用于多个服务器间的数据传输系统、数据接口装置及数据传输方法

摘要

本发明公开了一种用于多个服务器间的数据传输系统、数据接口装置及数据传输方法，属于网络通信领域。所述数据传输系统包括：数据接口装置。用于接收来自服务器的数据流，并根据所述数据流产生转发请求，所述转发请求中包括所述数据流的目标地址；控制器装置，用于根据所述转发请求产生转发配置信号；全光交换矩阵，用于根据所述转发配置信号配置两个数据接口装置之间的光交换路径以转发所述数据流至所述目标地址指向的服务器，所述两个数据接口装置分别为与所述数据流的来源服务器和所述目标地址指向的服务器相连的数据接口装置。该数据传输系统具有较高的兼容性、可以实现任一个服务器到另一个服务器之间的零跳可达和较低的组网成本。

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络领域，特别涉及一种用于多个服务器间的数据传输系统、数据接 口装置及数据传输方法。

背景技术

随着云计算的迅速发展及普及，数据中心作为计算和存储的载体，其设计和部署方式成 为了学术界及工业界研究的重点。

数据中心通常都包括有多台服务器和设置于各台服务器之间的数据传输系统。传统的数 据中心大多采用包括核心层和接入层的两层树形结构或者包括核心层、汇聚层和接入层的三 层树形结构。这类树形结构存在较多缺点：一方面，采用两层或者三层的多层叠加架构存在 核心交换设备成本较高、多跳设备间的业务时延较大、灵活性受限等缺点；另一方面，传统 的数据中心大多采用以太网传输技术，数据传输的吞吐率比较有限；再一方面；传统的数据 中心没有统一的控制和管理平面，无法站在全网拓扑的角度考虑数据流的调度。

随着数据中心承载的业务规模越来越大，数据中心本身面临着服务器数量增加、带宽资 源需求增大及要求更低的业务时延等挑战。为了满足用户对数据中心的更高要求，现有技术 中已经存在多种可以用于数据中心中的新型数据传输架构。比如现有技术中的一种新型数据 传输系统将传统数据中心中的三层网络结构简化为一层网络架构。该数据传输系统具体包括 三个部分：节点部分、互连部分和引导器部分。其中，节点部分为该数据传输系统中的分布 式决策引擎，用于连接服务器，以便将服务器接入该数据传输系统中传输数据，其本身可以 作为以太网路由器使用；互连部分为该数据传输系统中的高速传输设备，用于将各个节点部 分的数据直接互连传输；引导器部分为该数据传输系统中的控制部分，提供一个公共窗口以 便将所有设备作为一个设备来控制。该数据传输系统的主要特点是通过多个节点部分形成了 所有端口间互联的分布式数据平面，实现了任一个节点到另一个节点之间的一跳可达。

但是，第一，该数据传输系统的三个组成部分都必须使用同一系列的配套设备，组网过 程不支持不同厂商出品的不同产品，也即该数据传输系统的兼容性较差；第二，该数据传输 系统虽然能够实现任一个节点到另一个节点之间的一跳可达，但是仍然无法满足一些情况下 对数据传输速度的需求；第三，应用该数据中心时的组网成本较高。

发明内容

为了使得数据传输系统能够具有较高的兼容性、实现任一个服务器到另一个服务器之间 的零跳可达和较低的组网成本，本发明实施例提供了用于多个服务器间的数据传输系统、数 据接口装置及数据传输方法。所述技术方案如下：

根据本发明的一个方面，本发明实施例提供一种用于多个服务器间的数据传输系统，所 述系统包括：

设置于每台服务器端的数据接口装置、与所述数据接口装置相连的控制器装置、和分别 与所述数据接口装置和控制器装置相连的全光交换矩阵；

所述数据接口装置，用于接收来自服务器的数据流，并根据所述数据流产生转发请求， 所述转发请求中包括所述数据流的目标地址；

所述控制器装置，用于根据所述转发请求产生转发配置信号；

所述全光交换矩阵，用于根据所述转发配置信号配置两个数据接口装置之间的光交换路 径以转发所述数据流至所述目标地址指向的服务器，所述两个数据接口装置分别为与所述数 据流的来源服务器和所述目标地址指向的服务器相连的数据接口装置。

