在DCell网络的构建过程中,低层网络是基本的构建单元, n n n个服务器来毗连一个具有 n n n个端口的交换机,每个DCell中的服务器有1个端口毗连到交换机,称为0层端口,毗连到0层端口和交换机的链路称为0层链路。每个低层网络中的每台服务器分别与其他每个低层网络中的某台服务器相连,因此,构建高层次网络时,需要的低层网络的个数等于每个低层网络中的服务器个数加1,其拓扑结构如图所示。如果将每个低层网络看成一个虚节点,则高层DCell网络是由若干个低层DCell网络构成的完全图。DCell拓扑的上风是网络可扩展性好,但其拓扑的层数受限于服务器的端口数。
FiConn是一个递归定义的结构,高层FiConn由一些低层FiConn构建,Li等人将 k k k层FiConn标识为FiConn k _k k。第0层是基本的构建单元, n n n个服务器毗连一个具有 n n n个端口的交换机,每个FiConn中的服务器有1个端口毗连到第0层,如果服务器的备用端口没有毗连到其他服务器,则称其为备用端口。
在举行层次化网络互连的过程中,每个低层FiConn网络中备用端口空闲的一半服务器会与其他相同层次的FiConn网络中备用端口空闲的服务器毗连,构建高层次的FiConn网络。即如果一个FiConn k _k k中共有 b b b个服务器拥有可用备用端口,那么在每个FiConn k _k k中, b b b个服务器中的 b b b/2个拥有备用端口的服务器使用其备用端口毗连到其他FiConn k _k k,这 b b b/2个被选择的服务器称为 k k k层服务器, k k k层服务器上被选择的端口称为 k k k层端口,毗连 k k k层端口的链路称为 k k k层链路。与Dcell类似,如果将FiConn看成一个假造服务器,那么高层次的FiConn网络是由若于个低层次的FiConn网络构成的一个完全图。该拓扑方案的优点是不需要对服务器和交换机的硬件做任何修改,但每个FiConn对外毗连的链路仍旧有限,这使用FiConn的容错性较弱,且其路径长度较大,路由效率不高。
BCube使用交换机构建层次化网络,网络中主要包括服务器和交换机两种组件。BCube采用了递归的构建方法,拓扑结构如图所示。BCube第0层就是将 n n n个服务器毗连到一个 n n n端口的交换机,然后通过若干台交换机将多个低层BCube网络互连起来,其中每个高层交换机与每个低层BCube网络都相连。 n n n=4,BCube第1层由4个BCube 0 _0 0和4个4端口交换机构成。更一般的环境是,BCube k _k k由 n n n个BCube k − 1 _{k-1} k−1和 n k n^k nk个 n n n端口交换机组成。每个BCube k _k k中的服务器有 k k k+1个端口,标记为level0到levelk。因此,一个BCube k _k k有 N = n k + 1 N=n^{k+1} N=nk+1个服务器和 k k k+1层交换机,每一层有 n k n^k nk个 n n n端口交换机。
BCube主要为集装箱规模的数据中央设计,采用的服务器为中央的体系结构充实利用了服务器和平常交换机的转发功能,在支持大量服务器的同时低落了构建本钱,成为了数据中央网络的重要研究方向。其最大上风是链路资源非常丰富,提供了负载均衡, 不会出现明显的瓶颈链路,当发生服务器或者交换机失效时,BCube可以做到性能的优雅下降,从而维持了服务的可用性。但BCube服务器间存在 k k k+1条路径,在探测过程会造成较大的通信和计算开销,同时BCube要求每个服务器都要有 k k k+1个端口,这使得目前的很多现有服务器难以符合其要求,需要举行升级改造。
MDCube使用BCube中交换机的高速接口来互连多个BCube集装箱。为了支持数百个集装箱,它使用光纤作为高速链路,每个交换机将其高速接口作为其BCube集装箱的假造接口。因此,如果将每个BCube集装箱都当做一个假造节点,它将拥有多个假造接口。MDCube是一个多维的拓扑结构,它可以互连的数据中央集装箱的个数是全部维度上可容纳的数据中央个数的乘积。
(三)光交换网络