一种灵活集群的数据中心光互联网络制造技术

本发明专利技术公开了一种灵活集群的数据中心光互联网络，由1个M端口的MEMS光交换机和M/(K

【技术实现步骤摘要】
一种灵活集群的数据中心光互联网络


[0001]本专利技术属于通信
，涉及一种灵活集群的数据中心光互联网络，主要用于数据中心内部的光互联网络互连中，具有灵活集群、高扇出的特点，可以有效地支持不同规模的集群流量和一对多通信的通信模式。

技术介绍

[0002]数据中心是云服务的承载实体，也是云服务的性能引擎。云服务的数据密集型业务将产生巨大的数据量，会给数据中心内部的带宽带来巨大的挑战。目前，商业数据中心主要采用成熟的电交换技术，但是电交换的传输速率不高，不能满足数据中心内部的带宽需求；其次，数据中心内部的流量呈现极度的不均衡性，而电交换的网络太多提供均匀的链路带宽，不能有效地应对数据中心的流量需求；另外，电交换消耗了过多的电能。
[0003]为了解决以上三个问题，学术界和工业界提出了很多可重构的数据中心光互联网络互联方法，可重构意味着光互联网络的拓扑不是固定不变的，也意味着任意两个ToR(Top of Rack)交换机之间的带宽可以动态地改变。比如c
‑
through,MegaSwitch，OSA和FSCOI等，这些光互联网络互联的目标是高吞吐量和低能耗等。光/电混合交换或全光交换是主流的光互联网络互联构建技术，其中光交换大多采用成熟的光电路交换技术。
[0004]根据Facebook发布的数量中心内流量报告，其流量呈现新的挑战。1)集群内部流量：在数据中心中，流量分为集群之间流量和集群内部流量，其中大部分流量是集群内部流量。对于Fackbook数据中心，集群内部流量的平均值占总流量的57.5％。集群是数据中心网络互联的基本构建模块，并为专门的应用业务提供服务。例如，Frontend集群提供Web服务，其集群内部流量高达81.3％，Hadoop集群提供Hadoop服务，其集群内部流量高达80.9％。由于不同的业务对集群流量的需求不同，因此，集群必须是灵活的集群，即集群包含的ToR交换机数量是灵活可变的，才能满足不同业务对集群带宽的需求。2)高扇出：扇出是指的是一对多通信，其值是能够与一个ToR交换机进行直接通信的其他ToR交换机的数量。没有高扇出，光路需要中间ToR交换机进行中转，将会消耗它们的波长带宽。另外，高扇出通信也出现在了微软和谷歌的数据中心中。
[0005]但是，目前的数据中心光互联网络互联方法没有同时考虑灵活集群和高扇出。c
‑
Through和Helios是最早的数据中心光互联网络互联，它们都采用光/电混合的交换方式。MEMS(Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System)是它们所使用的核心光交换机。但是MEMS只能提供一对一的光交换，即扇出值只有1，因此这两个光互联的扇出值非常低，且不支持集群。OSA是由一个MEMS和许多WSS(Wavelength Selective Switch)组成的数据中心光互联。WSS可以提供一对多的通信，其扇出值依赖其波长端口的数量。目前，商业WSS的波长端口的最大值为20。因此OSA具有中等的扇出值，也没有考虑集群。FSCOI也是由一个MEMS和许多WSS组成的数据中心光互联，它是在OSA的基础上，增加了一些WSS，这些WSS可以组成集群。FSCOI是构建大规模数据中心光互联网络互联的基本组成模块，其性能将会影响并决定大规模数据中心光互联的性能，因此FSCOI非常关键，同时具有广阔的应用领域和重要的研究
价值。但是，FSCOI具有两个个缺点，分别是集群规模固定不变和扇出值不高。综上分析和比较，FSCOI不能很好地应对目前数据中心内部的流量。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对FSCOI的两个不足，提出了一种灵活集群的数据中心光互联网络，该光互联具有灵活集群、高扇出的特点。
[0007]本专利技术的方法所采用的技术方案是：一种灵活集群的数据中心光互联网络，该光互联网络是由1个M端口的MEMS光交换机和M/(K
intra
×
(K
×
(K
‑
K
intra
)))个灵活集群组成，每个灵活集群由K
intra
个集群组成。对于一个ToR交换机，其负责发送光信号的1
×
K WSS的波长端口分为两组，第一组的数量为K
inter
，第二组的数量为K
intra
；其中，1为WSS一般端口的数量，K为波长端口的数量；K
intra
中的一个端口与其对应的耦合器相连，用于集群内部通信；K
intra
中的其他波长端口与不同集群的耦合器相连，用于集群之间通信，这些集群组成一个更大的集群，即K
intra
个集群组成一个灵活集群。
[0008]因为对于每个ToR交换机，使用K
‑
K
intra
个MEMS端口，而每个集群包含K个ToR交换机，所以每个集群使用K
×
(K
‑
K
intra
)个MEMS端口。所以该光互联共有N＝M/(K
×
(K
‑
K
intra
))个集群。又因K
intra
个集群可以组成一个灵活集群，所以该光互联网络共有F＝M/(K
intra
×
(K
×
(K
‑
K
intra
)))个灵活集群。
[0009]每个集群是由K个NU(Networking Unit)和K个SC(Switching Unit)组成。
[0010]每个NU由1个ToR交换机、1个1
×
K的耦合器，1对1
×
W的MUX(Multiplexer)和DEMUX(Multiplexer)组成。其中ToR交换机由许多服务器和W个波长的光收发器组成。
[0011]在每个NU中，ToR交换机共有W个光收发器，这些光收发器一一对应与1
×
WMUX的入端口，且单向连接；1
×
K耦合器的出端口单向连接与1
×
W DEMUX的入端口。1
×
W DEMUX的出端口与ToR交换机中W个光收发器一一对应，且单向连接；
[0012]每个SU是由2个1
×
K的WSS(负责发送光信号的称为WSS1，负责接收光信号的称为WSS2)、1个1
×
K的Cou(耦合器)和K
inter
＝K
‑
K
intra
个环路器组成。
[0013]在SU中，WSS1的K
inter
个波长端口与K
inter
个环路器的端口1单向连接，且一一对应；K
inter
个环形器的端口2与K
inter
个MEMS端口双向连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种灵活集群的数据中心光互联网络，其特征在于：由1个M端口的MEMS光交换机和M/(K
intra
×
(K
×
(K
‑
K
intra
)))个灵活集群组成，每个灵活集群由K
intra
个集群组成；对于一个ToR交换机，其负责发送光信号的1
×
K WSS的波长端口分为两组，第一组的数量为K
inter
，第二组的数量为K
intra
；其中，1为WSS一般端口的数量，K为波长端口的数量；K
intra
中的一个端口与其对应的耦合器相连，用于集群内部通信；K
intra
中的其他波长端口与不同集群的耦合器相连，用于集群之间通信，这些集群组成一个更大的集群，即K
intra
个集群组成一个灵活集群。2.根据权利要求1所述的灵活集群的数据中心光互联网络，其特征在于：每个集群是由K个NU和K个SC组成；每个NU由1个ToR交换机、1个1
×
K的耦合器，1对1
×
W的MUX和DEMUX组成；其中ToR交换机由若干服务器和W个波长的光收发器组成；在每个NU中，ToR交换机共有W个光收发器，这些光收发器一一对应与1
×
WMUX的入端口，且单向连接；1
×
K耦合器的出端口单向连接与1
×
W DEMUX的入端口；1
×
W DEMUX的出端口与ToR交换机中W个光收发器一一对应，且单向连接；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘爱军，陈子璇，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：