提供非重疊環(huán)形-網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞椒ê脱b置制造方法
【專利摘要】多種實(shí)施例提供的方法和裝置提供了非重疊環(huán)型-網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，其降低了成?例如網(wǎng)絡(luò)鏈路的數(shù)目)，并且提供了對(duì)故障的彈性以及滿足了QoS需求(例如遍歷網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)導(dǎo)致的時(shí)延)。特別是，屬于集群的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)集合通過(guò)N個(gè)環(huán)連通。每個(gè)節(jié)點(diǎn)均為全部N個(gè)環(huán)的成員，并且一個(gè)環(huán)中的節(jié)點(diǎn)之間的鏈路不與另一環(huán)中的鏈路復(fù)用。
【專利說(shuō)明】提供非重疊環(huán)形-網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞椒ê脱b置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一般地涉及用于提供一種交換機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 本節(jié)介紹的內(nèi)容有助于更好的理解本發(fā)明。因此，本節(jié)所作出的陳述應(yīng)從這個(gè)角 度來(lái)看，而不應(yīng)被理解為承認(rèn)什么是現(xiàn)有技術(shù)或者什么不是現(xiàn)有技術(shù)。
[0003] 在一些已知的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，可將?jié)點(diǎn)布置為總線型拓?fù)?，其中通用的骨干連接全 部的節(jié)點(diǎn)。在另外的已知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，?jié)點(diǎn)可被布置為環(huán)形拓?fù)?，其中每個(gè)在鏈中的節(jié)點(diǎn)都 具有兩個(gè)相鄰的節(jié)點(diǎn)，并且最后節(jié)點(diǎn)連接回第一節(jié)點(diǎn)。還有其他的已知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，可將?jié)點(diǎn) 布置為星型拓?fù)洌渲忻總€(gè)子節(jié)點(diǎn)被直接地連接到一個(gè)父節(jié)點(diǎn)。仍然還有其他已知的網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)?，可將?jié)點(diǎn)布置為樹(shù)拓?fù)?，其中根?jié)點(diǎn)生成一級(jí)或多級(jí)節(jié)點(diǎn)，并且每個(gè)在較低級(jí)上的子 節(jié)點(diǎn)直接地與其在樹(shù)的更高級(jí)的父節(jié)點(diǎn)相連。還有其他已知的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，可將?jié)點(diǎn)布置為 網(wǎng)狀拓?fù)洌渲幸粋€(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到一個(gè)或多個(gè)其他節(jié)點(diǎn)，提供了穿過(guò)網(wǎng)絡(luò)的多條路徑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 多種實(shí)施例提供的方法和裝置提供了非重疊環(huán)形-網(wǎng)狀（ring-mesh)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?其在降低了成本（例如，網(wǎng)絡(luò)鏈路數(shù)目）的同時(shí)還提供了對(duì)故障的彈性并且滿足了 QoS需 求（例如，遍歷網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延）。
[0005] 在一個(gè)實(shí)施例中，提供了用于提供交換機(jī)集群的裝置。該裝置包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置 以及與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置通信地連接的處理器。該處理器被編程以：確定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)集；確定環(huán) 計(jì)數(shù)；并基于所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)集和環(huán)計(jì)數(shù)確定網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括可通信地連接的目 標(biāo)節(jié)點(diǎn)集，以形成與環(huán)計(jì)數(shù)相等的多個(gè)非重疊環(huán)。
[0006] 在上述的一些實(shí)施例中，環(huán)計(jì)數(shù)取決于目標(biāo)節(jié)點(diǎn)集中的若干成員。
[0007] 在上述的一些實(shí)施例中，環(huán)計(jì)數(shù)取決于性能指標(biāo)。
[0008] 在上述的一些實(shí)施例中，對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的確定包括對(duì)所述處理器編程以：基于目標(biāo) 節(jié)點(diǎn)集和環(huán)計(jì)數(shù)確定多個(gè)候選網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；然后基于性能指標(biāo)選擇所述多個(gè)候選網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中 的一個(gè)作為所述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
[0009] 在上述的一些實(shí)施例中，性能指標(biāo)至少是平均跳數(shù)和最大跳數(shù)中的一個(gè)。
