專利名稱：一種基于光分組交換的對等式云網絡裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及通信技術領域。具體涉及，涉及一種基于光分組交換的對等式云網絡裝置，以云計算、光分組交換等技術為支撐，該系統可適用于下一代互聯網體系與高性能超級計算機系統中。
技術背景 過去若干年內，隨著以Internet為主的信息網絡日益發展，網絡中的用戶數量與站點數目急劇增長，IP業務、高速、大容量實時數據、視頻、交互式應用及共享需求在迅速增長，對帶寬的需求也急劇增加，傳統的集中式網絡中服務器的存儲空間和處理能力往往成為最終制約網絡發展的瓶頸。在技術領域中，計算資源卻跟不上各種應用的需求，為了滿足科學研究的需要，需要一批基于高性能超級計算機的大型應用系統。光纖通信技術的發展使帶寬資源的壓力減小，可以滿足網絡與超級計算機應用系統對帶寬增長的要求，然而網絡和超級計算機應用系統的整體壓力依然存在，存在的問題是目前的網絡架構與超級計算機應用系統架構無法充分發揮出交換性能的優勢，主要集中在內部節點間的交換效率低、時延大、阻塞率高。在許多科學研究的計算應用項目中，尤其是在細粒度計算應用中，其最終性能很大程度是由系統的通信能力所決定，而非計算節點本身的計算能力限制，這也使得對于超級計算機系統內聯架構設計有著更高的要求。如果只簡單使用傳統的的互連架構，是很難達到高擴展、高帶寬、低延遲的目標的。目前的網絡架構與超級計算機應用系統架構有平面結構2D torus與如圖I、圖2所示的非平面結構3D torus、超立方體架構(Hypercuber)。其中平面結構遠遠不及非平面結構的性能，而非平面結構也存在擴展性差和效率問題。3D-TOTUS與超立方體架構只能應用于低負載的環境中，不能應付高負荷的通信業務流量。
實用新型內容本實用新型目的在于克服上述已有技術不足，提出了一種基于光分組交換的對等式架構云網絡系統，可用于下一代互聯網與高性能超級計算機系統，可以將多個計算系統子云系統互連成為一個更大規模的超級計算系統。該系統中的子云系統直接連接，每個子云系統具有輸入與輸出端口，以實現數據流的輸入與輸出，繼而組成整個網絡系統。該結構不僅有利于下一代互聯網體系與超級計算機的發展，便于系統設計，而且具有減少通信延時，提高通信效率，增強網絡互連，提高交換效率，擴展交換容量，網絡負載均衡，容錯能力加強和良好的路徑多樣性；同時還有著高靈活性、可擴展性，更高的通信帶寬、通信性能、系統可靠性、穩定性、容錯率，用于全局操作、遠程通信時可提升通信效率與應用效率，有效減小網絡半徑。同時在擴充網絡架構或系統架構時，可有效地減緩網絡半徑的增加，降低長程通信的延遲，從而保證了更大規模網絡或系統的更高擴展性與可用性，克服超級計算機內聯網絡性能被限制在通信能力與效率的問題。實現本發現的技術方案是，[0007]—種基于光分組交換的對等式云網絡裝置,包括m個子云系統,該系統為一種多維互連系統，其中子云系統與鄰近子云系統使用光纖鏈路直接相連，組成m維立體網絡系統，每個子云系統都具有輸入、輸出與控制處理功能；[0008]其中，每個子云系統處于周圍相鄰的η個子云系統的體心，而且與周圍相鄰的η個子云系統直接相連，每條連線都是雙向的通信鏈路，其中Lm條鏈路用于進行用戶業務數據通信，Ln條鏈路用于控制通信與冗余通信保護；當以通信功能為主時，Lm在總鏈路中所占比例為大于50%，Ln在總鏈路中所占比例為小于50% ;當以控制處理功能為王時，Lm在總鏈路中所占比例為小于50%，Ln在總鏈路中所占比例為大于50%;當通信功能與控制處理功能處于對等地位時，Lm與Ln在總鏈路中所占比例均為50%。