[发明专利]一种基于拥塞系数的混合数据中心网络流调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及混合通信领域，特别地，涉及一种基于拥塞系数的混合数据中心网络流调度方法。

背景技术

数据中心是在线应用和基础性服务的基础设施。成千上万的服务器和交换机通过数据中心网络(DCN，data center network)互联互通。而当前的数据中心网络包括两大主要流派，即有线数据中心和无线数据中心。有线数据中心内部服务器和交换机的组网依赖于有线链路，例如双绞线、光纤。Fat-Tree和VL2便属于这一类；无线数据中心内部的组网主要依靠无线通信链路来实现，要么将机架互联为无线网络，要么将所有服务器和交换机连接成为全无线网络结构。

有线数据中心网络存在天然的缺陷。首先，有线数据中心要么是过度超额认购即使能维持很好的网络性能却大量的成本；要么就是过度从简来降低成本却不能保证较好的网络性能。其次，扩展现有的数据中心及其困难和复杂。再次，有线数据中心需要大量的接线和维护成本。最后，大型的有线数据中心通常采用多层结构。导致的结果是两个属于不同机架的服务器，即使物理上距离非常之近也必须采用上层链路才能实现通信。

针对现有技术中有线数据中心扩展成本高与灵活性差的问题，目前尚未有有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于拥塞系数的混合数据中心网络流调度方法，能够在不改变有线数据中心的已有设备与布局的前提下建立不需要任何控制的跨机架无线连接，在小成本下大幅度扩展有线数据中心，并提升网络灵活性，同时提升了网络性能。

基于上述目的，本发明提供的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供了一种基于拥塞系数的混合数据中心网络流调度方法，包括：

确定混合数据中心网络系统中多个机架间的有线Fat-Tree结构与无线2D-Torus结构中的链接，以及任意机架对间的路由；

获取批量到达的多条待注入数据流，并为每条批量流指定一条拥塞系数之和最小的传输路径；

持续获取序列到达的多条待注入数据流，并为每条序列流指定一条拥塞系数增量之和最小的传输路径。

其中，为每条批量流指定一条拥塞系数之和最小的传输路径包括：

依次指定每条批量流，搜索其在由有线Fat-Tree结构与无线2D-Torus结构中的链接构成的所有候选路径；

分别计算出每一条链接的拥塞系数，并根据每一条链接的拥塞系数计算每一条候选路径的拥塞系数；

选取拥塞系数最小的候选路径作为指定批量流的传输路径。

并且，每条批量流只在一条候选路径上传输，链接的拥塞系数的最大值不能超过候选路径的拥塞系数，其中，链接的拥塞系数表示使用这条链接的流数量最大值，候选路径的拥塞系数表示经过这条路径的流数量最大值。

并且，搜索其在由有线Fat-Tree结构与无线2D-Torus结构中的链接构成的所有候选路径，包括k²/4条有限路径、一条无线路径与一条混合路径，其中k为无线2D-Torus结构中的pod层数量。

同时，为每条序列流指定一条拥塞系数增量之和最小的传输路径包括：

获取到达的新流与需要重传的旧流，将到达的新流与需要重传的旧流定位需要调度的序列流；

更新有线Fat-Tree结构与无线2D-Torus结构中每条链接的拥塞系数；

依次指定每条序列流，搜索其在由有线Fat-Tree结构与无线2D-Torus结构中的链接构成的所有候选路径；

分别计算出每一条链接的拥塞率，并根据每一条链接的拥塞率计算每一条候选路径的拥塞率，其中，拥塞率为拥塞系数的增量；

选取拥塞率最小的候选路径作为指定批量流的传输路径。

并且，每条序列流只在一条候选路径上传输，链接的拥塞系数的最大值不能超过候选路径的拥塞系数，其中，链接的拥塞系数表示使用这条链接的流数量最大值，候选路径的拥塞系数表示经过这条路径的流数量最大值。

另外，确定混合数据中心网络系统中任意机架对间的路由包括：

在多个机架中设置k个pod，并将每个机架都划入pod中形成k个pod层；

为每个机架按照pod层分配标识并构建pod层逻辑图；

计算起始机架所在pod到目标机架所在pod在pod层逻辑图上的路径Path_hp；