[0010] 在上述的一些實(shí)施例中，對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的確定包括對(duì)所述處理器編程以：基于至少 一個(gè)其他非重疊環(huán)，構(gòu)造新的非重疊環(huán)。其中多個(gè)非重疊環(huán)包括新的非重疊環(huán)和至少一個(gè) 其他非重疊環(huán)。
[0011] 在上述的一些實(shí)施例中，對(duì)新的非重疊環(huán)的構(gòu)造包括對(duì)所述處理器編程以：使用 第一目標(biāo)節(jié)點(diǎn)初始化部分非重疊環(huán)；基于對(duì)第二目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與其相鄰目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間在該部分 非重疊環(huán)中的連接不被至少一個(gè)其他的非重疊環(huán)中復(fù)用的確定，將第二目標(biāo)節(jié)點(diǎn)添加至該 部分非重疊環(huán)；然后，基于對(duì)第三目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與其相鄰目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間在該部分非重疊環(huán)中的 連接不被至少一個(gè)其他非重疊環(huán)復(fù)用的確定，在該部分非重疊環(huán)中插入第三個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。
[0012] 在上述的一些實(shí)施例中，從目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的子集中隨機(jī)選擇第二目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。所述子集 包括未包含在所述部分非重疊環(huán)中的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的成員，其與所述部分非重疊環(huán)中的第一節(jié) 點(diǎn)和最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的連接不被至少一個(gè)其他的非重疊環(huán)所復(fù)用。
[0013] 在上述的一些實(shí)施例中，對(duì)第三個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的插入基于下述確定：留待添加至所 述部分非重疊環(huán)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)中沒(méi)有可被附加至所述部分非重疊環(huán)中的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。
[0014] 在上述的一些實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的確定進(jìn)一步基于顧客服務(wù)級(jí)別協(xié)議或服務(wù)質(zhì) 量約束中的至少一個(gè)。
[0015] 在第二實(shí)施例中，提供了用于交換數(shù)據(jù)的交換系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括的交換機(jī)集群包 括多個(gè)通信地連接以形成多個(gè)非重疊環(huán)的節(jié)點(diǎn)。
[0016] 在上述的一些實(shí)施例中，交換機(jī)集群本質(zhì)上提供了三跳網(wǎng)絡(luò)。
[0017] 在上述的一些實(shí)施例中，系統(tǒng)進(jìn)一步包括與所述交換機(jī)集群通信地連接的第二交 換機(jī)集群。所述第二交換機(jī)集群包括通信地連接以形成第二個(gè)多個(gè)非重疊環(huán)的第二個(gè)多個(gè) 節(jié)點(diǎn)。
[0018] 在上述的一些實(shí)施例中，系統(tǒng)進(jìn)一步包括與所述交換機(jī)集群通信地連接的第二交 換機(jī)集群。所述交換機(jī)集群包括第二個(gè)通信地連接以形成完全網(wǎng)狀拓?fù)涞牡诙€(gè)多個(gè)節(jié) 點(diǎn)。
[0019] 在上述的一些實(shí)施例中，系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二交換機(jī)集群，所述第二交換機(jī)集群 包括通信地連接以形成第二個(gè)多個(gè)非重疊環(huán)的第二個(gè)多個(gè)節(jié)點(diǎn)。其中所述交換機(jī)集群和所 述第二個(gè)多個(gè)節(jié)點(diǎn)被安排為樹(shù)型拓?fù)洹?br> [0020] 在第三實(shí)施例中，提供了一種提供交換機(jī)集群的方法。該方法包括：確定目標(biāo)節(jié)點(diǎn) 集；確定環(huán)計(jì)數(shù)；以及基于所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)集和所述環(huán)計(jì)數(shù)確定網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，所述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包 括通信地連接的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)集，以形成與環(huán)計(jì)數(shù)相等的多個(gè)非重疊環(huán)。
[0021] 在上述的一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括基于網(wǎng)絡(luò)增長(zhǎng)的閾值為所述網(wǎng)絡(luò)架 構(gòu)增加新的環(huán)。
[0022] 在上述的一些實(shí)施例中，增加新環(huán)的步驟包括在第一目標(biāo)節(jié)點(diǎn)上重新定向端口， 以將第一目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與第二目標(biāo)節(jié)點(diǎn)可通信地連接。
[0023] 在上述的一些實(shí)施例中，所述環(huán)計(jì)數(shù)基于性能指標(biāo)。
