[发明专利]一种数据中心的无线组播方法

说明书

技术领域

本发明属于网络体系结构技术领域，特别涉及一种数据中心的无线组播方法。

背景技术

随着越来越多的应用被整合到云计算中，数据中心扮演了一个越来越重要的角色。而涉及到一对多的组播模式的应用在现在的数据中心网络中相当普遍。例如，分布式文件系统，比如Google，Hadoop中的HDFS，Microsoft的COSMOS等都会产生大量的一对多的信息传递。在线网络搜索在需要将搜索队列重新定位到索引的服务器节点时也涉及到许多组间的信息传递。尽管前面几十年，网级别的组播发展有很多障碍，而且有一些例如拥塞控制，价格模型和安全性等开放问题，然而最近IPTV中IP组播的成功应用，以及数据中心网络中节点的结构特性，都使许多研究者将他们的注意力集中到了数据中心网络组播中来节省网络流量和提高应用的吞吐量。

传统的以太网数据中心网络通常链路连接稠密，有大量的数据链路传输失败，而导致了数据中心网络的性能很差。近年来，为了提高数据中心网络的服务性能，组播在数据中心网络中的应用得到了很大的关注，但是这些组播技术都是基于传统的以太网数据中心网络。比如在BCube为拓扑结构的数据中心网络中，人们提出了建立基于服务器的组播树的算法。而Vigfusson等人提出了一种称为Dr.Multicast的可拓展的数据中心组播机制。它将传统的IPMC操作映射为或者是使用一种新的点到点的多发单播机制，或者是映射为一个传统的IPMC地址。在Dr.Multicast中其使用组播机制部分依赖于硬件的容量。而李丹等人提出的数据中心组播机制，充分利用了数据中心网络的特点，并且使用了in-packet bloom filter技术，这种机制使得组播的稳定性得到了一定程度的提高。但是，由于传统以太网数据中心网络的规模很大，组播组的数量也很大，要在传统的数据中心网络中保存组播组的状态变得很难实现，而且所有的组播机制都不可避免的要遭受大量的网络拥塞和链路传输失败。由于无线网络具有快捷高效、组网灵活等特点，无线网络在我国获得了飞速的发展。在无线网络中同一个局域网内的节点可以通过无线广播同时收到信息。基于无线广播对于数据组播的优势，在传统的数据中心网络中加入无线成分来提高组播性能具有很强的现实意义。

目前，在传统的数据中心网络中加入非以太网的无线链路连接来提高数据中心网络的性能得到了越来越多的推广。受无线广播的启发，即处于数据源节点的传输范围内的节点能同时收到数据，由此提出了一种在数据中心网络中实现组播的方式。

在实现本发明过程中，发明人发现现有的组播机制应用到数据中心网络中至少存在以下不足：

1）在现有的有线数据中心网络中，直接使用组播方式进行传播容易遭受网络拥塞和链路传输失败，组播组的状态也很难实现。

2）而将现有的在其他类型的无线网络中进行的组播机制的研究直接引入无线数据中心网络则不能保证所有的组播节点能够接收到所有的有效数据，而且传统的直接使用无线广播实现无线组播的方式则不能实现多跳传播。

另一方面，原有的无线组播也存在一些问题需要解决：

1）尽管在数据中心网络中，所有的服务器和路由器都集中在一个比较小的范围内，但当某个设备开始通过无线信道广播数据的时候，依然可能存在不在其传输范围内的设备。需要通过中继和多跳的方式使得所有目的节点都能接收到组播数据。

2）无线信道的差异性，使得不同的接收节点接收到数据的丢包率不同，从而可能使得无线组播的性能受到最差信道的限制。通过适当的技术，充分利用较好的信道进行传输，提升无线组播的性能。

3）现有的无线协议支持多种不同的传输速率，不同的传输速率对应不同的传输范围，传输速率较大时，传输范围可能比较小，相反，传输速率小时传输范围可能比较大。需要适当选择不同的传输速率，提升无线组播的性能。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种数据中心的无线组播方法，通过在数据中心网络机架路由器上添加全向天线，实现组播数据在机架间通过无线链路传播，在机架内通过原有的有线链路进行传输的方式，充分利用无线广播一到多传播的优势，实现无线数据中心网络组播，从而充分利用数据中心网络设备集中的特点，提升数据中心组播的性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种数据中心的无线组播方法，在数据中心网络机架顶层路由器上添加全向天线，使得机架间的组播数据通过无线信道进行传输，机架内部服务器之间的组播数据传输通过原有的有线链路进行传输。

所述组播数据在数据中心网络中依次按以下步骤实现传输：