全光数据中心网络的业务部署方法、系统及光通道技术方案

本发明专利技术涉及一种全光数据中心网络的业务部署方法、系统及光通道，包括以下步骤：构建全光数据中心网络；获取业务需求，基于全光数据中心网络生成需要部署的业务序列；分别使用最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列，比较最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列所需的总时隙，将总时隙小的算法作为最优的部署策略；依据最优的部署策略建立光通道。其根据网络中服务器位置、WSS的实时配置信息、收发机和波长的数量对业务进行部署，有效的降低部署所有业务所需的总时隙，能够更好的分配网络资源，缓解网络资源紧张的问题。缓解网络资源紧张的问题。缓解网络资源紧张的问题。

【技术实现步骤摘要】
全光数据中心网络的业务部署方法、系统及光通道


[0001]本专利技术涉及光通信
，尤其是指一种全光数据中心网络的业务部署方法、系统及光通道。

技术介绍

[0002]高性能计算是一种需要多个服务器来完成计算密集型任务的应用类型，它可以实现更高的计算性能。但随着高性能计算需求的快速增长，数据中心网络往往会成为限制高性能计算性能的关键瓶颈。为了解决这个问题，人们就如何在数据中心网络中有效的承载高性能计算流量进行了广泛的研究。但是基于电交换的各种数据中心网络存在容量低、可扩展性差和能耗高等缺点, 无法满足高性能计算需求。因此，具有低能耗、高带宽和低延时的全光数据中心网络吸引了学术界和工业界的广泛关注。
[0003]目前，根据应用技术，数据中心网络可以分为电交换、光电混合和全光数据中心网络。比较三种数据中心网络，电交换数据中心网络存在容量低、可扩展性差和能耗高等缺点。而光电混合数据中心网络也会因为大量的电交换设备而产生电子瓶颈问题，无法完全发挥出光交换的优势。全光数据中心网络则避免了电交换技术中的电子瓶颈，不仅可以将电交换和光电混合数据中心网络进行升级，还可以完全由光交换机构建，具有低能耗、高带宽和低延时的优势。
[0004]受限于构成全光数据中心网络的光交换机端口规模，全光数据中心网络在承载高性能计算需求时容易在端口处产生波长竞争。其次，由于光交换机端口之间的波长配置大多是固定的，而重新配置时间较长，不利于高性能计算的需求和软件定义网络技术的应用，难以实现资源动态规划。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中全光数据中心网络在承载高性能计算需求时容易在端口处产生波长竞争和重新配置时间较长的技术缺陷。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种全光数据中心网络的业务部署方法，包括以下步骤：
[0007]S1、构建全光数据中心网络；
[0008]S2、获取业务需求，基于全光数据中心网络生成需要部署的业务序列；
[0009]S3、分别使用最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列，比较最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列所需的总时隙，将总时隙小的算法作为最优的部署策略；
[0010]S4、依据最优的部署策略建立光通道。
[0011]作为优选的，所述S1中：
[0012]所述全光数据中心网络包括服务器和全光交换机，每个交换机由N个1
ꢀ×
N WSS组成的N
×
N WSS，其中，WSS表示波长选择开关，1
×
N WSS表示包含一个入口端和N个出口端的
WSS；
[0013]在每个N
×
N WSS中，有p个端口直接连接到服务器，a
‑
1个端口连接到其他WSS，并形成具有a个WSS的组，其余的h个端口连接到其他不同组的 WSS，其中，p+a
‑
1+h＝N；
[0014]每个WSS端口只连接到一个服务器，每个服务器能够配置多个可调谐光收发机。
[0015]作为优选的，所述S2包括：
[0016]获取一组高性能计算业务需求，每个业务需求表示为(s,d,T,r,t)；
[0017]其中，s表示源服务器，d表示目标服务器，T表示业务传输所需的时间， t表示业务开始调度部署的时间，以时隙作为时间的测量单位，所有数据随机生成，r表示业务的初始路由。
[0018]作为优选的，S3中，使用最短路径算法部署业务序列包括：
[0019]S301、根据业务源服务器s和目标服务器d的信息选择最短路由r；
[0020]S302、根据业务的默认部署时隙[t,t+T
‑
1]，获取发射机和接收机的最早空闲时间ts、td，通过收发机最早可用的方法，设置t＝max(ts,td)，更新业务时隙；
[0021]S303、根据业务时隙[t,t+T
‑
1]，按照首次击中的方法得到波长；若找不到波长，则获取路径r上相关波长的最早可用时隙tω，设置t＝tω，并返回 S302；若找到波长，则进行下一步；
[0022]S304、扫描路由r经过的WSS端口的配置信息，根据端口间是否配置过波长的方法，确定是否需要重新配置，若需要重新配置，获得重新配置后WSS 端口的最早可用时隙tθ，设置t＝tθ，并返回S302；若不需要重新配置，则直接部署业务。
[0023]作为优选的，S3中，使用最小延迟路径算法部署业务序列包括：
[0024]S311、根据业务源服务器和目标服务器的信息，获得最短路由r；
[0025]S312、系统默认业务到达时隙为业务开始部署的时隙t，根据业务的默认部署时隙，获得发射机的最早空闲时间ts和接收机的最早空闲时间td，依据当前发射机和接收机最早可用的原则，令t＝max(ts,td)以更新业务时隙；
