【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于网络容错领域，具体的说是涉及一种基于数据中心网络系统的网络容错性能评估方法。
技术介绍
1、数据中心是一个实施数据的收集、处理、交换、存储和管理等任务的场所，其中数据中心网络是数据中心实施这些任务的核心平台，在数据处理和通信中发挥着越来越重要的作用。随着云计算和大数据应用的快速发展，越来越多的应用需要数据中心的支持，已成为互联网企业的核心基础设施。随着社会数字化的加速，数据中心在各种需求的推动下迅速发展。随着社会数字化的加速，数据中心在各种需求的推动下迅速发展，数据中心网络为数据中心提供了实施云服务的平台，其对国家发展非常重要。
2、rrect是yang(z.li,y.yang.rrect:a novel server-centric data centernetwork with high power efficiency and availability,ieee transactions oncloud computing,8(3):914-927,2020.)提出的一种新型的以服务器为中心的递归构造的数据中心网络，具有良好的互连结构。服务器兼具路由功能，交换机仅在第二层执行报文转发功能。交换机作为连接中介使rrect具有很多冗余路径，易于实现容错路由和模块化连接。
3、当今社会不停地产生数据，越来越多的数据使得数据中心网络中服务器数量越来越多，服务器发生故障的概率也随之升高。故障的存在可能会减缓数据之间的通信速度，甚至导致整个网络瘫痪，从而影响网络的正常运行，甚至造成巨大的损失。随着
4、然而，现有的网络容错评估方法大多是基于传统连通度。传统连通度是使网络不连通或者变为平凡图所需去掉的最少的顶点数目。事实上，节点故障的发生是随机的，并且节点的所有相邻节点同时发生故障的概率非常低，所以传统的连通度并不能很好地反映网络的真实容错性能。因此g-限制连通度(latifi s,hegde m and naraghi-pourm.conditional connectivity measures for large multiprocessor systems[j].ieeetransactions on computers,1994,43(2):218-222.)被提出，其要求删除网络中一些节点之后，剩余网络保持不连通并且剩余的每个节点都至少有g个邻居节点。
5、尽管数据中心网络有很多，但将它们抽象化后对限制连通度的研究并不多，并且现有技术大都是将g-限制连通度与数据中心网络bcube相结合。而rrect在继承bcube许多优越性质的同时，展现了更强的灵活性。对于相同大小的网络，rrect在不使用任何功率感知路由算法的情况下比bcube消耗更少的电量。并且rrect(n，m，k)的参数选择也优于bcube(n，k)，在选定同样的n，k时，rrect可通过微调m，获得更大的网络拓扑，能够适应下一代数据中心网络建设的需求，为系统架构提供更多定制化的选择。
6、因此研究rrect的g-限制连通度的计算方法能够更好地评估网络容错性能。
技术实现思路
1、为了突破传统连通度衡量网络容错性的局限性，本专利技术提出了一种基于数据中心网络系统的网络容错性能评估方法，提出rrect的g-限制连通度的计算方法，从而更好地评估网络的真实容错性能，能更好地评估云计算领域中数据中心网络的容错能力。
2、为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术是一种基于数据中心网络系统的网络容错性能评估方法，所述网络容错性能评估方法包括如下步骤：
4、步骤1、构建数据中心网络系统rrect的逻辑图rrect(n，m，k)，将rrect的交换机透明化，将rrect的服务器作为节点构成逻辑图rrect(n，m，k)的节点数据集，将服务器与服务器之间的链路作为边，构成rrect(n，m，k)的边数据集；其中，k为节点的总维数，n和m均为参数；
5、步骤2、根据rrect的递归构造性质以及节点的总维数k，将所述节点数据集和边数据集按照节点的第k维划分成n个互不相交的(k-1)-维子数据集；
6、步骤3、对每个子数据集中的节点数据子集和边数据子集中的任意两个不同节点，利用容斥定理计算其公共邻居节点的个数；
