分布式交换机上的可扩展数据中心网络拓扑制造技术

提供了一种用于将数据中心网络结构中的节点联网的方法，包括连接至少十个基本单元，每个基本单元包括多主机NIC控制器的南向连接的连接节点，所述多主机NIC控制器具有北向比南向更高的总带宽，所述控制器被配置为蜻蜓式交换机；将十个基本单元与其各自的控制器以修改的Peterson图形方式连接为组内网络，以构建包括三组的超级单元，其中每个控制器使用三个北向连接来直接连接到超级单元的三个其他基本单元，并且其中每组的两个基本单元通过第四个北向连接中的相应一个连接到其它组中一个，并且不属于其中该组之一的一部分的其余基本单元适于使用三个北向连接直接连接到每组中的一个基本单元。

Scalable data center network topology on distributed switches

A method for networking nodes in a data center network structure is provided, including connecting at least ten basic units, each of which includes a South connected connection node of a multi host NIC controller, the multi host NIC controller has a higher total bandwidth in the north than in the south, the controller is configured as a dragonfly switch, and the ten basic units and their respective The controller is connected as a group network in the modified Peterson graphic mode to build a super cell including three groups. Each controller uses three North connections to directly connect to three other basic cells of the super cell, and two basic cells of each group are connected to one of the other groups through the corresponding one of the fourth North connection, and do not belong to the The remaining elementary units of one part of the group are suitable for connecting directly to one elementary unit in each group using three North links.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分布式交换机上的可扩展数据中心网络拓扑
本专利技术一般涉及数据中心网络结构，更具体地，涉及构建具有反映网络方面的所有约束的多个节点的数据中心网络结构。本专利技术还涉及一种用于在数据中心网络中对多个节点联网的方法，以及一种计算机程序产品。
技术介绍
云计算数据中心在大小和能力方面不断增长。这包括计算节点的数量。计算节点可以被视为数据中心的三个元素之一：节点，交换机和网络连接。另外，需要考虑路由协议。如今，云数据中心(DC)托管了数千个活动节点，每个数据中心趋向于流向数万个节点。每个节点可以是服务器(单个，SMP[对称多处理]，小型集群)，存储器或加速器。所有这些节点需要通过一个(或几个)部分DC网络互连。许多网络拓扑都是众所周知的，现在已经完全理解：许多版本的树结构(全部到全部(又名“全网格”)、2D/3D网格2D/3D圆环、树、胖树、XGFT、蜻蜓式、蜻蜓+式、2层蜻蜓式、汉明图、HyperX等等)，每个都有一个或几个网络级别。通常，对于云计算数据中心，有一些基本目标：增加互连节点的数量，具有高性能的路由协议，并且实现上述目标同时满足如成本、延迟和带宽(即性能)以及RAS功能(可靠性，可用性和可维护性)等重要边界条件。然而，每个网络拓扑具有相同的基本问题：给定节点的数量，节点的物理空间要求规定节点之间的间距将大于高速(10+Gbps)电缆能够桥接的间距(这由物理定律给出)。结果，除了网络交换机之外，还需要许多光缆来实现上述网络拓扑之一。一个(最终极端)示例：对于1024个节点的全网连接，将需要约500,000个光缆。如果这些每个是100Gbps以太网连接，当前大路货价格约为1,500美元/电缆，这增加了大约7.85亿美元的DC成本，或者说每节点增加了767k美元！因此，需要一种网络结构，其最小化光学(距离>约5m)电缆的数量。