CN115053502B - 通信控制方法以及通信控制装置、存储介质 - Google Patents

通信控制方法以及通信控制装置、存储介质 Download PDF

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Abstract

为了能高可靠且低延迟地传输数据，控制各经由光网络且经由电网络连接、并且各负责一个或多个装置的第一电交换机与第二电交换机之间的通信的通信控制方法包括以下处理：(A)与从第一电交换机向第二电交换机的光路的第一设定请求关联来判定阻塞的有无；(B)在存在阻塞的情况下，执行从第一电交换机发送从第一电交换机向第二电交换机的光路的第二设定请求的第一处理、以及从第一电交换机经由电网络发送第一设定请求的包或包流的第二处理中的至少任一个处理。

Description

通信控制方法以及通信控制装置、存储介质
技术领域
本发明涉及一种控制电光混合交换机网络的通信的通信控制技术。
背景技术
第五代移动通信***(5G)、物联网(IoT：Internet of Things)的登场不断加速数据中心内的通信流量的增加。例如，预计全世界的数据中心的IP流量在2021年达到20.6泽字节，其中约75％在数据中心内处理。另一方面，当前状态的数据中心内网络由多层电交换机构建(例如非专利文献1)，大规模数据中心的功耗达数万～数十万kW。为了进一步地处理大容量且大量的通信流量，优选提高数据中心内网络的通信带宽并且降低功耗。
在当前状态的数据中心内网络中电交换机/路由器构成为分级结构，用于聚合服务器计算机、存储设备等的架顶式(ToR：Top of Rack)交换机位于下级。例如，在专利文献1中，公开了一种涉及基于当前状态的电交换机/路由器的数据中心内网络的构成、控制方法的例子。
针对这样的数据中心的需求，提出了一种并用电交换机和光交换机的电光混合交换机网络(例如非专利文献2)。在非专利文献2所记载的技术中，从服务器计算机、存储设备经由ToR交换机，将ToR交换机与位于上级的电交换机和光交换机相互连接。此外，监测经由ToR交换机的流量流或从各服务器计算机、存储设备产生的流量流，根据流的大小选择电交换机或光交换机的路径。例如，将15Mb/s以下的小容量的流分类为老鼠流(Mice Flow)，将超过15Mb/s的大容量的流分类为大象流(Elephant Flow)，用电交换机处理老鼠流，用光交换机处理大象流。与当前状态的数据中心内网络(即多层的电交换机构成)比较，电光混合交换机网络能像这样通过在光路交换大规模的流，来以低功耗处理更大容量的通信流量。此外，在能应对大规模数据中心的电光混合交换机网络中使用1000端口规模的光路交换交换机，其构成方法等也被提出(例如非专利文献3)。
然而，在电光混合交换机网络中，在无法在收发ToR交换机间设定光路的情况下存在产生阻塞，数据传输失败这一问题。若为了将该影响最小限度化，除了流量流信息以外还管理网络整体的连接信息、使用状况，则会产生控制机构复杂化并且处理延迟增加这一问题。也可以想到在产生了阻塞的情况下，将数据经由不使用的其他的ToR交换机发送至目标的接收侧ToR交换机的多跳传输，但在该情况下，复杂化的控制机构、增加的处理延迟也成为问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利8483096号
非专利文献
非专利文献1：Arjun Singh,et.al.,"Jupiter Rising:A Decade of ClosTopologies and Centralized Control in Google's Datacenter Network",Proc.ACMSIGCOMM 2015 Conference(SIGCOMM'15),pp.88-97,London,United Kingdom,Aug.2015
非专利文献2：Nathan Farrington,et.al.,"Helios:A Hybrid Electrical/Optical Switch Architecture for Modular Data Centers",Proc.ACM SIGCOMM 2010Conference(SIGCOMM'10),pp.339-350,New Delhi,India,Aug.2010
