网络设备管理及节能方法及其资源管理装置、路由节能装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种网络设备管理及节能方法及其资源管理装置、路由节能装置,包括将网络设备分为独立且覆盖全网的不相交组、与其他组有共用设备并覆盖全网的相交组及若干零散设备组成且不能覆盖全网的附属组，将各网络设备组进行统一排序，以组为单位进行全局节能路由算法，依据网络流量及网络容量之间的关系，按照各组的排序顺序确定工作的网络设备组及休眠的网络设备组.本发明专利技术在掌握数据中心原始网络结构的基础上对整个数据中心网络设备进行网络资源的重组，并在随后的算法中以组为单位，大大降低了算法复杂度，提高了实用性；避免了设备工作时间不均与频繁启动等问题，也解决了因设备休眠唤醒而可能导致的网络震荡的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网络设备
，具体来说，涉及一种网络设备管理及节能方法及其资源管理装置、路由节能装置。
技术介绍
当前数据中心网络设备冗余度高，实际使用效率低，空闲网络设备导致数据中心网络能耗居高不下，Elastic tree是数据中心网络节能的典型，存在算法复杂度高，无法得出最优路径以及对设备休眠和唤醒策略缺乏研究的问题。学术研究将网络节能策略分为网络级节能策略和设备级节能策略。其中，设备级节能策略主要针对具体的网络基础设施，通过降低每个硬件设备自身的能耗来达到总体的节能目标，主要包括新型硬件设计技术、设备休眠技术等等。网络级节能策略根据网络形态的不同，又分为针对广域网、局域网以及数据中心网络的节能策略。数据中心的网络节能策略主要是通过设计节能路由机制，设法提高网络整体利用率，，并以减少或去除闲置设备为手段来达到节能的目的。比较具有代表性的网络级节能策略主要以ElasticTree为典型，它是一个全网范围内的能耗优化方案，通过连续不断地监控数据中心网络流量，挑选出能够满足性能和容错需求的最小网络子集，然后尽可能多地关闭不需要的链路和交换机以实现节能。Formal Model、Greedy Bin-Packing和Topology-aware Heuristic是ElasticTree所采用的三种MST方法。但其算法复杂度高，消耗时间过长，工作效率低下，网络设备休眠的不确定性大，网络震荡的风险高等。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种网络设备管理及节能方法及其资源管理装置、路由节能装置，旨在提高网络利用率，实现数据中心网络节能。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种网络设备管理及节能方法，包括以下步骤：网络初始化分组步骤：将网络设备分为独立且覆盖全网的不相交组、与其他组有共用设备并覆盖全网的相交组及若干零散设备组成且不能覆盖全网的附属组，网络初始化分组步骤仅保留一个不相交组正常工作，其他的设备处于休眠状态；排序及工作步骤：将各网络设备组进行统一排序，以组为单位进行全局节能路由算法，依据网络流量及网络容量之间的关系，按照各组的排序顺序确定工作的网络设备组及休眠的网络设备组；对不工作的网络设备组采取休眠的策略，其中，休眠及工作的网络设备组其状态均以队列的形式进行存储，遵循FIFO原则。