根据本发明的另一方面，本发明实施例还提供一种数据接口装置，所述装置包括：

数据流接收模块，用于接收来自与其相连服务器的数据流；

数据标识模块，用于根据所述数据流产生对应的流标识信息；

转发调度模块，用于根据所述流标识信息产生所述转发请求，所述转发请求中包括所述 数据流的目标地址；

控制信号收发模块，用于向所述控制器装置发送所述转发请求，并接收所述转发请求的 确认信号；

数据收发模块，用于根据所述转发请求的确认信号将所述数据流转化为光信号并发送至 所述全光交换矩阵。

根据本发明的再一方面，本发明实施例还提供一种数据传输方法，所述方法包括：

接收一服务器的数据流；

根据所述数据流产生对应的流标识信息；

根据所述流标识信息产生转发请求，所述转发请求中包括所述数据流的目标地址；

向控制器装置发送所述转发请求以便所述控制器装置产生控制逻辑，并接收所述控制器 装置产生控制逻辑后反馈的所述转发请求的确认信号；

根据所述转发请求的确认信号将所述数据流转化为光信号并发送至全光交换矩阵，以便 所述全光交换矩阵根据所述控制逻辑转发所述数据流。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

第一，通过数据接口装置将服务器与仅用于控制管理的控制器装置和仅用于光交换的 全光交换矩阵相连，实现了控制与转发两个过程的分离，增加了数据传输系统的部署灵活性， 解决了不同类型产品的兼容性问题；

第二，通过采用数据接口装置和全光交换矩阵，实现了任一个服务器到另一个服务器之 间的零跳可达，增加了网络吞吐率，降低了传输时延；

第三，数据接口装置可以采用数据卡实现，使得数据接口装置的成本相当低廉，有效地 降低了该数据传输系统的组网成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附 图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域 普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的用于多个服务器间的数据传输系统的结构方框图；

图2是本发明实施例一提供的数据接口装置的结构方框图；

图3是本发明实施例一提供的控制器装置的结构方框图；

图4是本发明实施例一提供的全光交换矩阵的结构方框图；

图5是本发明实施例二提供的数据接口装置的结构方框图；

图6是本发明实施例三提供的控制器装置的结构方框图；

图7是本发明实施四提供的数据传输方法的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进 一步地详细描述。

实施例一

请参考图1，其示出了本发明实施例一提供的用于多个服务器间的数据传输系统的结构 方框图，该数据传输系统包括设置于每台服务器10端的数据接口装置110、与数据接口装置 110相连的控制器装置120、和分别与数据接口装置110和控制器装置120相连的全光交换矩 阵130。

数据接口装置110用于接收来自服务器10的数据流，并根据接收到的数据流产生转发请 求，该转发请求中可以包括数据流的来源地址、目标地址、数据量大小等信息。在具体实现 时，数据接口装置110可以实现为一块数据卡，该数据卡可以通过PCI Express总线接口与 服务器10相连，该数据卡还可以通过以太网接口与控制装置120相连，也可以通过光信号接 口与全光交换矩阵130相连。

控制器装置120用于根据数据接口装置110发送的转发请求产生转发配置信号。具体地 将，该控制器装置120可以根据数据接口装置110发送的转发请求中的数据流的来源地址、 目标地址、数据量大小等信息，结合全光交换矩阵130的当前状态信息，产生用于控制全光 交换矩阵130的转发配置信号。

全光交换矩阵130用于根据控制器装置120产生的转发配置信号配置两个数据接口装置 110之间的光交换路径以转发数据流至目标地址指向的服务器，这两个数据接口装置分别为 与数据流的来源服务器和目标地址指向的服务器相连的数据接口装置。全光交换矩阵130是 一种直接将光信号从一个输入端口传输到另一个输出端口之间的光交换网络，内部存在多个 光开关可以形成任意两个端口之间的光交换路径。

请结合参考图2，其示出了本发明实施例一提供的数据接口装置的结构方框图。该数据 接口装置110包括数据流接收模块111、数据标识模块112、转发调度模块113、控制信号收 发模块114和数据收发模块115。

数据流接收模块111用于接收来自与其相连服务器的数据流。由于每个数据接口装置110 都与一个服务器10相连，所以数据流接收模块111可以接收来自与其相连服务器的数据流， 该数据流接收模块111可以采用PCI Express总线接口及相关协议实现。