[0024] 在上述的一些實(shí)施例中，確定網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的步驟包括：基于至少一個(gè)其他非重疊環(huán) 構(gòu)造新的非重疊環(huán)。其中，多個(gè)非重疊環(huán)包括新的非重疊環(huán)和至少一個(gè)其他重疊環(huán)。
[0025] 在上述的一些實(shí)施例中，所述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的確定進(jìn)一步基于顧客服務(wù)級(jí)別協(xié)議或服 務(wù)質(zhì)量約束中的至少一個(gè)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026] 附圖中示出了多種實(shí)施例，其中：
[0027] 圖1示出了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的實(shí)施例100A，包括示例性的數(shù)據(jù)中心100A和示例 性的網(wǎng)絡(luò)100B。
[0028] 圖2A示出了在靈活的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)200A中，示例性的交換機(jī)集群260的框 圖。
[0029] 圖2B示出了示例性的交換機(jī)集群200B的功能框圖，所述交換機(jī)集群200B是圖2A 中交換機(jī)集群260的實(shí)施例。
[0030] 圖3A示出了超級(jí)集群與交換機(jī)集群在節(jié)點(diǎn)處所需要的連接器的數(shù)量以及網(wǎng)絡(luò)鏈 路數(shù)量的比較。
[0031] 圖3B示出了安排在4個(gè)非重疊的環(huán)中的64節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的潛在結(jié)構(gòu)的修訂數(shù)據(jù)；
[0032] 圖3C示出了安排在4個(gè)非重疊的環(huán)中的80節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的潛在結(jié)構(gòu)的修訂數(shù)據(jù)；
[0033] 圖4描述了用于設(shè)計(jì)圖2B中所述交換機(jī)集群200B的方法400的實(shí)施例的流程 圖；
[0034] 圖5描述了用于構(gòu)造新環(huán)的方法500的實(shí)施例的流程圖，如圖4中步驟460所示 出的；
[0035] 圖6描述了用于在新環(huán)上添加新的節(jié)點(diǎn)的方法600的實(shí)施例的流程圖，如圖5中 步驟560所示出的；以及
[0036] 圖7示意性示出了多種裝置700的實(shí)施例，例如圖2B中的節(jié)點(diǎn)之一或被編程以實(shí) 現(xiàn)方法400、500或600的通用計(jì)算機(jī)。
[0037] 為了便于理解，為實(shí)質(zhì)上相同或相似的結(jié)構(gòu)或?qū)嵸|(zhì)上相同或相似的功能的元素分 配相同的參考數(shù)字。

【具體實(shí)施方式】
[0038] 以上敘述和描繪僅僅示出了本發(fā)明的原理。因此需要指出，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠 遵循本發(fā)明的原理設(shè)計(jì)出多種本文中沒(méi)有明確描述或展示的實(shí)施例，但其仍然包括在本發(fā) 明的范圍之中。此外，所有在此列舉的例子主要為了教導(dǎo)和幫助讀者理解本發(fā)明的原理以 及發(fā)明人提出的概念以推動(dòng)本領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，并且所舉示例還應(yīng)被理解為不限于本文這 些特別列舉的例子和條件。另外，本文中所使用的術(shù)語(yǔ)"或"，除非另有說(shuō)明（例如，"否則" 或"或在替代方案中"），不具有排他性。此外，文中描述的各種實(shí)施例并不互斥，一些實(shí)施 例可以與一個(gè)或多個(gè)其他實(shí)施例結(jié)合，形成新的實(shí)施例。
[0039] 多種實(shí)施例提供方法和裝置提供了實(shí)現(xiàn)非重疊環(huán)形-網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌淠軌蛟诮?低開(kāi)銷（例如網(wǎng)絡(luò)連接的數(shù)量）的同時(shí)提供對(duì)故障的彈性并滿足QoS要求（如遍歷網(wǎng)絡(luò)架 構(gòu)導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延）。特別是，屬于集群的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)集通過(guò)N個(gè)環(huán)相互連接。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是 全部N個(gè)環(huán)的成員，并且環(huán)中節(jié)點(diǎn)之間的連接不會(huì)被另一個(gè)環(huán)復(fù)用。有利地，所述非重疊環(huán) 形-網(wǎng)狀拓?fù)浣档土嗽诿總€(gè)節(jié)點(diǎn)處所需連接器的數(shù)量和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接的數(shù)量，以便提供對(duì) 故障的彈性、高連接性以及可與其他已知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?-如網(wǎng)狀和集群拓?fù)?-的兩個(gè)節(jié)點(diǎn) 之間的最短路徑相較的跳數(shù)。
[0040] 盡管本發(fā)明的敘述和描繪示出了數(shù)據(jù)中心中交換機(jī)集群的非重疊環(huán)形-網(wǎng)狀拓 撲的實(shí)施例。但是應(yīng)指出，所述非重疊環(huán)形-網(wǎng)狀拓?fù)淇稍谌魏芜m當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)中使用以提供 節(jié)點(diǎn)之間的連接性。