非专利文献3：Ken-ichi Sato,"Realization and Application of Large-ScaleFast Optical Circuit Switch for Data Center Networking",IEEE/OSA Journal ofLightwave Technology,Vol.36,No.7,pp.1411-1419,Apr.2018
发明内容
发明所要解决的问题
因此，作为一方面，本发明的目的在于，提供一种通信控制技术，用于实现能以低延迟传输数据的电光混合交换机网络。
用于解决问题的方案
本发明的通信控制方法是控制各经由光网络且经由电网络连接，并且各负责一个或多个装置的第一电交换机与第二电交换机之间的通信的通信控制方法。该通信控制方法包括以下处理：(A)与从第一电交换机向第二电交换机的光路的第一设定请求关联来判定阻塞的有无；(B)在存在阻塞的情况下，执行从第一电交换机发送从第一电交换机向第二电交换机的光路的第二设定请求的第一处理、以及从第一电交换机经由电网络发送第一设定请求的包或包流的第二处理中的至少任一个处理。
本发明的通信控制装置是控制各经由光网络且经由电网络连接，并且各负责一个或多个装置的第一电交换机与第二电交换机之间的通信的通信控制装置。并且，该通信控制装置与从第一电交换机向第二电交换机的光路的第一设定请求关联来判定阻塞的有无，在存在阻塞的情况下，执行将第一设定请求的重传请求向第一电交换机发送的第一处理、以及用于使从第一电交换机向第二电交换机的经由电网络的通信开始的第二处理中的任一个。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的电光混合交换机网络的构成的图。
图2是示出电交换机部的构成例的图。
图3是示出光交换机部的构成例的图。
图4是示出交换机控制部的功能构成例的图。
图5是示出交换机控制部的功能构成的详细例的图。
图6是示出用于管理光路交换交换机的输入输出端口的表格的一个例子的图。
图7是示出本发明的实施方式的电光混合交换机网络的处理序列例的图。
图8是示出本发明的实施方式的电光混合交换机网络的处理序列例的图。
图9是示出本发明的实施方式的电光混合交换机网络的处理序列例的图。
图10是示出本发明的实施方式的电光混合交换机网络的处理序列例的图。
图11是示出在计算本发明的实施方式的电光混合交换机网络的阻塞率时使用的网络模型的图。
图12是示出基于网络模型计算出的作为光路交换交换机的阻塞特性的图。
图13是示出本发明的第二实施方式的电光混合交换机网络的构成的图。
图14是示出机架构成的其他的例子的图。
图15是示出机架构成的又一例子的图。
图16是作为网络控制部的计算机装置的框构成图。
具体实施方式
[实施方式1]
图1示出本发明的实施方式的电光混合交换机网络的构成例。图1所示的电光混合交换机网络具有：机架部1、ToR交换机部2、电交换机部3、光交换机部4、交换机控制部5、缆线布线部6、用于电交换机部3的控制线路7、用于光交换机部4的控制线路8以及用于ToR交换机部2的控制线路9。该电光混合交换机网络是在下级具有ToR交换机部2，在上级具有电交换机部3和光交换机部4的多层交换机网络。以下，将下级层称为分散层，将上级层称为聚合层。需要说明的是，光交换机部4是光网络的一个例子，电交换机部3是电网络的一个例子。此外，交换机控制部5是通信控制装置的一个例子。
机架部1包括机架1－1至1－n，ToR交换机部2包括ToR交换机2－1至2－n。ToR交换机部2的各ToR交换机与电交换机部3通过电缆或光缆布线部61连接。ToR交换机部2的各ToR交换机与光交换机部4通过光缆布线部62连接。例如，在非专利文献1的数据中心中，存在ToR交换机部2包括约1000个以上的ToR交换机的情况，在该情况下，容纳约数万至数十万的服务器。服务器是信息处理装置的一个例子，包括服务器和存储设备装置，是ToR交换机所负责的装置。
图2示出图1所示的电交换机部3的构成例。电交换机部3包括单个或多层电路由器或电包交换机。这些是电通信设备的一个例子。例如，与分散层的ToR交换机部2连接的h个电通信设备311～31h通过i个电通信设备321～32i分别向位于电交换机部3的最上级阶k的j个电通信设备3k1～3kj连接。电交换机部3的阶数k和位于交换机部3的最下级的电通信设备的并列数h为1以上的数值。此外，位于更上级的电通信设备的并列数i、j取0以上的数值。