更一般地说：传统网络拓扑可以解决云计算数据中心的节点扩展方面，但同时优化其他边界条件也非常困难。有几个与数据中心网络结构有关的公开内容。文献US2010/0020806A1公开了一种方法，包括在耦合到多个交换机的交换机处接收数据分组。交换机可以从包括多个前缀的第一级表确定与所接收的分组的目的地地址的第一部分匹配的前缀。当第一级表的匹配前缀与第二级表相关联时，交换机还可以从包括多个后缀的第二级表确定与所接收的分组的目的地地址的第二部分匹配的后缀。该结构用于数据中心通信结构的实现，该数据中心通信结构使用具有基本相同大小和容量的多个较小的单个交换机提供具有显著容错的可扩展通信带宽。文献US9166886B1公开了一种用于确定包括多个节点的网络的物理拓扑的系统。每个节点包括一个多芯片高层交换机。多芯片高层交换机中的每个芯片包括多个端口。网络配置模块被配置为通过迭代过程将物理连接分配给较高层交换机的相应芯片端口。迭代过程包括选择多个路由的第一路由，为所选路由的源节点、具有奇数个空闲端口的第一芯片上的第一部分签名。已知解决方案的一个缺点在于，底层网络特性的优化主要仅根据诸如所选择的网络架构、每个交换机的端口数量、网络维度(2D，3D，nD)一跳连接的达到，所需的总跳数，等等中的一个作为可能的变量来进行。然而，可能需要仅在一个方向上克服优化的这种限制。这尤其可以应用于反映上述边界的优化以及包括数百或数千个节点的大型数据中心中的短距离和长距离网络连接的相关成本。
技术实现思路
本部分旨在包括示例而非旨在进行限制。根据本专利技术的示例实施例，提供了一种包括多个节点的数据中心网络结构。该数据中心网络结构包括：至少十个基本单元，每个基本单元包括通过多主机NIC控制器的南向连接连接的第一节点集合，所述多主机NIC控制器具有北向比南向更高的总带宽；包括十个基本单元的超级单元，其各自的多主机NIC控制器以改进的Peterson图形形式连接为组内网络，使得超级单元的十个基本单元包括三组，每组包括十个基本单元中的三个，其中每个所述多主机NIC控制器适于使用三个北向连接以直接连接到超级单元的三个其他基本单元，并且其中每组的两个基本单元经由第四组内北向连接中相应的一个连接到所述另外两组之一，并且所述十个基本单元中的剩余基本单元，其不是三个基本单元的三组之一的一部分，适于使用三个北向连接以直接连接到三组中的每组中的基本单元，并且其中所述多主机NIC控制器被配置为蜻蜓式交换机。根据本专利技术的另一示例实施例，提供了一种用于将数据中心网络结构中的多个节点联网的方法。该方法包括：连接至少十个基本单元，每个基本单元包括具有多主机NIC控制器的南向连接的第一连接节点集合，所述多主机NIC控制器具有北向比南向更高的总带宽，将十个基本单元与它们各自的多主机NIC控制器以修改的Peterson图形式连接形成组内网络以构建超级单元，使得超级单元的十个基本单元包括三组，每组包括十个基本单元中的三个，其中每个基本单元中的每一个多主机NIC控制器使用三个北向连接以直接连接到超级单元的三个其他基本单元，并且其中每组的两个基本单元经由第四北向连接中的相应一个连接到所述三个基本单元的另外两组之一个，并且所述十个基本单元中的剩余基本单元，其不是三个基本单元的三组之一的一部分，适于使用三个北向连接以直接连接到三组中的每组中的基本单元，其中所述多主机NIC控制器被配置为蜻蜓式交换机。根据本专利技术的又一示例实施例，提供了一种用于将数据中心网络中的多个节点联网的计算机程序产品。该计算机程序产品包括计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有嵌入其中的程序指令，所述程序指令可由一个或多个计算系统执行以使所述一个或多个计算系统：连接至少十个基本单元，每个基本单元包括具有多主机NIC控制器的南向连接的第一连接节点集合，所述多主机NIC控制器具有北向比南向更高总带宽，将十个基本单元与其各自的多主机NIC控制器以修改的Peterson图形形式连接为用于构建超级单元的组内网络，使得超级单元的十个基本单元包括三组，每组包括十个基本单元中的三个，其中每个所述多主机NIC控制器使用三个北向连接以直接连接到超级单元的三个其他基本单元，其中每组的两个基本单元经由第四北向连接中的相应一个连接到另外两组中的一组，其中所述多主机NIC控制器被配置为蜻蜓式交换机。附图说明仅通过举例的方式，并参考以下附图，将描述本专利技术的优选实施例，其中：图1示出了根据本专利技术示例性实施例的数据中心网络结构的框图；图2显示了传统上用于在数据中心中构建网络的Peterson图；图3示出了根据本专利技术示例性实施例的图1的组内网络作为具有节点和蜻蜓式交换机的一个块；图4示出了根据本专利技术示例性实施例的多主机NIC连接器；图5a，5b示出了根据本专利技术示例性实施例的蜻蜓式交换机的概念；图6示出了根据本专利技术示例性实施例的组合成表示为机箱(chassis)的超级单元的基本单元；图7示出了根据本专利技术示例性实施例的两个机架(rack)的组合；图8示出了根据本专利技术示例性实施例的构建数据中心网络的z维组的10个y维组；...