[0041] 圖1示出了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的實(shí)施例100A，包括示例性數(shù)據(jù)中心100A和示例性 網(wǎng)絡(luò)100B。所述示例性數(shù)據(jù)中心100A包括資源120-1-1-1 - 120-y-z-5(統(tǒng)稱為資源120)。 資源120被安排在"y"軸，每行均包含可通過(guò)通信路徑訪問(wèn)的資源機(jī)架（例如105架）的編 號(hào)（例如"X"或"y")。通信路徑經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)100B的頂部機(jī)架交換機(jī)110-1 - I - 110-y - z (統(tǒng) 稱為T(mén)OR交換機(jī)110)中適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)、行尾交換機(jī)140-1 - 140 - n(統(tǒng)稱為EOR交換機(jī)140) 中適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)、層2聚合交換機(jī)150-1 - 150-n(統(tǒng)稱為聚合交換機(jī)150)中適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)以及 適當(dāng)?shù)逆溌?30-1至130-2 (統(tǒng)稱為鏈路130)通信地連接至資源120 (為清楚的目的，省略 剩余的鏈路標(biāo)簽）。數(shù)據(jù)中心100A與網(wǎng)絡(luò)100B之間的通信是經(jīng)由聚合交換機(jī)150之一、路 由器160-1至160-3 (統(tǒng)稱160路由器）中適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)，以及適當(dāng)?shù)逆溌?30組成。應(yīng)指出， 數(shù)據(jù)中心可以任何適當(dāng)?shù)呐渲脕?lái)架構(gòu)，并且所述數(shù)據(jù)中心100只是用于示意性目的的示例 性架構(gòu)。例如，所述通信路徑可包括數(shù)據(jù)120于網(wǎng)絡(luò)100B之間的任何適當(dāng)?shù)脑O(shè)備配置（如 交換機(jī)、路由器、集線器等）。
[0042] TOR交換機(jī)110在位于關(guān)聯(lián)機(jī)架的資源與和適當(dāng)?shù)腅OR交換機(jī)之間交換數(shù)據(jù)。例 如，TOR交換機(jī)110-1-1經(jīng)由適當(dāng)?shù)腅OR交換機(jī)（如EOR交換機(jī)140-1)從機(jī)架105交換數(shù) 據(jù)至網(wǎng)絡(luò)100B。
[0043] 資源120可為任何適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，如處理器、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)裝置或網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)指出，雖然 每個(gè)機(jī)架（如機(jī)架105)中示出了 5個(gè)資源，每個(gè)機(jī)架可包括更多或更少的資源，并且每個(gè) 機(jī)架可包含不同類型或數(shù)量的資源。在一些實(shí)施例中，應(yīng)用可被多個(gè)組件實(shí)例所支持，例如 虛擬機(jī)（VM)或虛擬存儲(chǔ)裝置。這些組件實(shí)例可包括在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)100A中連通的多 樣化的資源。
[0044] 如圖所示，每個(gè)資源120均使用行-列-資源數(shù)字命名法進(jìn)行標(biāo)記。例如，資源 120-2-3-4為位于第二行和第三列的機(jī)架中的第四個(gè)資源。
[0045] EOR交換機(jī)140在關(guān)聯(lián)的TOR交換機(jī)與適當(dāng)?shù)木酆辖粨Q機(jī)之間交換數(shù)據(jù)。例如 EOR交換機(jī)140-1經(jīng)由適當(dāng)?shù)木酆下酚善鳎ㄈ缇酆下酚善?50-1或150-2)從TOR交換機(jī) 110-1 - 1- 210 - 1-x交換數(shù)據(jù)至網(wǎng)絡(luò)100B。
[0046] 聚合交換機(jī)150在關(guān)聯(lián)的EOR交換機(jī)與適當(dāng)?shù)穆酚善髦g交換數(shù)據(jù)。例如，TOR交 換機(jī)110-1-1經(jīng)由適當(dāng)?shù)腅OR交換機(jī)（如，EOR交換機(jī)140-1)和適當(dāng)?shù)木酆辖粨Q機(jī)（如聚 合交換機(jī)150-1或150-2)從機(jī)架105中的資源交換數(shù)據(jù)至網(wǎng)絡(luò)100B。
[0047] 經(jīng)由適當(dāng)?shù)木酆辖粨Q機(jī)，路由器160在網(wǎng)絡(luò)100B與數(shù)據(jù)中心100A之間交換數(shù)據(jù)。 例如，路由器160-1可經(jīng)由聚合交換機(jī)150-1從網(wǎng)絡(luò)100B交換數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)中心100A。
[0048] 網(wǎng)絡(luò)100B可包括任意數(shù)量的接入及邊緣節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及任意數(shù)量和配置的 鏈路（為了清楚起見(jiàn)，沒(méi)有顯示）。此外，應(yīng)指出網(wǎng)絡(luò)100B可包括任意組合和任意數(shù)量的無(wú) 線、有線網(wǎng)絡(luò)，包括：LTE、GSM、CDMA、局域網(wǎng)（LAN)、無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN)、廣域網(wǎng)（WAN)、城域 網(wǎng)（MAN)等等。
[0049] 在一些實(shí)施例中，TOR交換機(jī)120或EOR交換機(jī)140是以太網(wǎng)交換機(jī)。
[0050] 在一些實(shí)施例中，TOR交換機(jī)120或EOR交換機(jī)140可被安排為是冗余的。例如， 機(jī)架105可由兩個(gè)或更多的TOR交換機(jī)110提供服務(wù)。
[0051] 在一些實(shí)施例中，聚合交換機(jī)150采用層2以太網(wǎng)交換機(jī)。
[0052] 圖2A示出了靈活的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)200A中示例性交換機(jī)集群260的框圖。所 述靈活的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)200A包括如圖1中描述的資源120和聚合交換機(jī)150。交換機(jī) 集群260包括如上所述的在資源120與聚合交換機(jī)150之間交換數(shù)據(jù)的多個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。