数据标识模块112用于根据数据流接收模块111接收到的数据流产生对应的流标识信息。 流标识信息通常根据数据流的来源地址、目标地址和数据大小等信息产生。

转发调度模块113用于根据流标识信息产生转发请求，该转发请求中至少包括数据流的 目标地址，该转发请求还可以包括数据流的来源地址和数据大小等信息。

控制信号收发模块114用于向控制器装置120发送转发调度模块113产生的转发请求， 以便于控制器装置120可以根据转发请求内的信息产生用于控制全光交换矩阵130的转发配 置信号。控制信号收发模块114还用于接收转发请求的确认信号，转发请求的确认信号是由 控制器装置120控制全光交换矩阵130完成光交换路径配置后产生的信号，用于表示全光交 换矩阵130中的光交换路径已经就绪，数据接口装置110可以开始转发数据流。

数据收发模块115用于根据控制信号收发模块114接收到的转发请求的确认信号将数据 流转化为光信号并发送至全光交换矩阵。当控制信号收发模块114接收到的转发请求的确认 信号后，数据收发模块115将数据流转化为光信号并发送至全光交换矩阵130。

请继续结合参考图3，其示出了本发明实施例一提供的控制器装置的结构方框图。该控 制器装置120包括转发请求接收模块121、配置信号生成模块122、第一配置信号收发模块 123和转发确认信号发送模块124。

转发请求接收模块121用于接收数据接口装置110发送的转发请求，该转发请求中通常 包括有待传输数据流的目标地址。

配置信号生成模块122用于根据转发请求接收模块121接收到的转发请求产生转发配置 信号。该转发配置信号可以根据转发请求内的信息和全光交换矩阵130的当前状态产生，主 要用于控制全光交换矩阵130形成由数据流的来源地址通往目标地址之间的光交换路径。

第一配置信号收发模块123用于向全光交换矩阵130发送转发配置信号，以便全光交换 矩阵130根据该转发配置信号配置其内部各个光开关以形成相应的光交换路径。第一配置信 号收发模块123还用于接受转发配置信号的确认信号，该转发配置信号的确认信号由全光交 换矩阵130在完成配置过程后产生，用于表示全光交换矩阵130中的光交换路径已经就绪。

转发确认信号发送模块124用于根据第一配置信号收发模块123接收到的转发配置信号 的确认信号向数据接口装置110发送转发请求的确认信号，以便数据接口装置110利用已经 就绪的全光交换矩阵转发数据流。

请继续结合参考图4，其示出了本发明实施例一提供的全光交换矩阵的结构方框图。该 全光交换矩阵130包括第二配置信号收发模块131和若干个光开关132。

第二配置信号收发模块131用于接收来自控制器装置120的转发配置信号。

若干个光开关132用于根据第二配置信号收发模块131接收到的转发配置信号配置两个 数据接口装置110之间的光交换路径，这两个数据接口装置110分别为与待传输数据流的来 源服务器和目标地址指向的服务器相连的数据接口装置。在具体的实施例中，光开关132可 以是基于SOA(Semiconductor Optical Amplifier，半导体光放大器)的光交换开关阵列， 各个数据接口装置110之间的光开关132可以采用交叉开关矩阵方式连接，以实现K级服务 器之间全互联。并且在两个数据接口装置110之间的光交换路径形成后，可以实现两个数据 接口装置110之间保持直接相连，作为数据流传输的直连通道。

第二配置信号收发模块131还用于在光开关132配置完成时向控制器装置120发送转发 配置信号的确认信号，用于表示相关的光交换路径已经就绪。

综上所述，本发明实施例一提供的数据传输系统通过数据接口装置将服务器分别与仅用 于控制管理的控制器装置和仅用于光交换的全光交换矩阵相连，实现了控制与转发两个过程 的分离，增加了数据传输系统的部署灵活性，解决了不同类型产品的兼容性问题。另一方面， 通过采用与服务器直接相连的数据接口装置作为全光交换矩阵的输入输出装置，实现了任一 个服务器到另一个服务器之间的零跳可达，增加了网络吞吐率，降低了传输时延。再一方面， 数据接口装置可以采用数据卡实现，使得数据接口装置的成本相当低廉，有效地降低了该数 据传输系统的组网成本。

