基于立方体结构的数据中心网络拓扑构造及路由设计方法技术

本发明专利技术涉及数据中心网络拓扑结构技术领域，具体涉及一种基于立方体结构的数据中心网络拓扑构造及路由设计方法，包括：先确定数据中心网络的各个网络单元的网络规模，然后将网络单元内每个机架上方的无线收发装置部署为立方体单元，接着获得各个网络单元内每个机架的相对坐标和每个无线收发装置的相对高度，并将各个网络单元内每个无线收发装置划分为顶点结点、面内结点及体内结点，根据CaF特征设计相应的VEPL路由算法，完成CaF三维分层结构在数据中心的实际部署。本发明专利技术克服了无线数据中心网络仍存在的连通性差、应对各种数据中心部署环境的灵活性差以及路由路径较大的缺陷，可以应用于构造无线数据中心网络拓扑结构领域。以应用于构造无线数据中心网络拓扑结构领域。以应用于构造无线数据中心网络拓扑结构领域。

【技术实现步骤摘要】
基于立方体结构的数据中心网络拓扑构造及路由设计方法


[0001]本专利技术涉及数据中心网络拓扑结构
，具体涉及一种基于立方体结构的数据中心网络拓扑构造及路由设计方法。

技术介绍

[0002]随着云计算和大数据技术的日益发展，越来越多的应用需要得到数据中心的支持。因此，为了满足数据中心的可扩展性、吞吐量及带宽等特性要求，对传统有线数据中心的网络拓扑结构进行设计分析，但是传统有线数据中心存在部署困难、布线复杂以及成本高等问题，不利于发挥出数据中心的性能表现。为了克服传统有线数据中心存在的缺陷，推出了无线数据中心网络，但该现有无线数据中心网络仍存在连通性差、不能灵活应对各种数据中心的部署环境以及路由路径较长等问题。

