[发明专利]具有光置换器的无阻塞全网状数据中心网络

说明书

描述了一种用于数据中心的网络系统，其中，交换结构提供全网状互连，使得任何服务器都可以使用多个并行数据路径中的任何一个将数据包数据传送到任何其他服务器。此外，根据本文描述的技术，边缘定位的接入节点、光置换装置和交换结构的核心交换机可以被配置和设置为使得并行数据路径在接入节点的任何成对组合之间提供单个L2/L3跳、全网状互连，即使在具有数万个服务器的大规模数据中心中也是如此。多个光置换装置基于波长置换光端口上的通信，以便在没有光干扰的情况下在面向边缘的端口和面向核心的端口之间提供全网状光连接。

本申请要求于2017年3月29日提交的美国临时申请号62/478,414的权益，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及计算机网络，更具体地，涉及数据中心网络互连。

背景技术

在典型的基于云的数据中心中，大量互连服务器为各种应用程序的执行提供计算和/或存储容量。例如，数据中心可以包括为订户(即数据中心的客户)托管应用程序和服务的设施。例如，数据中心可以托管所有基础设施设备，例如，计算节点、网络和存储系统、冗余电源和环境控制。

在大多数数据中心中，存储系统和应用服务器的集群经由一层或多层物理网络交换机和路由器提供的高速交换结构互连。更复杂的数据中心为遍布全球的基础设施提供用户支持设备，这些设备位于各种物理托管设施中。

发明内容

总体上，本公开描述了数据中心网络系统。描述了用于数据中心的网络系统的示例实现方式，其中，交换结构提供全网状互连，使得任何服务器可以使用许多并行数据路径中的任何一个将数据包数据传送到任何其他服务器。在示例实现方式中，完全网状互连可以是无阻塞的和无丢弃的(drop-free)。

此外，根据本文描述的技术，耦接到服务器的接入节点、中间光置换装置和交换结构的核心交换机可以被配置和布置为使得交换结构中的并行数据路径在接入节点的任何成对组合之间提供单个L2/L3跳、全网状互连，即使在具有数万个服务器的大规模数据中心中也是如此。多个光置换装置通过光链路将接入节点光耦接到核心交换机，以在接入节点和核心交换机之间以光信号的方式传送数据包。每个光置换装置包括一组光输入端口和一组光输出端口，以在接入节点和核心交换机之间引导光信号，从而传送数据包。每个光置换装置被配置为使得从光输入端口接收的光通信基于波长在光输出端口上置换，以便在没有光干扰的情况下在面向边缘的端口和面向核心的端口之间提供全网状光连接。

在一些示例实现方式中，本公开涉及一种光置换器，其操作为光学互连以在网络装置(例如，数据中心内的装置)之间传输光通信。如本文所述，光置换器提供多个输入端口，用于接收相应光输入信号，每个输入端口潜在地承载多个不同波长的光通信。光置换器的内部光学元件被配置为使得从输入端口接收的光通信基于波长在光输出端口上“置换”，从而在端口之间并且以保证不会由于波长冲突而产生光干扰的方式提供全网状连接。即，光置换器被配置为确保从任何一个光输入端口接收的光通信可以引导到任何一个光输出端口，而不会对任何其他输入端口上的任何同时通信产生光干扰。此外，光置换器可以是双向的。以这种方式，光置换器可以提供双向、全网状点对点连接，以传输光通信。

在一个示例中，一种网络系统包括：多个服务器；交换结构，其包括多个核心交换机；多个接入节点，每个接入节点耦接到服务器的子集，以与服务器通信数据包；以及多个光置换装置，其通过光链路将接入节点光耦接到核心交换机，以在接入节点和核心交换机之间以光信号的方式传送数据包。每个光置换装置包括一组光输入端口和一组光输出端口，以在接入节点和核心交换机之间引导光信号，来传送数据包。此外，每个光置换装置被配置为使得从光输入端口接收的光通信基于波长在光输出端口上置换，从而在没有光干扰的情况下，在光输入端口和光输出端口之间提供全网状光连接。