[0053] 需要指出的是，交換機(jī)集群260可以以任何適當(dāng)?shù)呐渲眠M(jìn)行架構(gòu)，并且在這里的 交換機(jī)集群260只是一個(gè)用于說(shuō)明目的的示例性的架構(gòu)。在一些實(shí)施例中，交換機(jī)集群260 可包括圖1中TOR交換機(jī)110( S卩，并不是如圖2A中示出的EOR交換機(jī)140)。在一些實(shí)施 例中，交換機(jī)集群260可包括圖1中的EOR交換機(jī)140。
[0054] 在一些實(shí)施例中，所述靈活的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)200A可包含更多的交換機(jī)集群 260。在這樣的一些實(shí)施例中，TOR交換機(jī)或EOR交換機(jī)可被安排在多個(gè)交換機(jī)集群中。在這 樣的一些實(shí)施例中，一個(gè)或更多的多個(gè)交換機(jī)集群可被設(shè)計(jì)以支持特定的服務(wù)質(zhì)量（QoS) 標(biāo)準(zhǔn)。例如，虛擬機(jī)或虛擬存儲(chǔ)裝置可被放置在適當(dāng)?shù)募褐袆?chuàng)建，這取決于他們的QOS需 求或者他們的對(duì)端的位置。
[0055] 在一些實(shí)施例中，交換機(jī)集群可以以除傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐦?shù)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲獾木W(wǎng) 絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行部署。有利的是，交換機(jī)集群的安排可從樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)的南北鏈路分流流量。
[0056] 圖2B示出了示例性交換機(jī)集群200B的功能框圖，其為圖2A中交換機(jī)集群260的 實(shí)施例。所述交換機(jī)集群200B包括了一批節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)1-節(jié)點(diǎn)17 (統(tǒng)稱為節(jié)點(diǎn)），經(jīng)由鏈路： 鏈路環(huán)1-1至鏈路環(huán)3-1 (統(tǒng)稱為鏈路）在環(huán)網(wǎng)絡(luò)：環(huán)1、環(huán)2和環(huán)3 (統(tǒng)稱為環(huán)）中相互連 接。
[0057] 節(jié)點(diǎn)可包括任意類型或數(shù)量的適當(dāng)?shù)慕粨Q機(jī)。具體來(lái)說(shuō)，交換機(jī)集群200B的節(jié)點(diǎn) 通過(guò)N個(gè)"非重疊環(huán)"連接，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均是全部N個(gè)環(huán)的成員。例如，圖2B的實(shí)施例中，節(jié) 點(diǎn)可包括TOR交換機(jī)120的部分或全部，或者EOR交換機(jī)140的部分或全部。如本文所述， "非重疊環(huán)"是指在一個(gè)環(huán)中的節(jié)點(diǎn)之間的鏈路不與另一個(gè)環(huán)內(nèi)的鏈路復(fù)用。應(yīng)指出雖然 此處示出了 17(17)個(gè)節(jié)點(diǎn)，交換機(jī)集群200B可包括更少或更多的節(jié)點(diǎn)。還應(yīng)指出除了組 成該交換機(jī)集群的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)外，所述節(jié)點(diǎn)還包括與其他組件的連接。例如，節(jié)點(diǎn)可連接至： ⑴資源（例如，圖2中的資源120)、（ii)聚合交換機(jī)（例如，圖2中的聚合交換機(jī)150)、 (iii)其它交換節(jié)點(diǎn)（例如，如果圖1中的TOR交換機(jī)110被集聚（clustered)在多個(gè)交換 機(jī)集群之中），或（iv)其他類似物。
[0058] 鏈路支持在一個(gè)或多個(gè)通信信道上進(jìn)行通信，所述通信信道例如：無(wú)線通信（例 如1^、651^0嫩、藍(lán)牙）；毫微微蜂窩通信（例如^^1) ;分組網(wǎng)絡(luò)通信（例如1?);寬帶通 信（例如DOCSIS和DSL);存儲(chǔ)通信（例如光纖通道、iSCSI)等等。應(yīng)指出雖然以單獨(dú)的連 接進(jìn)行描述，鏈路可以是任意數(shù)量或組合的通信信道。
[0059] 如圖所示，交換機(jī)集群200B為3跳網(wǎng)絡(luò)，其包括被安排在3個(gè)（3) "非重疊環(huán)"中 的17個(gè)節(jié)點(diǎn)。這三個(gè)環(huán)：環(huán)1、環(huán)2和環(huán)3分別使用實(shí)線（如鏈路環(huán)1-1)、虛線（如鏈路環(huán) 2-1)和點(diǎn)線（如鏈路環(huán)3-1)示出。示出的所述"非重疊環(huán)"為：
[0060] 環(huán) 1 = {1，2, 3,4, 5,6, 7,8,9,10,11，12,13,14,15,16,17}
[0061] 環(huán) 2 = {1，14,3,8,2,9,7,16,4,17,12,6,11，5,13,10,15}
[0062] 環(huán) 3 = {1，7,2,4,9,16,11，13,6,14,10,5,17,3,12,15,8}
[0063] 其中數(shù)字1-17分別指節(jié)點(diǎn)1-17,而符號(hào){nl，n2，n3，n4,…，nk}則指示相鄰的節(jié) 點(diǎn)被雙向地相互連接并且nk被雙向地連接回nl的環(huán)。
[0064] 有利地，以非重疊環(huán)的安排連接節(jié)點(diǎn)提供了路由的多樣性、恢復(fù)性（resiliency) 和高連接性。
[0065] 參照?qǐng)D3A所示，交換機(jī)集群200B相對(duì)于比傳統(tǒng)的超級(jí)集群布置來(lái)說(shuō)，優(yōu)勢(shì)在于 包含在節(jié)點(diǎn)處的更少的連接器和更少的網(wǎng)絡(luò)鏈路，并且仍可提供單點(diǎn)故障（例如節(jié)點(diǎn)或鏈 路）的保護(hù)，并提供可以相較的吞吐量（例如可以相較的跳數(shù)）。