图3示出图1所示的光交换机部4的构成例。光交换机部4包括单个或多个光路交换交换机。光路交换交换机是光通信设备的一个例子。需要说明的是，将光通信设备和电通信设备统称为通信设备。例如，光路交换交换机411～41m与分散层的ToR交换机部2的各ToR交换机连接。需要说明的是，光路交换交换机的并列数m取1以上的数值。为了应对非专利文献1的数据中心，使用1000端口数规模的光路交换交换机。例如，非专利文献2中公开的大规模光交换机的构成方法的例子。
图4示出图1所示的交换机控制部5的构成例。交换机控制部5包括：电交换机控制部51、光交换机控制部52以及ToR交换机控制部53。电交换机控制部51经由用于电交换机部3的控制线路7与电交换机部3连接。光交换机控制部52经由用于光交换机部4的控制线路8与光交换机部4连接。ToR交换机控制部53经由用于ToR交换机部2的控制线路9与ToR交换机部2连接。需要说明的是，在交换机控制部5存在电交换机控制部51与ToR交换机控制部53输出的控制信号、光交换机控制部52与ToR交换机控制部53输出的控制信号相互共享的情况。
图5示出图4所示的电交换机控制部51、光交换机控制部52以及ToR交换机控制部53的详细的构成例。电交换机控制部51具有第一连接管理部511、电交换机切换部512以及第一负载率计测部513。光交换机控制部52具有第二连接管理部521、阻塞检测部522、光交换机切换部523以及第二负载率计测部524。ToR交换机控制部53具有第三连接管理部531以及ToR交换机切换部532。
第一连接管理部511经由用于电交换机部3的控制线路7和第一负载率计测部513收集电交换机部3的连接信息(涉及连接状态的信息)，并将涉及电交换机部3的切换的控制信号向电交换机切换部512输出。电交换机切换部512根据控制信号对电交换机部3内的电通信设备进行设定。
第二连接管理部521经由用于光交换机部4的控制线路8和第二负载率计测部524收集光交换机部4的连接信息(涉及连接状态的信息)，并将涉及光交换机4的切换的控制信号输出至阻塞检测部522。第二连接管理部521与阻塞检测部522共享涉及光交换机部4的切换的控制信号。阻塞检测部522将来自第二连接管理部521的涉及光交换机部4的切换的控制信号向光交换机切换部523输出。光交换机切换部523根据控制信号对光交换机部4内的光路交换交换机进行设定。
第三连接管理部531经由用于ToR交换机部2的控制线路9收集ToR交换机部2的连接信息(涉及连接状态的信息)，并将涉及ToR交换机部2的切换的控制信号输出至ToR交换机切换部532。ToR交换机切换部532根据控制信号对ToR交换机部2内的ToR交换机进行设定。
需要说明的是，存在第一连接管理部511与第三连接管理部531将其控制信号共享，第二连接管理部521与第三连接管理部531将其控制信号共享的情况。此外，第一负载率计测部513根据流入电交换机部3和从电交换机部3流出的电包或包流的量计测负载率。第二负载率计算部524根据流入光交换机部4和从光交换机部4流出的包或包流的量计测负载率。在此负载率根据流过电缆或光缆布线部61各缆线的包或包流的量或者涉及多条缆线的包或包流的量等计算。例如，若一条10Gbps的缆线中存在相当于1Gbps的包或者包流，则负载率为0.1。此外，对于三条10Gbps的缆线，若分别存在相当于1Gbps、2Gbps、3Gbps的包或者包流，则负载率为0.2(＝(1+2+3)/30)。负载率的尺度不限于此，可以假定各种方法。
接着对本实施方式的电光混合交换机网络的动作进行说明。作为一个例子，假定两个不同的机架所包括的服务器或者所述两个不同的机架经由光交换机部4传递信息的情况。需要说明的是，在此将发送侧的ToR交换机称为ToR交换机#A，将接收侧的ToR交换机称为ToR交换机#B。
ToR交换机#A将至ToR交换机#B的光路设定请求发送至用于ToR交换机部2的第三连接管理部531。响应于此，第三连接管理部531将涉及ToR交换机#A与ToR交换机#B之间的连接请求的信息向用于光交换机部4的第二连接管理部521传递。响应于此，第二连接管理部521向阻塞检测部522输出在ToR交换机#A与ToR交换机#B之间设定光路的命令。此时，阻塞检测部522确认是否能在请求的ToR交换机#A与ToR交换机#B之间设定光路，就是说确认有无阻塞的产生。
作为阻塞的检测方法，可以想到若满足来自ToR交换机部2的光路设定请求的光路交换交换机的输入输出端口已被使用则判定为产生了阻塞的方法等。例如，第二连接管理部521通过如图6所示的表格管理连接状态。在图6中，示出作为输入端口数P和输出端口数Q的光路交换交换机的连接状态。需要说明的是，连接状态是指按每个输入输出端口的组合可连接或不可连接。
