[发明专利]一种立体化多路径数据中心网络拓扑结构及构建方法

说明书

本发明涉及一种立体化多路径数据中心网络拓扑结构，其特征在于：TDN网络结构中将路由分为两类，第一类路由器即与服务器设备直接连接又与其他路由器设备相互连接构成整个数据中心内联网络结构；第二类路由器不连接任何服务器设备仅用于构造数据中心内联网络。TDN网络结构采用分层的组织结构。在一个层的TDN中，不同层级的路由被赋予一个对整数组成的地址，由于TDN网络是分层的构建的，所有网络中的路由器地址也是分段的，对于一个层的TDN网络，其中路由器的地址分为段。其解决了不同层次路由器负载不均衡的问题；不需要布署高端路由器从而节约了网络建设成本。

技术领域

本发明涉及一种立体化多路径数据中心网络拓扑结构及构建方法，是一种立体化的、服务器间多路径的数据中心内联网络的拓扑结构及构建该网络结构的方法，属于计算机网络研究方向中数据中心网络研究领域。

背景技术

数据中心是由大量服务器主机通过内部网络连接起来的大规模数据处理设施。早期的数据中心功能以数据存储为主，提供数据托管服务。随着互联网的技术的发展、网络应用的不断翻新，数据的处理模式正在发生改变。数据处理的中心正在从分散、独立的个人电脑向集中化的、多服务器协调工作的数据中心转移。这种转变以网络技术、高性能计算技术、数据中心技术等为基础，面向海量数据的处理需求，同时促进了数据中心职能的转换。以此为基础产生的新型应用包括： CDN(内容分发网络)业务、云计算业务和大数据处理等。这类业务的需求包括：需要大量服务器协同工作；服务器间需要实现高效率、高质量的信息路由；随着业务量的增加服务器数量快速增长；要求实现服务器的动态添加；针对这些需求，可以从多个层级进行解决，但是数据中心作为支撑此类业务的基础设施其内部服务器间互联的网络结构直接地影响着以上需求。因此，针对上层业务需求有针对性地设计数据中心内联网络拓扑结构具有重要的实践意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立体化多路径数据中心网络拓扑结构及构建方法，是一种立体化数据中心内联网络拓扑结构，该内联网络结构能连接大量的服务器节点，能够在添加服务器时不影响现有服务器的运行、不改变现有网络的连接，同时支持服务器节点之间数据传输的高效、容错路由，立体化数据中心网络结构(Three Dimension Network，TDN)使用相同规模的路由器设备建立网络，避免了传统树型网络结构中根路由器设备单点失效的问题；解决了不同层次路由器负载不均衡的问题；不需要布署高端路由器从而节约了网络建设成本。

本发明的技术方案是这样实现的：一种立体化多路径数据中心网络拓扑结构，其特征在于：TDN网络结构中将路由分为两类，第一类路由器即与服务器设备直接连接又与其他路由器设备相互连接构成整个数据中心内联网络结构；第二类路由器不连接任何服务器设备仅用于构造数据中心内联网络。TDN网络结构采用分层的组织结构。在一个l层的TDN中，不同层级的路由被赋予一个l对整数组成的地址，形如{(i,j)₀(i,j)_l-1},简写为(i,j)l；由于TDN网络是分层的构建的，所有网络中的路由器地址也是分段的，对于一个l层的TDN网络，其中路由器的地址分为l段。某一段地址(i,j)_kk∈[0,l-1]中i,j分别表示该路由器在第k层网络中的行和列坐标。

我们将第一类路由器称为D类型路由器，将第二类路由器称为E类型路由器。 D和E类型路由器选用相同规格的设备，且路由器的端口数量为4m，其中m为整数。D类型路由器的端口进一步的为三种：第一种是S型端口，用于直接连接服务器设备，共2m个端口；第二种是R型端口，用于与上层路由器设备连接构建立体化内联网络，共m个端口；第三种是L性端口，用于与上层路由器设备连接构建立体化内联网络，共m个端口。E类型路由器的端口分为四种，分别是RU、 RD、LU和LD型端口，每个类型各m个端口。

TDN网络结构采用层级式、分块构造的方法,先构造低层次、小规模的结构，再逐渐扩大规模、增加层数，进而实现大规模的数据中心网络结构。

具体按以下步骤完成：