[0066] 如本文所述，"N跳"網(wǎng)絡(luò)為交換機(jī)集群中的基本上任意節(jié)點(diǎn)的組合之間提供N跳 或者更少的連通性，這里的"基本上"意為大于99%。換句話說(shuō)，η跳交換機(jī)集群的構(gòu)造可 包括可能的交換機(jī)集群的構(gòu)造，其中一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)之間通信需要多于N跳。例如，參 閱圖3Β，對(duì)使用4個(gè)非重疊的環(huán)構(gòu)造的3跳64節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)的1000個(gè)可能的環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行 的計(jì)算機(jī)仿真估算出的需要4跳的節(jié)點(diǎn)組合在全部可能的節(jié)點(diǎn)組合中的比例的范圍僅為 0.00% -0. 15%。在第二示例中，參閱圖3C，對(duì)使用4個(gè)非重疊的環(huán)構(gòu)造的3跳80節(jié)點(diǎn)的 網(wǎng)絡(luò)的1000個(gè)可能的環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的計(jì)算機(jī)仿真估算出的需要4跳的節(jié)點(diǎn)組合在全部可能 的節(jié)點(diǎn)組合中的比例的范圍僅為〇. 〇〇% -〇. 47%。
[0067] 應(yīng)當(dāng)指出，盡管交換機(jī)集群200Β被示出為3跳網(wǎng)絡(luò)，交換機(jī)集群200Β可為更少或 更多跳。在一些實(shí)施例中，交換機(jī)集群200Β基于成本或性能指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。需要指出，對(duì) 于更大跳數(shù)尺寸的網(wǎng)絡(luò)，在節(jié)點(diǎn)處的連接器以及網(wǎng)絡(luò)中的鏈路數(shù)目會(huì)減少（即，更高的成 本效率），但是性能會(huì)降低。
[0068] 在一些實(shí)施例中，所述節(jié)點(diǎn)包括路由協(xié)議如IS-IS(IS0 10589)以確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?并且在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)（例如，數(shù)據(jù)包）時(shí)使用最短路徑。
[0069] 在一些實(shí)施例中，一旦網(wǎng)絡(luò)的增長(zhǎng)超過(guò)了閾值（例如，節(jié)點(diǎn)的數(shù)目），為了維持節(jié) 點(diǎn)之間的跳數(shù)以滿足已建立的需求，可增加新的環(huán)。在這些實(shí)施例中，可以設(shè)置環(huán)的最大數(shù) 目。在這些實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)可被配置以支持升級(jí)至所設(shè)置的環(huán)的最大數(shù)目的值。
[0070] 在一些實(shí)施例中，所述節(jié)點(diǎn)被配置（例如端口）以支持至對(duì)端（peer)交換機(jī)或服 務(wù)器的連接性。在一些這樣的實(shí)施例中，至服務(wù)器的端口可被重定向以支持至對(duì)端交換機(jī) 的連接性（例如添加新的非重疊環(huán)到交換機(jī)集群）。
[0071] 圖4描繪示出方法400的實(shí)施例的流程圖，所述方法用于設(shè)計(jì)圖2B的交換機(jī)集群 200B。該方法包括：初始化所述交換機(jī)集群（步驟420)并基于步驟420中的初始化，構(gòu)造 "非重疊環(huán)"（步驟460)，然后確定該交換機(jī)集群構(gòu)建是否已完成（步驟440)。
[0072] 在方法400中，步驟420包括初始化交換機(jī)集群。特別是，確定"非重疊的環(huán)"的 數(shù)目（即RingCount)。在一些實(shí)施例中，還確定第一環(huán)。在一些這樣的實(shí)施例中，第一環(huán)的 構(gòu)建可為{1，2，...，k}。其中k是節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。
[0073] 在方法400中，步驟440包括確定交換機(jī)集群的構(gòu)建是否完成。特別是，執(zhí)行該 方法的裝置確定已構(gòu)建的環(huán)的數(shù)量（即RingsConstructed)是否等于所述RingCount。如 果RingsConstructed > RingCount,則所述方法進(jìn)行至步驟495,否則所述方法進(jìn)行至步驟 460。
[0074] 在方法400中，所述步驟460包括構(gòu)建新的"非重疊環(huán)"。一旦完成，所述方法返回 至步驟440。
[0075] 在步驟420的一些實(shí)施例中，RingCount的值由用戶設(shè)置。
[0076] 在步驟420的一些實(shí)施例中，RingCount的值基于交換機(jī)集群中目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。 在一些這樣的實(shí)施例中，RingCount的值進(jìn)一步基于性能指標(biāo)。例如，參閱圖3C，如果滿足 4跳節(jié)點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)組合（例如，不允許4跳組合）的最小數(shù)目或者滿足平均跳閾值（例如，小 于2. 25)環(huán)的構(gòu)建可能不被滿足，可增加所述RingCount (例如在圖3B的示例中，從4增加 到5)。
[0077] 在步驟420的一些實(shí)施例中，RingCount的值基于下述等式：
[0078] [等式 1] RingCount < INT (k/8+l)
[0079] 其中k是節(jié)點(diǎn)數(shù)目，INTO為返回運(yùn)算的整數(shù)值的函數(shù)。有利地，約束[等式1]確 保了在不創(chuàng)建復(fù)用的鏈路的情況下創(chuàng)建環(huán)。