技术实现思路

[0003]为了解决上述现有数据中心网络存在的连通性差、不能灵活应对各种数据中心的部署环境以及路由路径较长的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于立方体结构的数据中心网络拓扑构造及路由设计方法。
[0004]本专利技术提供了一种基于立方体结构的数据中心网络拓扑构造及路由设计方法，包括以下步骤：
[0005]根据数据中心网络的行间距和预设网络单元尺寸，确定每个网络单元内的行机架数量，根据数据中心网络的列间距和预设网络单元尺寸，确定每个网络单元内的列机架数量，基于每个网络单元内的行机架数量和列机架数量，确定中心机架的位置，基于中心机架的位置删除每个网络单元内的中心机架；
[0006]根据每个网络单元内各个机架的坐标、数据中心网络的行间距、列间距、行机架数量以及列机架数量，确定每个网络单元内各个机架的相对坐标；
[0007]根据数据中心网络对应的预设毫米波的最大传输距离和预设网络单元尺寸，确定天线号角被部署的最大高度，根据每个网络单元内各个机架的无线收发装置距离机架顶部的层数序号、网络总层数以及天线号角被部署的最大高度，确定无线收发装置距离机架顶部各层的相对高度；
[0008]根据每个网络单元内的各个无线收发装置、行机架数量、列机架数量以及每个网络单元内所有机架上方的无线收发装置的分层部署，所述分层部署为立方体单元，构建每个网络单元内各个无线收发装置在立方体中的位置，基于在立方体中的位置将每个网络单元内各个无线收发装置划分为顶点结点、面内结点以及体内结点；
[0009]根据CaF特征设计相应的VEPL路由算法，所述VEPL路由算法包含顶点路由算法和面内路由算法。
[0010]进一步地，所述每个网络单元内的行机架数量的计算公式为：
[0011][0012]其中，m0为每个网络单元内的行机架数量，p为数据中心网络的行间距，a为预设网络单元尺寸，为对向下取整；
[0013]所述每个网络单元内的列机架数量的计算公式为：
[0014][0015]其中，n0为每个网络单元内的列机架数量，q为数据中心网络的列间距，a为预设网络单元尺寸，为对向下取整。
[0016]进一步地，基于每个网络单元内的行机架数量和列机架数量，确定中心机架的位置，包括：
[0017]计算行机架数量与数值2的比值，将该比值作为中心机架的横坐标，并计算列机架数量与数值2的比值，将该比值作为中心机架的列坐标，基于中心机架的横坐标和列坐标确定中心机架的位置。
[0018]进一步地，根据每个网络单元内各个机架的坐标、数据中心网络的行间距、列间距、行机架数量以及列机架数量，确定每个网络单元内各个机架的相对坐标，包括：
[0019]根据每个网络单元内各个机架的横坐标、数据中心网络的行间距以及行机架数量，确定每个网络单元内各个机架的相对横坐标，所述各个机架的相对横坐标的计算公式为：
[0020]x＝p(i
‑
1)％(m0‑
1)
[0021]其中，x为每个网络单元内各个机架的相对横坐标，p为数据中心网络的行间距，i为每个网络单元内各个机架的横坐标，m0为每个网络单元内的行机架数量，％为求余数，p(i
‑
1)％(m0‑
1)为求p(i
‑
1)与(m0‑
1)的比值余数，p(i
‑
1)和(m0‑
1)均为整数；
[0022]根据每个网络单元内各个机架的纵坐标、数据中心网络的列间距以及列机架数量，确定每个网络单元内各个机架的相对纵坐标，所述各个机架的相对纵坐标的计算公式为：
[0023]y＝q(j
‑
1)％(n0‑
1)
[0024]其中，y为每个网络单元内各个机架的相对纵坐标，q为数据中心网络的列间距，j为每个网络单元内各个机架的纵坐标，n0为每个网络单元内的列机架数量，％为求余数，q(j
‑
1)％(n0‑
1)为求q(j
‑
1)与(n0‑
1)的比值的余数，q(j
‑
1)和(n0‑
1)均为整数。
[0025]进一步地，根据数据中心网络对应的预设毫米波的最大传输距离和预设网络单元尺寸，确定天线号角被部署的最大高度，包括：
[0026]计算预设毫米波的最大传输距离的平方和预设网络单元尺寸的平方，进而计算预设网络单元尺寸的平方与数值2的乘积，使预设毫米波的最大传输距离的平方减去预设网络单元尺寸的平方与数值2的乘积，确定差值，对差值开平方，将开平方后的数值作为天线号角被部署的最大高度。
[0027]进一步地，根据每个网络单元内各个机架的无线收发装置距离机架顶部的层数序号、网络总层数以及天线号角被部署的最大高度，确定无线收发装置距离机架顶部各层的
相对高度，包括：
[0028]将无线收发装置距离机架顶部的任意一个层数序号与数值1的差值作为比值的分子，将网络总层数与数值1的差值作为比值的分母，计算比值与天线号角被部署的最大高度的乘积，将乘积作为无线收发装置距离该层数序号对应的机架顶部层的相对高度。
[0029]进一步地，根据CaF特征设计相应的VEPL路由算法，包括：
[0030]先使用顶点路由算法，源结点将无线信号传递到离终点最近的顶点结点，若顶点结点处于被占用状态或故障状态，则使用面内路由算法转发到离终点最近的面内结点，再通过顶点路由算法选择下一跳，当最后转发的结点距离终点为一跳时，直接转发，所述最后转发的结点为顶点结点或面内结点。
[0031]本专利技术具有如下有益效果：
[0032]本专利技术提出了一种基于立方体结构的数据中心网络拓扑构造及路由设计方法，该方法利用60GHz无线通信技术，克服了基于电缆或光线连接的传统有线数据中心，存在的部署困难、布线复杂以及容易产生热结点的不足，有利于保证高数据传输速率，提升数据中心的性能表现；将60GHz毫米波的无线收发装置放在机架顶端可以避免信号阻断，且结点之间直接建立无线连接可以使网络具备较大的平均点度，提高了网络连通性，有效缩短了发送结点和接收结点之间的路由路径长度；构建CaF三维网络结构的单元和整体，使相邻单元具有公共顶点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于立方体结构的数据中心网络拓扑构造及路由设计方法，其特征在于，包括以下步骤：根据数据中心网络的行间距和预设网络单元尺寸，确定每个网络单元内的行机架数量，根据数据中心网络的列间距和预设网络单元尺寸，确定每个网络单元内的列机架数量，基于每个网络单元内的行机架数量和列机架数量，确定中心机架的位置，基于中心机架的位置删除每个网络单元内的中心机架；根据每个网络单元内各个机架的坐标、数据中心网络的行间距、列间距、行机架数量以及列机架数量，确定每个网络单元内各个机架的相对坐标；根据数据中心网络对应的预设毫米波的最大传输距离和预设网络单元尺寸，确定天线号角被部署的最大高度，根据每个网络单元内各个机架的无线收发装置距离机架顶部的层数序号、网络总层数以及天线号角被部署的最大高度，确定无线收发装置距离机架顶部各层的相对高度；根据每个网络单元内的各个无线收发装置、行机架数量、列机架数量以及每个网络单元内所有机架上方的无线收发装置的分层部署，所述分层部署为立方体单元，构建每个网络单元内各个无线收发装置在立方体中的位置，基于在立方体中的位置将每个网络单元内各个无线收发装置划分为顶点结点、面内结点以及体内结点；根据CaF特征设计相应的VEPL路由算法，所述VEPL路由算法包含顶点路由算法和面内路由算法。2.根据权利要求1所述的一种基于立方体结构的数据中心网络拓扑构造及路由设计方法，其特征在于，所述每个网络单元内的行机架数量的计算公式为：其中，m0为每个网络单元内的行机架数量，p为数据中心网络的行间距，a为预设网络单元尺寸，为对向下取整；所述每个网络单元内的列机架数量的计算公式为：其中，n0为每个网络单元内的列机架数量，q为数据中心网络的列间距，a为预设网络单元尺寸，为对向下取整。3.根据权利要求2所述的一种基于立方体结构的数据中心网络拓扑构造及路由设计方法，其特征在于，基于每个网络单元内的行机架数量和列机架数量，确定中心机架的位置，包括：计算行机架数量与数值2的比值，将该比值作为中心机架的横坐标，并计算列机架数量与数值2的比值，将该比值作为中心机架的列坐标，基于中心机架的横坐标和列坐标确定中心机架的位置。4.根据权利要求1所述的一种基于立方体结构的数据中心网络拓扑构造及路由设计方法，其特征在于，根据每个网络单元内各个机架的坐标、数据中心网络的行间距、列间距、行
机架数量以及列机架数量，确定每个网络单元内各个机架的相对坐标，包括：根据每个网络单元内各个机架的横坐标、数据中心网络的行间距以及行机架数量，确定每个网络单元内各个机架的相对横坐标，所述各个机架的相对横坐标的计算公式为：x＝p(i
‑
1)％(m0‑
1)其中，x为每个网络单...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜晓玉，李杰，杨洋，杜莹，韩志杰，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：