[0026]S313、根据更新后的业务时隙[t,t+T
‑
1]，扫描网络中已完成部署处理的业务，找出与[t,t+T
‑
1]有时隙重合的业务，遍历所有波长，根据重合业务的波长信息判断当前波长是否能够分配，若找不到可用波长且s和d属于同组，则找到路径r上相关波长的最早可用时隙tω，设置t＝tω，并返回S312，否则，进行下一步；
[0027]S314、扫描路由r经过的WSS端口的配置信息，根据端口间是否配置过波长的方法，确定是否需要重新配置，若需要重新配置，获得重新配置后WSS 端口的最早可用时隙tθ，设置t＝tθ，并返回步骤S312，若不需要重新配置，则直接部署业务。
[0028]作为优选的，所述S314之后还包括：
[0029]S315、当S313中找不到可用波长且s和d属于不同组时，则进行以下操作：
[0030]扫描得到不在s和d所在组中的所有WSS的集合C，并在集合C中添加一个0；
[0031]遍历c∈C，根据迪杰斯特拉算法，计算s到c的路由r1，计算c到d的路由r2，设置r＝r1+r2；若c＝0，则只计算s到d的最短路由，以新的路由输入，进行基于最短路径算法的计算，记录业务在此路由下成功部署的信息；
[0032]遍历C结束后，比较不同c下的业务开始调度时隙t，选择最小值对应的路由和波长进行业务部署。
[0033]作为优选的，所述S3还包括：
[0034]设定业务到达时隙为业务开始调度部署的时隙，扫描在接下来的T个连续TSs中全光数据中心网络是否有相应的收发机、波长和WSS端口配置去进行业务部署；
[0035]若有，则为业务建立光通道传输数据，当前业务部署成功；
[0036]否则，则在下一个时隙重新扫描全光数据中心网络，直到该业务部署成功。
[0037]本专利技术公开了一种全光数据中心网络的光通道，通过权利要求1
‑
7任一项所述的业务部署方法建立获得。
[0038]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全光数据中心网络的业务部署方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建全光数据中心网络；S2、获取业务需求，基于全光数据中心网络生成需要部署的业务序列；S3、分别使用最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列，比较最短路径算法和最小延迟路径算法部署业务序列所需的总时隙，将总时隙小的算法作为最优的部署策略；S4、依据最优的部署策略建立光通道。2.根据权利要求1所述的全光数据中心网络的业务部署方法，其特征在于，所述S1中：所述全光数据中心网络包括服务器和全光交换机，每个交换机由N个1
×
N WSS组成的N
×
N WSS，其中，WSS表示波长选择开关，1
×
N WSS表示包含一个入口端和N个出口端的WSS；在每个N
×
N WSS中，有p个端口直接连接到服务器，a
‑
1个端口连接到其他WSS，并形成具有a个WSS的组，其余的h个端口连接到其他不同组的WSS，其中，p+a
‑
1+h＝N；每个WSS端口只连接到一个服务器，每个服务器能够配置多个可调谐光收发机。3.根据权利要求2所述的全光数据中心网络的业务部署方法，其特征在于，所述S2包括：获取一组高性能计算业务需求，每个业务需求表示为(s,d,T,r,t)；其中，s表示源服务器，d表示目标服务器，T表示业务传输所需的时间，t表示业务开始调度部署的时间，以时隙作为时间的测量单位，所有数据随机生成，r表示业务的初始路由。4.根据权利要求3所述的全光数据中心网络的业务部署方法，其特征在于，S3中，使用最短路径算法部署业务序列包括：S301、根据业务源服务器s和目标服务器d的信息选择最短路由r；S302、根据业务的默认部署时隙[t,t+T
‑
1]，获取发射机和接收机的最早空闲时间ts、td，通过收发机最早可用的方法，设置t＝max(ts,td)，更新业务时隙；S303、根据业务时隙[t,t+T
‑
1]，按照首次击中的方法得到波长；若找不到波长，则获取路径r上相关波长的最早可用时隙tω，设置t＝tω，并返回S302；若找到波长，则进行下一步；S304、扫描路由r经过的WSS端口的配置信息，根据端口间是否配置过波长的方法，确定是否需要重新配置，若需要重新配置，获得重新配置后WSS端口的最早可用时隙tθ，设置t＝tθ，并返回S302；若不需要重新配置，则直接部署业务。5.根据权利要求3所述的全光数据中心网络的业务部署方法，其特征在于，S3中，使用最小延迟路径算法部署业务序列包括：S311、根据业务源服务器和目标服务器的信息，获得最短路由r；S312、系统默认业务到达时隙为业务开始部署的时隙t，根据业务的默认部署时隙，获得发射机的最早空闲时间ts和接收机的最早空闲时间td，依据当前发射机和接收机最早可用的原则，令t＝max(ts,td)以更新业务时隙；S313、根据更新后的业务时隙[t,t+T
‑
1]，扫描网络中已完成部署处理的业务，找出与[t,t+T
‑
1]有时隙重合的业务，遍历所有波长，根据重合业务的波长信息判断当前波长是否能够分配，若找不到可用波长且s和d属于同组，则找到路径r上相关波长的最早可用时隙tω，设置t＝tω，并返回S312，否则，进行下一步；S314、扫描路由r经过的WSS端口的配置信息，根据端口间是否配置过波长的方法，确定
是否需要重新配置，若需要重新配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泳成，孟二帅，林玠珉，李军，沈纲祥，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：