以(kl, k2, k3, ···, kn)表示每處子云系統的坐標，kn代表k維軸處坐標；kl = x代表橫軸，k2 = y代表縱軸，k3 = z代表豎軸，以此類推，其中η和m都為大于I的自然數。進行網絡系統擴展時，按照子云系統處于鄰近子云系統體心，并且與鄰近子云系統直接相連的規則進行立體系統延展，其中子云系統與鄰近子云系統的連接關系如下(kl, k2，k3，…，kn)坐標數值變化范圍在正負I內的子云系統相互連接。 系統中的每個子云系統都同時具有通信與控制處理功能，并且可以根據自身的情況進行優化，在特定時段以通信功能或者控制處理功能為主，或者兩樣功能處于對等地位。本實用新型具有以下優勢I、鄰近子云系統間直接相連，具有更小的網絡直徑、平均距離，時延低，網絡吞吐率高，內部鏈路不易擁塞，便于立體擴展。2、由于子云系統輸入輸出端口有多條路徑，所以進行數據交換時具有良好的容錯能力，同時又可以提供不同的轉發路徑與區分服務。3、子云系統具有高可擴展性和容錯能力，可實現高性能計算該系統將計算資源構建成一個立體云網絡系統，相對于集中式資源管理，這種體系結構具有更強的可擴展性與容錯能力，并且能夠提高系統資源的利用率，增大計算任務的吞吐率，減少計算應用的響應時間，進而實現應用的高性能計算。4、提供可靠和高效的數據傳輸服務對每一個數據請求，分別使用消息信道與數據信道傳輸控制命令和數據流。這種傳輸機制將控制命令傳輸與數據流傳輸分離，能夠處理多任務的并發傳輸請求，并對單個任務的傳輸實現容錯控制；高效的數據流處理提高了系統的實時性和可靠性。5、子云系統的存在，使得網絡平均距離減小，縮短分組轉發時延，而且便于實現組播。
圖I為傳統三維環繞網絡架構。圖2為傳統超立方體架構。圖3為本實用新型的對等云網絡系統。
具體實施方式
實施例I[0022]參照圖3，—種基于光分組交換的對等式云網絡裝置,包括m個子云系統,該系統為一種多維互連系統，其中子云系統與鄰近子云系統使用光纖鏈路直接相連，組成m維立體網絡系統，每個子云系統都具有輸入、輸出與控制處理功能；其中，每個子云系統處于周圍相鄰的n個子云系統的體心，而且與周圍相鄰的n個子云系統直接相連，每條連線都是雙向的通信鏈路，其中Lm條鏈路用于進行用戶業務數據通信，Ln條鏈路用于控制通信與冗余通信保護；當以通信功能為主時，Lm在總鏈路中所占比例為大于50*%，Ln在總鏈路中所 占比例為小于50% ;當以控制處理功能為王時，Lm在總鏈路中所占比例為小于50%，Ln在總鏈路中所占比例為大于50%;當通信功能與控制處理功能處于對等地位時，Lm與Ln在總鏈路中所占比例均為50%。以(kl, k2, k3,…，kn)表示每處子云系統的坐標，kn代表k維軸處坐標；kl = x代表橫軸，k2 = y代表縱軸，k3 = z代表豎軸，以此類推，其中n和m都為大于I的自然數。進行網絡系統擴展時，按照子云系統處于鄰近子云系統體心，并且與鄰近子云系統直接相連的規則進行立體系統延展，其中子云系統與鄰近子云系統的連接關系如下(kl, k2，k3，…，kn)坐標數值變化范圍在正負I內的子云系統相互連接。系統中的每個子云系統都同時具有通信與控制處理功能，并且可以根據自身的情況進行優化，在特定時段以通信功能或者控制處理功能為主，或者兩樣功能處于對等地位。以三維坐標系為例，當kn = 3時，即為三維坐標系，kl = X代表橫軸，k2 = y代表縱軸，k3 = z代表豎軸。以三維系統為例，分別取(X，Y，Z)代表某節點，(XE, Ye, Ze)代表鄰近節點，則此節點X與鄰近節點Xe之間的的連接關系，使用如下數學關系表示滿足Xe =X±l、Ye = Y±1和Ze = Z±1的直接相連。