[发明专利]一种动态链路故障保护方法

说明书

本发明涉及一种动态链路故障保护方法，包括：交换机在工作中一定时间内会积累流量矩阵，通过适应算法重配置矩阵：构建网络拓扑，由于拓扑中存在交换机，当交换机的配置发生改变时，网络拓扑也发生改变；预置环是提前在网络拓扑中预留一条环形链路，从J组环集中可以找到所在网络拓扑中最大的预置环的数量为J；采用斥环法，从J组环集中找到J个预置环；给每个预置环分配合适带宽，满足链路的完全保护，并且最小化预置环的总代价，采用整数线性规划可得到预置环；采用斥环法，寻求相应合适的预置环，所有网络拓扑的预置环形成一个集合称为形成网络规划调度方案。

技术领域

本发明涉及一种动态链路保护方法，可在高性能计算支撑平台下适用。

背景技术

在高性能计算平台中，数据规模庞大，系统功耗高。采用光纤代替传统电缆是未来技术发展的主要方向。然而如果计算平台中光纤链路故障，由于光纤传输效率极高，即使是极短的时间内也会造成大量数据的丢失，所以在高性能计算平台中设计一种在网络链路发生故障时，快速高效找到替代路径的保护措施是十分必要的。通过这种保护措施，使网络具备一定的自我修复能力，可以减少故障所造成的经济损失及社会影响。

将高性能计算支撑平台下的设备/服务器看作节点、链路看作边，构建一个网络拓扑。高性能计算平台中最适合的链路保护措施是预置环，利用空闲资源预先设定环形通道实现对高性能计算平台中链路的快速保护。高性能平台中存在TOR的布线方式，即每个服务器机柜的上端部署1-2台两台接入交换机，由于交换机的配置是会更改的，每种配置对应一种网络拓扑，如果对每种拓扑都预置环占用资源，那么会造成资源被过多占用的情况。因此需要考虑一种针对每个拓扑都有对应的预置环，且在该预置环生效时，其他预置环所占用的资源都被释放，这种动态的调用使网络利用率增高，传输更加灵活。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态、高效的链路保护方案。通过配置矩阵、环定义、预置环、斥环法构建约束，可以快速、高效的得出最合适当前网络拓扑的一批预置环，从而对链路进行动态保护。本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种动态链路故障保护方法，包括以下步骤：

(1)交换机在工作中一定时间内会积累一个N×N的流量矩阵C(T)，其最大总行数不超过T，即在一段时间内交换机i入口到j出口所积累的流量对应于流量矩阵中的c_ij；根据对流量矩阵进行分解，分解成多个时隙以及相对应的交换机重配置所形成的配置矩阵，设为取底符号，表示不超过x的整数中最大的一个，为取顶符号，表示不小于x的整数中最小的一个，通过下面的适应算法重配置配置矩阵：

(a)计算重配置数量δ为重配置开销，即对λN下取整，若令N_s＝N+1；

(b)构建一个N×N的矩阵Q＝{q_ij}满足

和

(c)从Q中构造一个双边多重图G_Q，Q的行和列转换为G_Q中的左右两个顶点A、B，每个入口q_ij∈Q转变为q_ij边缘链接顶点i∈A和j∈A，找到G_Q的最小边缘渲染，至少得到N_S-N个着色，这样在同一个顶点上的边事件有不同的着色，让每个顶点都依次分别进行着色；

(d)对于G_Q的边缘着色中特定的着色，通过在P_n中设置相应的入口为1，其他入口为0，来构造来自于该着色边缘的配置P_n；所以设置权重为重复(d)对于每一个G_Q中的边缘着色构造其对应的配置；

(e)找到任何N个不重叠的配置P_n,n∈{N_s-N+1,...,N_s}，并为每个N配置设置相应的权重能够得到至少N_s个重配置和相应的权重；