【技术保护点】
1.一种数据中心网络结构，其包括多个节点，所述数据中心网络结构包括：/n至少十个基本单元，每个基本单元包括通过多主机NIC控制器的南向连接连接的第一节点集合，所述多主机NIC控制器具有北向比南向更高的总带宽；以及/n包括该十个基本单元的超级单元，其各自的多主机NIC控制器以改进的Peterson图形形式连接为组内网络，使得该超级单元的该十个基本单元包括三组，每组包括该十个基本单元中的三个，其中每个所述多主机NIC控制器适于使用三个北向连接以直接连接到该超级单元的三个其他基本单元，并且其中每组的两个基本单元经由第四组内北向连接中的相应一个连接到所述另外两组之一，并且所述十个基本单元中的剩余基本单元，其不是该三个基本单元的三组之一的一部分，适于使用三个北向连接以直接连接到该三组中的每组中的基本单元，并且其中所述多主机NIC控制器被配置为蜻蜓式交换机。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170413 US 15/486,8781.一种数据中心网络结构，其包括多个节点，所述数据中心网络结构包括：
至少十个基本单元，每个基本单元包括通过多主机NIC控制器的南向连接连接的第一节点集合，所述多主机NIC控制器具有北向比南向更高的总带宽；以及
包括该十个基本单元的超级单元，其各自的多主机NIC控制器以改进的Peterson图形形式连接为组内网络，使得该超级单元的该十个基本单元包括三组，每组包括该十个基本单元中的三个，其中每个所述多主机NIC控制器适于使用三个北向连接以直接连接到该超级单元的三个其他基本单元，并且其中每组的两个基本单元经由第四组内北向连接中的相应一个连接到所述另外两组之一，并且所述十个基本单元中的剩余基本单元，其不是该三个基本单元的三组之一的一部分，适于使用三个北向连接以直接连接到该三组中的每组中的基本单元，并且其中所述多主机NIC控制器被配置为蜻蜓式交换机。


2.如权利要求1所述的数据中心网络结构，其中该十个基本单元之一包括一个额外的北向连接，适于用作到所述组内网络的外部连接。


3.如权利要求2所述的数据中心网络结构，其中所述多主机NIC控制器的任何另外可用的北向连接用于实现物理上分离的服务网络。


4.如权利要求1所述的数据中心网络结构，其中每个基本单元包括至少一个服务器。


5.如权利要求1所述的数据中心网络结构，其中所述十个基本单元中的剩余基本单元，其不是该三个基本单元的三组之一的一部分，包括用于从/到所述网络结构的外部通信的第四北向连接。


6.如权利要求1所述的数据中心网络结构，其中所述三个基本单元的组中的每个基本单元还包括附加的第五北向电连接，其可用作建立所述数据中心网络结构的超级单元之间的北向连接的附加网络连接。


7.如权利要求6所述的数据中心网络结构，其中所述第五北向连接启用四组出站连接，其中：
第一组中的三组出站连接用于所述数据中心网络结构的x维中的北向连接，
第二组中的三组出站连接用于所述数据中心网络结构的y维中的北向连接，
第三组中的三组出站连接用于所述数据中心网络结构的z维度中的北向连接，并且
剩余的出站连接用于将所述数据中心网络结构扩展到更高维度，或者用于从/到所述数据网络结构外部的通信。


8.如权利要求7所述的数据中心网络结构，其中四个超级单元以全部到全部的方式连接，构建所述数据中心网络结构的x维单元。


9.如权利要求8所述的数据中心网络结构，其中四个x维单元以全部到全部的方式连接，构建所述数据中心网络结构的y维组。


10.如权利要求9所述的数据中心网络结构，其中根据构建所述数据中心网络结构的所述z维组的Peterson图形连接十个y维组。


11.如权利要求10所述的数据中心网络结构，其中五个z维组以全部到全部的方式连接，构建所述数据中心网络结构的POD。


12.如权利要求6所述的数据中心网络结构，其中所述十个基本单元中的所述剩余基本单元，其不是所述三个基本单元的三组中的一个的一部分，包括用于或者扩展所述数据网络结构到更高维度或者用于到/从所述数据网络结构的外部通信的第五北向连接。


13.一种用于将数据中心网络结构中的多个节点联网的方法，所述方法包括：
连接至少十个基本单元，每个基本单元包...

【专利技术属性】
技术研发人员：ML施马茨，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US