中間的子云系統處于相鄰的26個子云系統的體心，則此子云系統與相鄰的26子云系統直接相連，每條連線都是雙向的通信鏈路，其中Lm條鏈路用于進行用戶業務數據通信，Ln條鏈路用于控制通信與冗余通信保護，Lm ^ Ln,Lm+Ln = 26。以此類推，可以延展到k維系統中，每個子云系統都處于相鄰n個子云系統的體心，而且與此n個相鄰子云系統直接相連。實施例2可以將處于不同位置，不同區域的不同行業的子云系統，組成本實用新型提出的基于光分組交換的對等式云網絡系統，以(kl,k2,k3, kn)表不每個子云系統處的的坐標，每個子云系統直接相連，使用光纖鏈路雙向通信。其中節點與鄰近節點的連接關系，使用如下數學關系表示(kl，k2，k3，…，kn)數值變化范圍在正負I內的節點相互直接相連。
權利要求1.一種基于光分組交換的對等式云網絡裝置，其特征在于包括m個子云系統，該系統為一種多維互連系統，其中子云系統與鄰近子云系統使用光纖鏈路直接相連，組成m維立體網絡系統，每個子云系統都具有輸入、輸出與控制處理功能； 其中，每個子云系統處于周圍相鄰的η個子云系統的體心，而且與周圍相鄰的η個子云系統直接相連，每條連線都是雙向的通信鏈路，其中Lm條鏈路用于進行用戶業務數據通信，Ln條鏈路用于控制通信與冗余通信保護；當以通信功能為主時，Lm在總鏈路中所占比例為大于50%，Ln在總鏈路中所占比例為小于50% ;當以控制處理功能為主時，Lm在總鏈路中所占比例為小于50%，Ln在總鏈路中所占比例為大于50% ;當通信功能與控制處理功能處于對等地位時,Lm與Ln在總鏈路中所占比例均為50%,以(kl, k2, k3,…，kn)表示每處子云系統的坐標，kn代表k維軸處坐標；kl=x代表橫軸，k2=y代表縱軸，k3=z代表豎軸，以此類推，其中η和m都為大于I的自然數。
2.根據權利要求I所述的一種基于光分組交換的對等式云網絡裝置，其特征在于進行網絡系統擴展時，按照子云系統處于鄰近子云系統體心，并且與鄰近子云系統直接相連的規則進行立體系統延展，其中子云系統與鄰近子云系統的連接關系如下(kl，k2, k3,…,kn)坐標數值變化范圍在正負I內的子云系統相互連接。
3.根據權利要求I所述的一種基于光分組交換的對等式云網絡裝置，其特征在于系統中的每個子云系統都同時具有通信與控制處理功能，并且可以根據自身的情況進行優化，在特定時段以通信功能或者控制處理功能為主，或者兩樣功能處于對等地位。
專利摘要本實用新型提出了一種基于光分組交換的對等式云網絡裝置，該系統以3D-Torus和超立方網絡架構為基礎，該系統中的子云系統用光纖鏈路直接連接，繼而組成一個大的對等云網絡系統，可以將多個計算系統節點作為子云系統互連成為一個更大規模的高性能超級計算系統。該系統中子云系統直接連接，每個子云系統具有輸入與輸出端口，以實現數據流的輸入與輸出，繼而組成整個網絡系統。本實用新型不僅可以靈活調配業務，節約網絡資源，結構靈活、層次清晰，可擴展性強，而且具有更高的通信帶寬、通信性能、系統穩定性、容錯率，用于全局操作、遠程通信時可提升了通信效率與應用效率，降低長程通信的延遲，從而保證了更大規模網絡或系統的更高擴展性與可用性。
文檔編號H04L29/08GK202364262SQ201120515689
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月12日 優先權日2011年12月12日
發明者孫小菡, 張福鼎 申請人:東南大學