优选地，网络初始化分组步骤包括：首先遍历数据中心网络中所有交换机，并按层级找出顶层及底层交换机的信息，顶层包括独立顶层交换机，将顶层有互联关系的交换机视为一个虚拟的独立顶层交换机，然后以所有底层交换机为基础根据其向上传输的端口依次遍历第二层交换机并标记，若出现有多个底层交换机接连到同一个二层交换机时，则继续以此方法遍历第三层并标记，直至所有的下层交换机都能找出上层交换机并与之相连，并最终连接至独立的顶层交换机或虚拟的独立顶层交换机，将所有找出的相连交换机进行统一编组，组号为A且组内所有交换机都标记为a，标记过后的交换机在未找出所有不相交组前不再参与后面的遍历，剩下的交换机按分组方法继续寻找具有与同一独立顶层交换机或虚拟的独立顶层交换机相连接的交换机，并依次区别标记为组B,组C……，相应的组内交换机标记为b、c……，直至找出所有不相交组交换机；最后遍历剩余的交换机，当出现部分交换机满足之前条件但只能与已生成的交换机组共用部分交换机才能达到覆盖全网的目的，且共用部分交换机少于新出现交换机总数的一半时，将该部分交换机与共用的交换机进行编组时，组号以先前标记的组别字母和新标记的组别字母两字母组合标记，组内共用的交换机标记为两个字母的小写，非共用的交换机按照新标记的组别字母的小写标记，最底层交换机不参与多重标记分组；以此类推，直至独立顶层交换机或虚拟的独立顶层交换机被全部标记，在所有分组完成后仍剩余的未标记的交换机统归为附属组。优选地，首先将所有不相交组依次排序组成一个队列，然后相交组的排序遵循紧附于其相交的组的后面的规则，附属组不列入排序，但附属组内的交换机优先级最高，且具有共用性质的附属交换机在工作时将以相交组的性质进行排序并且其优先级高于相交组。优选地，所述工作步骤包括：网络初始化时，仅以第一个网络设备组，即不相交组集合中的第一个不相交组进行工作，并启动节能路由算法，节能路由算法主要根据当前数据中心总数据流量与当前工作的网络设备总容量的关系展开，当总的数据流量不超过当前总设备容量的最大阈值时，则保持当前设备的工作状态；当超过该最大阈值时，则依据设备组的排序，首先唤醒附属组内优先级高的交换机作为当前工作组的补充，并即时计算当前流量与容量的关系比，若仍超过规定最大阈值，则依据网络设备组的排序唤醒下一组的部分网络设备，若所需唤醒设备数量超出该组设备一半时，则将该组全部唤醒，并以此按组排序顺序往下类推；若当前数据中心数据流量小于当前网络设备总容量的最小阈值时，则依据组的排序，将第一个网络设备组承载的数据流迁移至最后的完整的网络设备组，并将第一个网络设备组所有交换机进行休眠，所述第一个网络设备组中休眠的交换机包括仅附属于该组的交换机，但不包括与其他组共用的交换机，并即时计算当前数据中心数据流量与当前网络设备总容量的关系比，若仍小于规定最小阈值，则继续迁移第二个网络设备组的流量并将第二个网络设备组进行休眠，并以此类推。一种用于上述网络设备管理及节能方法的网络资源管理装置，包括计算模块、分组模块、排序模块及初始化模块；所述计算模块用于基于网络中所有交换机并找出顶层及底层交换机，并遍历计算符合分组条件的交换机，并将计算结果传输于分组模块；所述分组模块用于将数据中心网络中所有交换机进行分组标记，并将分组标记的结果传输于排序模块；所述排序模块用于将分组模块所分的网络设备组进行排序，并将排序后的网络设备组传输于初始化模块；所述初始化模块可依据用户自定义的初始工作状态进行或仅保留第一个网络设备组正常工作，其他的设备处于休眠状态。一种用于上述网络设备管理及节能方法的网络路由节能装置，包括计算模块、节能路由模块、休眠模块及唤醒模块；所述计算模块用于计算当前输入的网络数据总量D及当前总的网络设备的容量C，并将计算结果传输于节能路由模块；所述节能路由模块用于节能路由算法的计算，并将计算结果传输于休眠模块或唤醒模块；所述休眠模块依据节能路由的结果及网络分组排序的原则使工作中的网络设备组置于休眠状态；所述唤醒模块依据节能路由的结果及网络分组排序的原则将休眠中的网络设备组置于工作状态。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：1、本专利技术以SDN为基础，在掌握数据中心原始网络结构的基础上对整个数据中心网络设备进行网络资源的重组；2、本专利技术首先将网络设备进行分组，所有组的集合为整个数据中心网络拓扑，并在随后的算法中以组为单位，大大降低了算法复杂度，提高了实用性；3、本专利技术以对数据中心网络的集中控制为基础，将数据中心网络传输选路的问题化零为整转化为网络资源的管理问题，不再局限于单位路径的选择，而是根据网络流量的需求配以相应的网络资源来完成网络传输的目的；4、本专利技术对设备休眠与唤醒的机制进行了深入研究与设计，对网络设备进行分组分批次有序的休眠与唤醒，避免了设备工作时间不均与频繁启动等问题，也解决了因设备休眠唤醒而可能导致的网络震荡的问题。