7、步骤4、令限制故障节点集f的个数小于等于公共邻居节点的个数-1，将rrect(n，m，k)去掉限制故障节点集f及与故障顶点相连的边集，得到剩余数据集；
8、步骤5、设置g-限制连通度，利用反证法计算g-限制连通度的下界；
9、步骤6、构造g-连通度的上界；
10、步骤7、根据步骤5得到的g-限制连通度的下界和步骤6得到的g-连通度的上界，利用夹逼准则得到g-限制连通度即得处衡量网络可容纳的故障点数。
11、本专利技术的进一步改进在于：在所述步骤5中，设置g-限制连通度，利用反证法计算g-限制连通度的下界，具体为：
12、步骤5.1、在g-限制连通度条件下，计算对于任意子数据集中的节点到其余子数据集的容错单播路径；
13、步骤5.2、在g-限制连通度条件下，计算在剩余数据集中的任意连通子数据集中的节点，该节点到另一连通子数据集的容错单播路径；
14、步骤5.3、在g-限制连通度条件下，计算剩余数据集中任意两个节点的容错单播路径，得到g-限制连通度的下界。
15、本专利技术的进一步改进在于：所述步骤5.1是指在g-限制连通度条件下，根据步骤1-步骤4的结果，剩余数据集中基于输入的每个节点至少有g个无故障邻居节点，计算对于节点数据集和边数据集中任意节点数据子集和边数据子集的节点在剩余数据集中的所有邻居节点个数，当该节点在剩余数据集中的所有邻居节点个数大于节点数据集和边数据集中其余节点数据子集和边数据子集中的所有故障节点个数时，说明该节点与其余节点数据子集和边数据子集连通即说明该节点至少有一条到其余子数据集的容错单播路径，具体包括以下步骤：
16、步骤5.1.1、计算x在由第k维是l的节点组成的子数据集中的邻居节点，如果邻居节点不属于故障节点集，则存在一条x到rr(l)的容错单播路径，rr(l)表示由第k维是l的节点且去掉故障节点集以及与故障顶点相连的边集后组成的子数据集，即这个子数据集不包括故障节点与故障顶点相连的边，i∈{0，1，...，n-1}且
17、l＝{0，1，...，n-1}{i}，否则，转向步骤5.1.2；
18、步骤5.1.2、在g-限制连通度的条件下，对于节点x的g个无故障邻居节点，计算这些邻居节点在由第k维是l的节点组成的子数据集中的邻居节点个数，如果邻居节点不属于故障节点集，则存在一条x到rr(l)的容错单播路径，如果邻居节点属于故障节点集则转向步骤5.1.3；
【技术保护点】
1.一种基于数据中心网络系统的网络容错性能评估方法，其特征在于：所述网络容错性能评估方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于数据中心网络系统的网络容错性能评估方法，其特征在于：在所述步骤5中，设置g-限制连通度，利用反证法计算g-限制连通度的下界，具体为：
3.根据权利要求2所述的一种基于数据中心网络系统的网络容错性能评估方法，其特征在于：所述步骤5.1具体包括以下步骤：
4.根据权利要求2所述的一种基于数据中心网络系统的网络容错性能评估方法，其特征在于：所述步骤5.2具体包括如下步骤：
5.根据权利要求2所述的一种基于数据中心网络系统的网络容错性能评估方法，其特征在于：步骤5.3具体包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种基于数据中心网络系统的网络容错性能评估方法，其特征在于：步骤6中，构造g-限制连通度的上界具体包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于数据中心网络系统的网络容错性能评估方法，其特征在于：所述网络容错性能评估方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于数据中心网络系统的网络容错性能评估方法，其特征在于：在所述步骤5中，设置g-限制连通度，利用反证法计算g-限制连通度的下界，具体为：
3.根据权利要求2所述的一种基于数据中心网络系统的网络容错性能评估方法，其特征在于：所述步骤5.1具体包括以下步...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖甫，安妮，樊卫北，吕梦婕，韩磊，王俊昌，何昕，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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