申请/专利权人：清华大学深圳国际研究生院

申请日：2022-06-10

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN115086185B

主分类号：H04L41/142

分类号：H04L41/142;H04L47/10;H04L45/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2022.10.11#实质审查的生效;2022.09.20#公开

摘要：本发明公开了一种数据中心网络系统，包括机架及设置在机架内的一台或多台服务器，每台服务器有多个网络端口，机架内服务器的连接方式符合度直径问题最优解，即保证节点数和度数的最佳连接方式，其中直径代表网络的最大跳数，也就是时延性能；节点的度代表服务器的网络端口数量。本发明优化了传输性能，支持更高的吞吐和时延要求，更小的直径，更少的平均跳数，更大的链路带宽，达成高吞吐低时延的数据中心网络需求。

主权项：1.一种数据传输方法，应用于数据中心网络系统，所述数据中心网络系统包括机架及设置在机架内的一台或多台服务器，每台服务器有多个网络端口，其特征在于：机架内服务器的连接方式符合度直径问题最优解，即保证节点数和度数的最佳连接方式，其中直径代表网络的最大跳数，也就是时延性能；节点的度代表服务器的网络端口数量；机架间采用基于拓展图的连接方式，每个节点都连接其余所有节点中的一部分，所有节点连在一起则通过多跳实现连通；机架的数量为m，线路交换机的数量为n，每个线路交换机相当于是一个m*m维的置换矩阵，随机地给m*m维的全1矩阵分解为m个m*m维的置换矩阵，然后将这m个矩阵分为[m]+1组，每组n或n-1个，每组矩阵组合都保证任意两个机架之间可连通，使每个线路交换机的拓扑连接在[m]或[m]+1个连接中切换，当m为n的倍数时，周期为[m]个时隙；当m不是n的倍数时，周期为[m]+1个时隙，每个时隙包含n个置换矩阵，确保遍历全部的置换矩阵，每个周期中任意两个机架间都存在至少一个一跳直连的机会，且任意时刻任意两个机架都存在线路相互连通，从而为大流等待直连一跳直接发送和小流随时多跳发送提供条件；机架内调度方法采用集中调度式，具体做法如下：在机架中心位置设置一个仲裁器，每次服务器产生发流的需求向仲裁器申请，所述仲裁器以固定的粒度对服务器何时发送、发送多少数据做出调度；仲裁器中维护一个矩阵，矩阵的行数是机架内拓扑的直径，矩阵的列数是机架内服务器的数量，每一行代表一个时隙的情况，记录各节点是否处于空闲状态；仲裁器中还维护两个优先级队列，一个是较高优先级，一个是较低优先级，并交替优先调度两个队列中的流，如果仲裁器的调度结果是全网仅能跑一条流，那么下一个时隙仅传送一条流;机架内全部流量调度过程都由仲裁器精确计算，保证无冲突，经过网卡转发和线路交换机;机架内流量传输包括如下步骤：T1.向仲裁器发送请求包，包含流的源和目的信息；T2.仲裁器接收请求包，确认这条流是发往机架内的服务器，如果不是，则认为这条流的目的是一个连接交换机的服务器；T3.仲裁器根据拓扑的性质计算出源与目的之间的最短路径以及几条较短路径；T4.仲裁器维护流量需求的优先级队列，共有两条队列，如果是前往连接交换机的服务器，则该流量需求进入较高优先级的队列，反之进入较低优先级的队列；T5.仲裁器维护当前以及之后几个时隙的节点任务状态，更新记录节点情况的矩阵，删除矩阵的第一行，增加矩阵的最后一行，内容是全部空闲；T6.在矩阵上用贪心算法为各条流分配资源；T7.从前往后遍历优先级队列；T8.如果这条流的路径全部空闲，则将矩阵的对应项改为忙碌，并将这条流在优先级队列中删除，然后生成并发送调度包；T9.再遍历一次；T10.如果这条流的路径上一开始的若干跳空闲，则将矩阵的对应项改为忙碌，并将这条流调整至较高优先级队列的队头，然后生成并发送调度包；T11.仲裁器将调度结果发送控制包广播给机架内的所有机器；T12.源服务器以及路径上的其他服务器均严格按照调度包进行转发；T13.流量到达目的服务器；对于跨机架的大流传输，包括如下步骤：G1.得出最近的和目的机架直连机会是何时，经由哪个服务器，并将这个服务器作为第一阶段转发的目的；G2.向仲裁器发出请求，并携带目的信息——应到哪个连接交换机的仲裁器；G3.仲裁器依照机架内的流量调度方法，将其转发至对应的服务器内；G4.等待对应的线路交换机拓扑切换完毕，立刻发流；G5.接受的机架再完成一个机架内流量的调度过程，将其转发至目的服务器；G6.流量到达目的服务器；对于跨机架的小流传输，包括如下步骤：J1.向仲裁器发出请求，完成一个机架内流量的调度过程，将其转发至任一连接交换机的服务器；J2.规划路径，经过多跳转发至目的机架，每次都完成一个机架内的流量调度过程；J3.流量到达目的服务器。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 清华大学深圳国际研究生院 一种数据中心网络系统及数据中心传输方法

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