实施例二

请参考图5，其示出了本发明实施例二提供的数据接口装置的结构方框图。该数据接口 装置包括数据流接收模块510、数据标识模块520、转发调度模块530、控制信号收发模块540 和数据收发模块550。

数据流接收模块510用于接收来自与其相连服务器的数据流。由于每个数据接口装置都 与一个服务器相连，所以数据流接收模块520可以接收来自与其相连服务器的数据流，该数 据流接收模块510可以采用PCI Express总线接口及相关协议实现。

数据标识模块520用于根据数据流接收模块510接收到的数据流产生对应的流标识信息。 流标识信息通常根据数据流的来源地址、目标地址和数据大小等信息产生。

转发调度模块530用于根据流标识信息产生转发请求，转发请求中至少包括数据流的目 标地址。具体地将，转发调度模块530可以包括分片重组单元532、数据存储单元534和转 发调度单元536。分片重组单元532用于将数据流分片为若干个数据流片段，比如采用分片 重组方式对数据流进行分片；数据存储单元534用于存储分片重组单元532产生的数据流片 段，比如采用队列存储方式存储各个数据流片段；转发调度单元536用于根据数据存储单元 534存储的数据流片段的流标识信息产生转发请求，转发请求中可以包括数据流片段的来源 地址、目标地址和流片段大小信息。

控制信号收发模块540用于向控制器装置发送转发调度模块530产生的转发请求，以便 于控制器装置可以根据转发请求内的信息产生用于控制全光交换矩阵的转发配置信号。控制 信号收发模块540还用于接收转发请求的确认信号，转发请求的确认信号是由控制器装置控 制全光交换矩阵完成光交换路径配置后产生的信号，用于表示全光交换矩阵中的光交换路径 已经就绪，数据接口装置可以开始转发数据流。在具体的实施例中，控制信号收发模块640 可以通过以太网传输接口与控制器装置交互。

数据收发模块550用于根据转发请求的确认信号将数据流转化为光信号并发送至全光交 换矩阵。具体地讲，数据收发模块550可以包括光电转换单元552和数据收发单元554。其 中，光电转换单元552用于在控制信号收发模块540接收到转发请求的确认信号之后，将数 据存储单元534存储的数据流片段从电信号转化为光信号；数据收发单元554用于将数据流 片段的光信号发送至全光交换矩阵。换句话说，控制信号收发模块540在接收到转发请求的 确认信号之后，可以将该转发请求的确认信号交由转发调度单元536处理，转发调度单元536 根据转发请求的确认信号通知数据存储单元534将队列中对应的数据流片段发送给光电转换 单元552，光电转换单元552将数据存储单元534存储的数据流片段从电信号转化为光信号； 数据收发单元554用于将数据流片段的光信号发送至全光交换矩阵。

易于思及的，数据接口装置不仅用于向全光交换矩阵发送数据流，也用于从全光交换矩 阵接收目标地址为其自身所属服务器的数据流。具体地讲：

数据收发单元554还用于接收来自全光交换矩阵的数据流，该数据流的目标地址为与本 数据接口装置相连的服务器，该数据流可以包括若干个数据流片段的光信号。

光电转换单元552还用于将数据收发单元554接收到的数据流片段从光信号转换为电信 号。

数据存储单元534还用于缓存光电转换单元552转换后的数据流片段的电信号。

分片重组单元532还用于将数据存储单元534中缓存的数据流片段重组为数据流。

数据流接收模块510还用于将分片重组单元532重组后的数据流发送给服务器。

此接收过程基本为前述发送过程的逆过程，具体细节不再一一赘述。

综上所述，本发明实施例二提供的数据接口装置将服务器分别与仅用于控制管理的控制 器装置和仅用于光交换的全光交换矩阵相连，实现了控制与转发两个过程的分离，增加了数 据传输系统的部署灵活性，解决了不同类型产品的兼容性问题。

实施例三

为了增强该数据传输系统的部署灵活性，控制器装置也可以采用分布式控制逻辑。该分 布式控制逻辑可以由至少两个、甚至多个控制器装置组成，每个控制器装置可以与若干个数 据接口装置相连，每个控制器装置之间互相也相连。请参考图6，其示出了本发明实施例三 中提供的控制器装置的结构方框图。该控制器装置600可以包括转发请求接收模块610、配 置信号生成模块620、第一配置信号收发模块630和转发确认信号发送模块640。