[0080] 在一些實(shí)施例中，由于網(wǎng)絡(luò)的增長(zhǎng)而修改交換機(jī)集群的架構(gòu)。在這些實(shí)施例中，可 使用本文描述的方法將添加至網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)插入到現(xiàn)有交換機(jī)集群中。在一些這樣的實(shí)施例 中，每次將新的節(jié)點(diǎn)插入到現(xiàn)有的一個(gè)環(huán)中，從環(huán)1開(kāi)始。在一些這樣的實(shí)施例中，對(duì)第一 環(huán)來(lái)說(shuō)，所述新的節(jié)點(diǎn)可被添加至環(huán)尾。
[0081] 在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括確定節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑。特別是，如果執(zhí) 行所述方法的裝置確定在步驟440中所述交換機(jī)集群已被構(gòu)建，可計(jì)算出節(jié)點(diǎn)或跳數(shù)之間 的最短路徑。
[0082] 在一些實(shí)施例中，執(zhí)行所述方法的裝置多次執(zhí)行所述方法。在一些這樣的實(shí)施例 中，預(yù)先確定的閾值數(shù)定義了所述方法將被執(zhí)行的次數(shù)。在一些這樣的實(shí)施例中，運(yùn)行所述 方法的次數(shù)基于預(yù)先確定的性能閾值（例如，執(zhí)行所述方法直至達(dá)到性能指標(biāo)閾值）。在一 些這樣的實(shí)施例中，所述次數(shù)基于預(yù)先確定的閾值數(shù)或性能指標(biāo)閾值（例如，執(zhí)行該方法 直至達(dá)到性能指標(biāo)閾值或預(yù)先確定的運(yùn)行閾值數(shù)）。性能指標(biāo)可以是任何適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)，如： ⑴跳數(shù)（例如，最小化網(wǎng)絡(luò)平均跳數(shù)或最小化節(jié)點(diǎn)間的聚合最大跳數(shù)）；（ii)訪問(wèn)延遲； (iii)成本；（iv)顧客服務(wù)級(jí)別協(xié)議或服務(wù)質(zhì)量的約束（例如，可要求一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間 節(jié)點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)的連接為固定在較低的跳數(shù)）；(v)資源拓?fù)洌ɡ?，在一個(gè)資源機(jī)架中的資源 可優(yōu)選地經(jīng)由較少的跳數(shù)連接至另一個(gè)資源機(jī)架）；(vi)N跳網(wǎng)絡(luò)的性能特性（例如，嚴(yán)格 的N跳網(wǎng)絡(luò)中，沒(méi)有節(jié)點(diǎn)對(duì)需要多于N跳或者允許的可需要大于N跳的節(jié)點(diǎn)對(duì)的最大百分 比）；或（vii)其他類似的指標(biāo)。例如，執(zhí)行所述方法的裝置執(zhí)行了 1000次所述方法并達(dá) 到了圖3B示出的結(jié)果，可選擇具有最低的平均跳數(shù)的布置或具有最少的需要3跳或更多跳 的節(jié)點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)組合的數(shù)量的步驟。在另一示例中，可為指定節(jié)點(diǎn)與另一節(jié)點(diǎn)之間的連接滿 足最小跳數(shù)的布置（例如，圖2B中節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)7之間只有1跳）施加約束以限制交換機(jī) 集群的選擇。
[0083] 在一些實(shí)施例中，可選擇或調(diào)節(jié)輸入?yún)?shù)（例如，環(huán)數(shù)或節(jié)點(diǎn)數(shù)）或編程參數(shù)（例 如，程序迭代次數(shù)）。例如，為滿足嚴(yán)格N-跳網(wǎng)絡(luò)的性能特征，可增加環(huán)數(shù)。
[0084] 在一些實(shí)施例中，步驟460包括使用傳統(tǒng)經(jīng)典優(yōu)化技術(shù)來(lái)構(gòu)造下一環(huán)。傳統(tǒng)經(jīng)典 優(yōu)化技術(shù)包括確定最優(yōu)地實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)或目的行為。最優(yōu)地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)或目的的行為可通過(guò) 目的函數(shù)的最大值或最小值來(lái)確定。在一些實(shí)施例中，目的函數(shù)的目標(biāo)或標(biāo)準(zhǔn)可為最小成 本或最小延遲（例如，最小化跳數(shù)或訪問(wèn)延遲）。
[0085] 問(wèn)題可以被描述為：
[0086] 優(yōu)化：
[0087] [等式 2]y = fUp X2,…，xn)
[0088] 約束條件：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于提供交換機(jī)集群的裝置，所述裝置包括： 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置；和 通信地與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置連接的處理器，所述處理器被配置以： 確定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的集合； 確定環(huán)計(jì)數(shù)；以及 基于所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的集合和所述環(huán)計(jì)數(shù)確定網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，所述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括可通信的連 接以形成與所述環(huán)計(jì)數(shù)相同的多個(gè)非重疊環(huán)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的集合。
2. 如權(quán)利要求1中所述的裝置，其中所述環(huán)計(jì)數(shù)基于所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的集合中的成員的 數(shù)目以及性能指標(biāo)。
