要时将不可用的路径。例如，如果过程预先计算了从第一源(src1)到第一目的地(dst1)的10条路径，这些路径可以与从第二源(src2)到第二目的地(dst2)的路径共享链路，则因此如果执意要把这10条路径全部用来分配从scr1到dst1的需求，就可能违反公平性。与之相反，依据一个方面，采用了迭代的方法。通过示例的方式，在一些需求将要被分配的情况下，计算每一对节点之间的最初所有最小长度的路径(不一定不相交)(与上面所述的k条最短路径不同，只计算最小长度的路径，因此该步骤处产生的所有路径具有相等的长度)。然后过程使用满足优化目标的多级注水例程。仅当从源到目的地的所有最小长度的都被穷尽时，才计算它们之间具有可用容量的次最小路径。过程被配置为在节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在计算机网络中进行业务工程的方法，所述计算机网络具有相互通信的多个结构块以及每个结构块中的一个或多个中间块，所述方法包括：通过一个或多个处理器从所述多个结构块中识别源结构块FBs；以循环的顺序评估所述多个结构块的每个目的地结构块；通过所述一个或多个处理器以循环的顺序在所选择的目的地结构块FBd中选择单个目的地中间块MBd；通过所述一个或多个处理器以循环的顺序选择源结构块FBs；通过所述一个或多个处理器从所述源结构块FBs中的所有中间块中识别源中间块的子集M，所述中间块的子集被识别为具有到所述目的地中间块MBd的最短可用路径长度；以及通过所述一个或多个处理器在所述子集M中选择所述源中间块MBs中使以下条件最大化的一个源中间块MBs，以在网络路径中使用：min(demand(MBs，FBd)，spf_capacity(MBs，MBd))，其中spf_capacity(MBs,MBd)表示所述源中间块MBs与所述目的地中间块MBd之间的最短路径容量，以及demand(MBs,FBd)表示所述源中间块MBs与所述目的地结构块FBd之间的需求。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.23 US 14/139,1501.一种在计算机网络中进行业务工程的方法，所述计算机网络具有相互通信的多个结构块以及每个结构块中的一个或多个中间块，所述方法包括：通过一个或多个处理器从所述多个结构块中识别源结构块FBs；以循环的顺序评估所述多个结构块的每个目的地结构块；通过所述一个或多个处理器以循环的顺序在所选择的目的地结构块FBd中选择单个目的地中间块MBd；通过所述一个或多个处理器以循环的顺序选择源结构块FBs；通过所述一个或多个处理器从所述源结构块FBs中的所有中间块中识别源中间块的子集M，所述中间块的子集被识别为具有到所述目的地中间块MBd的最短可用路径长度；以及通过所述一个或多个处理器在所述子集M中选择所述源中间块MBs中使以下条件最大化的一个源中间块MBs，以在网络路径中使用：min(demand(MBs，FBd)，spf_capacity(MBs，MBd))，其中spf_capacity(MBs,MBd)表示所述源中间块MBs与所述目的地中间块MBd之间的最短路径容量，以及demand(MBs,FBd)表示所述源中间块MBs与所述目的地结构块FBd之间的需求。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：生成路由计算图，所述路由计算图促进通过迭代选择使所述条件最大化的源中间块和目的地中间块来进行带宽分配。3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：对于每个源结构块，在目的地结构块中的每个无故障中间块之间均等地分割到所述目的地结构块的需求。4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将每个中间块扩展为单个节点；确定每个中间块的所有中间块层级路径；以及建立每个中间块层级路径的隧道表。5.根据权利要求1所述的方法，其中，如果并非所有需求都被满足，则所述方法进一步包括：识别任何残余的块间带宽。6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：对于多个优先级组迭代地执行所述方法。7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：对于所述多个优先级组中的每一个内的每个服务等级，迭代地执行所述方法。8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：将加权应用到所述多个优先级组内的每个服务等级。9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：基于开启链路事件和关闭链路事件中的至少一个，来更新对所述源中间块MBs的选择。10.一种包括一个或多个处理器的系统，所述一个或多个处理器配置为：从在计算机网络中相互通信的多个结构块中识别源结构块FBs；以循环的顺序评估所述多个结构块的每个目的地结构块；以循环的顺序在所选择的目的地结构块FBd中选择单个目的地中间块MBd；以循环的顺序选择源结构块FBs；从所述源结构块FBs中的所有中间块中识别源中间块的子集M，所述中间块的子集被识别为具有到所述目的地中间块MBd的最短可用路径长度；以及在所述子集M中选择所述源中间块MBs中使以下条件最大化的一个源中间块MBs，以在网络路径中使用：min(demand(MBs，FBd)，spf_capacity(MBs，MBd))，其中spf_capacity(MBs,MBd)表示所述源中...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·施瑞尔，周峻岚，阿明·瓦达特，
申请(专利权)人：谷歌公司，
类型：发明
国别省市：美国;US