[发明专利]可容错数据中心网络的地址自动配置方法

说明书

技术领域

本方法是实现在可容错数据中心中，如果存在硬件原因或者连接错误造成实际的物理拓扑与设计蓝图不同时，该方法仍可实现对于此种可容错数据中心的地址自动配置，本方法属于计算机网络领域。

背景技术

在大规模的数据中心中，存在数以万计的服务器和交换机，为了这种大规模数据中心的安全性和高效路由的考虑，位置信息和拓扑信息常常被编码到数据中心的网络地址中(例如，在分布式的文件系统GFS中，许多的数据块要被复制多份，且存储在不同的服务器上，为了数据操作的方便，数据中心需要了解怎样去从比较近的服务器上获得数据，因此数据中心会将位置信息编码到网络地址中便于操作)。虽然这种编址方式极大的方便了数据中心的某些操作，却为地址配置带来困难。由于现有数据中心的规模是极其庞大的，而且在地址配置时DHCP协议又不能进行应用。地址人工配置将是一个很长的过程，且会出现很多的错误。所以在配置数据中心时需要对这些服务器和交换机做一个地址自动快速的配置。

在实际布置数据中心时，由于机器网卡问题，或者两个物理机器之间连线错误，或者缺少连线等等原因，使得实际的物理拓扑连接与设计蓝图的定义不同。针对于此，ETAC方法实现对于这种可容错数据中心网络的地址自动配置。由于ETAC方法中进行错误检测步骤后，对于没有错误节点的数据中心网络也能进行地址的自动配置，所以ETAC方法同样适用于连线完全正确的数据中心网络。

发明内容

大规模数据中心中地址的配置问题可被抽象为一个设计蓝图生成的逻辑图和实际物理拓扑连接生成的物理图的节点对应问题。将在布线之前，物理拓扑本应该连接的图称为设计蓝图，实际的物理机器的连接图为物理图(一般可通过Physical topology Protocol，PCP协议进行收集)。然而，由于物理机器硬件损坏或者连线错误等，一般实际的物理拓扑相对于设计蓝图都会存在差错。如果实际的物理拓扑没有错误，则ETAC方法可对此种网络进行地址的快速配置。如果实际的物理拓扑存在连线错误，则ETAC方法首先在物理图中去除有错误的节点生成设备图，然后对于剩余连接正确的节点进行地址的快速自动配置，即就是对于逻辑图和设备图这两个图中的节点进行一个相应节点的匹配。因为设备图是逻辑图的一个导出子图，这在数学上称为一个导出子图同构问题。ETAC方法进行节点匹配的过程中，可以应用一些导出子图所具有的性质对搜索匹配过程进行简化。在设备图中的节点都对应到逻辑图上时，就可以根据逻辑图上标注的节点地址去对设备图中的相应节点进行地址配置了。最后再将ETAC方法应用于各种数据中心的拓扑结构之上，对于不同的拓扑结构和错误节点及其相连的边删除后的图进行地址的自动快速匹配，实验结果显示ETAC方法对于可容错数据中心的地址自动快速配置效果良好。

ETAC方法具体包括以下步骤：

步骤1：逻辑图生成步骤，根据所述数据中心网络的设计蓝图生成一个逻辑图；

步骤2：物理图生成步骤，根据实际的物理拓扑生成物理图；

步骤3：错误检测步骤，将所述物理图和逻辑图进行对比，找出物理图相对于逻辑图是否存在不能正常进行地址配置的节点；如果存在，则转到步骤4；如果不存在，则将物理图定义为一个设备图，转到步骤5；

步骤4：设备图生成步骤，将所述不能正常配置的节点及其相连的边在物理图中删除，对于剩余节点按邻接矩阵或者邻接表存储，生成设备图；

步骤5：匹配步骤，将所述设备图中的节点与所述逻辑图中的节点进行匹配，找到设备图中的每个节点对应于逻辑图中的节点；

步骤6：配置地址步骤，对于设备图中的节点找到对应逻辑图中的节点，则可按逻辑图中标注的地址对设备图中的节点进行地址的相应设置。

步骤1设计蓝图生成逻辑图，其中，设计蓝图是在连接实际的server和switch之前定义的物理机器的连接关系，设计蓝图按邻接矩阵或者邻接表存储，记作逻辑图；逻辑图节点标识为sever或swith对应的网络逻辑地址。

步骤2物理拓扑生成物理图，在实际物理拓扑连接之后，根据物理拓扑收集协议，获得实际的物理拓扑连接关系，这种连接关系按邻接矩阵或者邻接表存储，记作物理图；物理图节点标识为sever或swith对应的物理地址。

所述物理拓扑收集协议的实现，是在实际的物理网络之上建立一个通信信道去收集物理拓扑的信息，设置一个控制器来建立一棵生成树，所有节点的物理拓扑信息将由生成树的叶子节点通过通信信道依次按生成树往上传递，直到根节点。