3. 如權(quán)利要求1中所述的裝置，其中對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的確定包括配置處理器以： 基于所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的集合和所述環(huán)計(jì)數(shù)，確定多個(gè)候選網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；以及 基于性能指標(biāo)，從所述多個(gè)候選網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中選擇一個(gè)作為所述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
4. 如權(quán)利要求1中所述的裝置，其中對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的確定包括配置處理器以：基于至少一個(gè)其它非重疊環(huán)，構(gòu)建新的非重疊環(huán)； 其中所述多個(gè)非重疊環(huán)包括所述新的非重疊環(huán)和至少一個(gè)其它非重疊環(huán)； 其中所述新的非重疊環(huán)的構(gòu)建包括配置所述處理器以： 以目標(biāo)節(jié)點(diǎn)中的第一個(gè)初始化部分非重疊環(huán)； 基于第二目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與其相鄰的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間在所述部分非重疊環(huán)中的連接不被至少 一個(gè)其他非重疊環(huán)復(fù)用的確定，將第二目標(biāo)節(jié)點(diǎn)添加至所述部分非重疊環(huán)； 基于第三目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與其相鄰的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間在所述部分非重疊環(huán)中的連接不被至少 一個(gè)其他的非重疊環(huán)復(fù)用的確定，將第三目標(biāo)節(jié)點(diǎn)插入所述部分非重疊環(huán)中。
5. 如權(quán)利要求4中所述的裝置，其中從所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的子集中隨機(jī)地選擇所述第二目 標(biāo)節(jié)點(diǎn)，所述子集包括不在所述部分非重疊環(huán)中的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的成員，以致在所述部分非重 疊環(huán)中與第一和最后節(jié)點(diǎn)的連接在至少一個(gè)其他非重疊環(huán)中不被復(fù)用。
6. 如權(quán)利要求4中所述的裝置，其中基于留待添加至所述部分非重疊環(huán)的所述目標(biāo)節(jié) 點(diǎn)中沒(méi)有可被添加至所述部分非重疊環(huán)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的確定，插入所述第三目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。
7. -種用于交換數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 交換機(jī)集群，包括： 通信地連接形成多個(gè)非重疊環(huán)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)。
8. -種用于提供交換機(jī)集群的方法，所述方法包括： 在通信地連接至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的處理器處，確定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)集合； 通過(guò)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置協(xié)作的處理器確定環(huán)計(jì)數(shù)； 通過(guò)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置協(xié)作的處理器，基于所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)集合和所述環(huán)計(jì)數(shù)確定網(wǎng)絡(luò)架 構(gòu)，所述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)集合，其通信地連通以形成與所述環(huán)計(jì)數(shù)相等的多個(gè) 非重疊環(huán)。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括： 通過(guò)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置協(xié)作的處理器，基于網(wǎng)絡(luò)增長(zhǎng)閾值添加新環(huán)至所述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)； 其中添加新環(huán)的步驟包括重定向所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)中第一個(gè)上的端口，以將該第一目標(biāo)節(jié) 點(diǎn)與所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)中的第二個(gè)可通信地連接。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中確定所述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的步驟包括： 通過(guò)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置協(xié)作的處理器，基于至少一個(gè)其它非重疊環(huán)構(gòu)建新的非重疊環(huán)； 其中所述多個(gè)非重疊環(huán)包括所述新的非重疊環(huán)和所述至少一個(gè)其它非重疊環(huán)。
【文檔編號(hào)】H04L12/707GK104396163SQ201380032626
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月21日
【發(fā)明者】T·P·楚, A·阿基亞馬克, H·烏祖納萊奧格魯 申請(qǐng)人:阿爾卡特朗訊公司