转发请求接收模块610用于接收数据接口装置发送的转发请求，该转发请求中通常包括 有待传输数据流的来源地址、目标地址和数据量大小等信息。

配置信号生成模块620用于根据转发请求接收模块610接收到的转发请求产生转发配置 信号。具体地讲，配置信号生成模块620可以包括矩阵信息存储单元622、配置信号生成单 元624和状态信息同步单元626。其中，矩阵信息存储单元622用于存储全光交换矩阵的状 态信息，比如全光交换矩阵中的各个光开关的开关信息；配置信号生成单元624用于根据转 发请求接收模块610接收到的转发请求和矩阵信息存储单元622存储的全光交换矩阵的状态 信息产生转发配置信号，比如，可以根据转发请求中的数据流的来源地址和目标地址，以及 当前全光交换矩阵中的各个光开关的开关状态，产生用于形成来源地址和目标地址之间的光 交换路径的转发配置信号。由于每个控制器装置中存储的全光交换矩阵的状态信息可能会不 同，状态信息同步单元626可以每隔预定时间间隔与配合其它控制器装置600中的状态信息 同步单元626配合，同步各个矩阵信息存储单元622中存储的全光交换矩阵的状态信息。

第一配置信号收发模块630用于向全光交换矩阵发送转发配置信号，以便全光交换矩阵 根据该转发配置信号配置其内部各个光开关以形成相应的光交换路径。第一配置信号收发模 块630还用于接受转发配置信号的确认信号，该转发配置信号的确认信号由全光交换矩阵在 完成配置过程后产生，用于表示全光交换矩阵中的光交换路径已经就绪。

转发确认信号发送模块640用于根据第一配置信号收发模块630接收到的转发配置信号 的确认信号向数据接口装置发送转发请求的确认信号，以便数据接口装置利用已经就绪的全 光交换矩阵转发数据流。

综上所述，本实施例三提供的分布式的控制逻辑可以进一步地增加数据传输系统的部署 灵活性，解决了不同类型产品的兼容性问题。

实施例四

请参考图7，其示出了本发明实施例四提供的数据传输方法的方法流程图。该数据传输 方法可以用于前述数据传输系统的数据接口装置中，该数据传输方法包括：

步骤701，接收一服务器的数据流；

数据接口装置可以接收与其相连服务器的数据流。

步骤702，根据接收到的数据流产生对应的流标识信息；

数据接口装置根据接收到的数据流产生对应的流标识信息。

步骤703，根据流标识信息产生转发请求，转发请求中包括数据流的目标地址；

数据接口装置可以将数据流分片为若干个数据流片段；数据接口装置存储数据流片段； 数据接口装置可以根据数据流片段的流标识信息产生转发请求，转发请求中可以包括数据流 片段的来源地址、目标地址和流片段大小信息。

步骤704，向控制器装置发送转发请求以便控制器装置产生控制逻辑，并接收控制器装 置产生控制逻辑后反馈的转发请求的确认信号；

数据接口装置可以向控制器装置发送转发请求以便控制器装置产生控制逻辑，并接收控 制器装置产生控制逻辑后反馈的转发请求的确认信号。

步骤705，根据转发请求的确认信号将数据流转化为光信号并发送至全光交换矩阵，以 便全光交换矩阵根据控制逻辑转发数据流。

数据接口装置根据转发请求的确认信号将数据流片段从电信号转化为光信号，然后数据 接口装置可以发送数据流片段的光信号发送至全光交换矩阵，以便全光交换矩阵根据控制器 装置产生的控制逻辑转发数据流。

综上所述，本发明实施例四提供的数据传输方法将有关控制的信号和有关数据流的信号 分别交由控制器装置和全光交换矩阵处理，实现了控制与转发两个过程的分离，增加了数据 传输系统的部署灵活性，解决了不同类型产品的兼容性问题。

需要说明的是：上述实施例提供的数据接口装置在实施例二描述时，仅以上述各功能模 块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完 成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另 外，上述实施例提供的数据接口装置装置与数据传输方法实施例属于同一构思，其具体实现 过程详见方法实施例，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成， 也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中， 上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之 内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。