[发明专利]一种数据中心网络中故障快速定位的方法

说明书

本发明涉及一种数据中心网络中故障快速定位的方法，包括：对数据中心网络拓扑中每一条链路定义始端发射器和终端监测器,对链路上经过的每一个点都需要满足其出度向量的电压和大于入度向量的电压和，也就是电压约束；加入监测成本约束，根据监测轨迹,对每一条链路生成对应的二进制编码，该二进制编码的位数等于拓扑中所有的监测轨迹条数；将得到的二进制编码转换成对应的十进制报警码，并保证报警码的唯一性；当某条链路发生故障，根据监测器收到的带有唯一性报警码的报警信号可以实现准确快速的定位故障位置。

技术领域

本发明涉及一种数据中心网络中故障快速定位的方法。

背景技术

随着云服务用户数和服务内容的快速增长，数据中心的规模也越来越大，所包含的服务器数量呈指数增长趋势，数据交换量也以超线性的方式增长。在一个数据中心内部，光纤通信技术被用于将大量的交换器和服务器连接起来，为数据中心的大容量、高性能、可扩展、可生存服务提供了有效的解决方案。但是由于光纤很容易受到破坏，一旦网络中的光纤链路遭到破坏就会中断这条链路上所有的业务。数据中心光网络采用并行方式传输数据，且传输速率相当高，因此即便只有一根光纤链路遭到破坏，都会导致大量服务中断和数据丢失。例如，假设一根光纤包含80个波长通道，每个波长通道传输速率是40Gbps，那么一根光纤被损坏将导致3.2Tbps的数据丢失。因此快速定位网络故障变得非常重要，只有快速检测定位到发生故障的光纤链路，各层的路由协议才能及时地调整路由，把传输到故障链路的数据通过其他链路进行传输，从而及时地恢复网络服务。故障的监测和定位需要的时间越短，就能越快地恢复中断的数据传输，所导致的损失就会越小。

近年来，在数据中心网络单链路故障定位上的研究上研究人员提出了用监测环的设计方法来减少所需的监测器数量。监测环的设计是在物理层实现的，它分为简单类监测环和复杂类监测环。简单类监测环的设计比较简单，运用每个节点只经过一次的简单环路来监测，但这种方法所需监测器的数量很大，接近O(|E|)。复杂类监测环将数据中心的链路故障定位问题转化为在一定约束条件下对数据中心网络中的光纤链路进行二进制编码的问题，极大地减少了监测器的数量，接近O(log2|E|)，但这两种方法都受到环形监测结构的限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以实现数据中心网络中故障快速定位的方法。该方法基于一种新的监测结构，不仅能够让数据中心网络中的光监测信道自由地进行路由选择，还考虑了监测器成本、所需要的监测光波成本和系统故障管理开销之间的有效折衷，进而实现数据中心监测资源最优化，准确快速地定位故障链路，从而减少数据丢失和服务中断。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种数据中心网络中故障快速定位的方法，包括如下步骤：

S1：对数据中心网络拓扑中每一条链路t_j，定义始端发射器T，终端监测器R,为t_j上每一个定向矢量u→v定义一个正电压代表定向矢量u→v在链路t_j上且对链路t_j上经过的每一个点除了终端R,都需要满足其出度向量的电压和大于入度向量的电压和，也就是电压约束，该约束能够保证在进行ILP时能够快速地找到网络拓扑中所有的单链路；

S2：加入监测成本约束，根据监测轨迹,对每一条链路生成对应的二进制编码，实现步骤为：

S21:为保证成本满足最低监测要求建立监测器成本和监测带宽成本之间的如下的折中关系:

监测成本＝γ×监测器个数+监测波长总数；

其中，γ决定监测器成本和监测带宽成本之间的权重，根据监测成本的折中关系进一步约束网络拓扑中找到的所有监测轨迹；

S22：对每一条链路，如果监测轨迹t_j经过该链路，则记为1，否则记为0，通过标记监测轨迹是否经过链路可以得到一个二进制编码，该二进制编码的位数等于拓扑中所有的监测轨迹条数；