下面结合具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网络设备管理及节能方法，其特征在于，包括以下步骤：网络初始化分组步骤：将网络设备分为独立且覆盖全网的不相交组、与其他组有共用设备并覆盖全网的相交组及若干零散设备组成且不能覆盖全网的附属组，网络初始化分组步骤仅保留一个不相交组正常工作，其他的设备处于休眠状态；排序及工作步骤：将各网络设备组进行统一排序，以组为单位进行全局节能路由算法，依据网络流量及网络容量之间的关系，按照各组的排序顺序确定工作的网络设备组及休眠的网络设备组；对不工作的网络设备组采取休眠的策略，其中，休眠及工作的网络设备组其状态均以队列的形式进行存储，遵循FIFO原则。

【技术特征摘要】
1.一种网络设备管理及节能方法，其特征在于，包括以下步骤：网络初始化分组步骤：将网络设备分为独立且覆盖全网的不相交组、与其他组有共用设备并覆盖全网的相交组及若干零散设备组成且不能覆盖全网的附属组，网络初始化分组步骤仅保留一个不相交组正常工作，其他的设备处于休眠状态；排序及工作步骤：将各网络设备组进行统一排序，以组为单位进行全局节能路由算法，依据网络流量及网络容量之间的关系，按照各组的排序顺序确定工作的网络设备组及休眠的网络设备组；对不工作的网络设备组采取休眠的策略，其中，休眠及工作的网络设备组其状态均以队列的形式进行存储，遵循FIFO原则。2.根据权利要求1所述网络设备管理及节能方法，其特征在于，网络初始化分组步骤包括：首先遍历数据中心网络中所有交换机，并按层级找出顶层及底层交换机的信息，顶层包括独立顶层交换机，将顶层有互联关系的交换机视为一个虚拟的独立顶层交换机，然后以所有底层交换机为基础根据其向上传输的端口依次遍历第二层交换机并标记，若出现有多个底层交换机接连到同一个二层交换机时，则继续以此方法遍历第三层并标记，直至所有的下层交换机都能找出上层交换机并与之相连，并最终连接至独立的顶层交换机或虚拟的独立顶层交换机，将所有找出的相连交换机进行统一编组，组号为A且组内所有交换机都标记为a，标记过后的交换机在未找出所有不相交组前不再参与后面的遍历，剩下的交换机按分组方法继续寻找具有与同一独立顶层交换机或虚拟的独立顶层交换机相连接的交换机，并依次区别标记为组B,组C……，相应的组内交换机标记为b、c……，直至找出所有不相交组交换机；最后遍历剩余的交换机，当出现部分交换机满足之前条件但只能与已生成的交换机组共用部分交换机才能达到覆盖全网的目的，且共用部分交换机少于新出现交换机总数的一半时，将该部分交换机与共用的交换机进行编组时，组号以先前标记的组别字母和新标记的组别字母两字母组合标记，组内共用的交换机标记为两个字母的小写，非共用的交换机按照新标记的组别字母的小写标记，最底层交换机不参与多重标记分组；以此类推，直至独立顶层交换机或虚拟的独立顶层交换机被全部标记，在所有分组完成后仍剩余的未标记的交换机统归为附属组。3.根据权利要求2所述网络设备管理及节能方法，其特征在于，所述排序步骤包括：首先将所有不相交组依次排序组成一个队列，然后相交组的排序遵循紧附于其相交的组的后面的规则，附属组不列入排序，但附属组内的交换机优先级最高，且具有共用性质的附属交换机在工作时将以相交组的...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱龙，张沪寅，汪思思，周天瑛，王菁，
申请(专利权)人：武汉大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44