[发明专利]在分布式直接互连网络中路由分组的方法

说明书

本发明提供一种用于跨越具有低延迟、增加的吞吐量和业务分发的环形或高基数拓扑路由数据分组以避免热点发展的方法和设备。公开了一种在分布式直接互连网络中从源节点向目的地节点路由分组的方法，该方法包括以下步骤：发现所有节点和关联端口；更新数据库以包括网络拓扑中的所述节点和端口；计算从每个节点上的每个输出端口到所述拓扑中的每个其它节点的最短路径；在所述源节点的输出端口处将每个分组分段成微片；随着所述微片被分段，使用虫孔交换来沿着从所述源节点上的每个输出端口到所述目的地节点的最短路径分发所述微片，由此所述分组沿着所述网络拓扑中的替换的最大不相交路由被分发；以及在所述目的地节点处对所述分组进行重组和重排序，使得所述分组符合它们的原始次序/形式。

本申请是2015年2月13日提交的中国专利申请号为201580019119.6的题为“在分布式直接互连网络中路由分组的方法”的专利申请的分案。

技术领域

本发明涉及用于数据中心和云数据中心服务器互连的计算机网络。特别地，本发明涉及用于在诸如“蜻蜓”布线结构的环形(torus)或高基数拓扑上实现的直接互连网络中路由分组的方法。

背景技术

术语数据中心(DC)通常是指用来容纳全部通过大量的结构化电缆线路互连的大型计算机系统(常常被包含在容纳装置的机架上)及其关联组件的设施。云数据中心(CDC)是用来是指类似地存储实体的数据的大型的通常为备用设施的术语。

网络交换机是链接网络设备以用于通信/处理目的的计算机联网装置。换句话说，交换机是能够从连接到其上的任何设备接收消息并且将该消息发送到特定设备的电信设备，该特定设备是该消息将要被中继到的设备。网络交换机也通常被称为处理并路由数据的多端口网桥。这里，通过端口，我们是指交换机与它附连到的计算机/服务器/CPU之间的接口(用于电缆或插头的出口)。

现今，DC和CDC通常使用一组二层交换机来实现数据中心联网。二层交换机在第2层(数据链路层)处处理并路由数据，所述数据链路层是在同一局域网上的节点(例如，服务器)或广域网中的相邻节点之间传送数据的协议层。然而，要解决的关键问题是如何构建大容量计算机网络，其能够承载包含非常大数目的端口(数千个)的非常大的聚合带宽(数千TB)、需要最小结构和空间(即，使对于用于容纳具有卡片机架的大量机柜的大房间的需要最小化)并且是容易地可扩展的以及可以有助于使功耗最小化。

传统的网络拓扑实施例是基于按照如图1中所示的层次树结构而组织的完全独立的交换机。核心交换机2是具有非常大的交换容量的甚高速低计数端口。第二层使用聚合交换机4(具有大数目的端口的中等容量交换机)来实现，然而第三层使用较低速度、大端口计数(例如，四十/四十八)、低容量边缘交换机6来实现。通常边缘交换机是层2，然而聚合端口是层2和/或层3，并且核心交换机通常是层3。这个实施例在所提供的示例中在最多六跳链路(上至核心交换机2的三跳以及下至目的地服务器8的三跳)中提供任何服务器8到任何服务器连接性。出于冗余可靠性目的这样的层次结构也通常是重复的。例如，参考图1，在没有重复的情况下如果最右边的边缘交换机6出故障，则不存在到最右边的服务器8的连接性。至少，核心交换机2是重复的，因为核心交换机2的故障将产生总数据中心连接性故障。由于显然的原因，这个方法在解决将来CDC的挑战时具有显著的局限性。例如，因为每个交换机是完全自备式的，所以这增加复杂性、显著的楼层空间利用、易于人为错误的复杂电缆线路以及人工交换机配置/提供以及增加的能量成本。