在图6的例子中，各行与输入端口对应，各列与输出端口对应，可连接的输入输出端口的组用圆圈(○)表示，已连接或由于排除在外而不可连接的输入输出端口的组用叉号(×)或减号(－)表示。需要说明的是，在此，针对相同编号的输入输出端口的组，设为排出在外(－)。在该例子中，输入端口2与输出端口1以及输入端口P与输出端口3为已连接，与其相关联的输入输出端口的组为已连接的叉号(×)或减号(－)。像这样，在本实施方式中不管理网络整体的连接状态，而仅管理如图6那样的表格并参照于此，由此能确认光交换机部4的连接状态。上述的专利文献1、非专利文献2所示的以往技术确认与电光混合交换机网络连接的全部的电交换机和光交换机能否使用，来判定有无阻塞、能否设定线路。因此，与以往技术相比，本实施方式能进行低延迟且简单的控制。
在能设定光路的情况下，接收到来自第二连接管理部521的命令的光交换机切换部523，在经由光交换机部4的ToR交换机#A与ToR交换机#B之间设定光路。在不能设定光路的情况下，阻塞检测部522判定为产生了阻塞，经由第二连接管理部521向用于ToR交换机部的第三连接管理部531通知阻塞信息。
作为第一例，接收到阻塞信息的通知的第三连接管理部531将在ToR交换机#A中最初假定通过光路传递的包和包流立即向电交换机部3传输，因此向第一连接管理部511输出涉及ToR交换机#A与ToR交换机#B之间的连接请求的信息。响应于此，第一连接管理部511经由电交换机切换部512进行电交换机部3的设定。
此外，作为第二例，首先再次尝试通过光路的传输，但在满足某条件的情况下从ToR交换机#A向ToR交换机#B经由电交换机部3传输包或包流。因此，接收到阻塞信息的通知的第三连接管理部531将重传请求发送至作为光路设定请求的发送方的ToR交换机#A。响应于此，ToR交换机#A再次将光路设定请求发送至交换机控制部5。
上述的某条件例如是基于阻塞的光路设定请求的重传达到固定次数这一条件。若满足该条件，则将在ToR交换机#A中假定通过光路传输的包或包流向电交换机部3传输，因此第三连接管理部531向第一连接管理部511输出涉及ToR交换机#A与ToR交换机#B之间的连接请求的信息。响应于此，第一连接管理部511通过电交换机切换部512进行电交换机部3的设定。
上述的某条件也可以是，从对光路设定请求的最初的阻塞产生检测起的、光路设定请求发送的持续时间经过了预先设定的固定时间这一条件。
而且，作为第三例，存在使用阻塞检测部522和用于电交换机部3的第一负载率计测部513的信息等的方法。例如，接收到阻塞信息的通知的、用于ToR交换机部2的第三连接管理部531经由用于电交换机部3的第一连接管理部511获取电交换机部3的使用率或负载率、或者连接ToR交换机#A与电交换机部3的缆线(也称为链路)的使用率的信息。需要说明的是，第一连接管理部511管理电交换机部3所包括的电通信设备的录入信息和输入输出端口的占有程度、能否使用。该录入信息是用于标识电通信设备的个体的信息，例如是MAC地址、IP地址等。电交换机部3的各电通信设备定期地通知输入输出端口的占有程度，因此第一连接管理部511管理该占有程度、基于该占有程度的输入输出端口的能否使用。在此作为电交换机部3的使用率，可以应用基于使用属于电交换机部3的各电交换机或路由器的丢包率或延迟的值的方法、基于电交换机部3整体的丢包率、延迟的值的方法等各种各样的方法。此外，作为连接ToR交换机#A与电交换机部3的缆线的使用率，根据流过电缆或光缆布线部61各缆线的包或者包流的量或涉及多条缆线的包或者包流的量等计算。例如，若一条10Gbps的缆线中存在相当于1Gbps的包或者包流，则使用率为0.1。此外，对于三条10Gbps的缆线，若分别存在相当于1Gbps、2Gbps、3Gbps的包或者包流，则使用率为0.2(＝(1+2+3)/30)。使用率的尺度不限于此，可以假定各种方法。
第三连接管理部531判断电交换机部3的使用率或负载率、或者连接ToR交换机#A与电交换机部3的缆线的使用率是否在预先设定的基准值以上。在使用率等在基准值以上的情况下，为了再次尝试通过光路传输在ToR交换机#A中最初假定通过光路传输的包或包流，第三连接管理部531将重传请求发送至作为光路设定请求的发送方的ToR交换机#A。响应于此，ToR交换机#A再次将光路设定请求发送至交换机控制部5。
另一方面，在电交换机部3的使用率或负载率、或者连接ToR交换机#A与电交换机部3的缆线的使用率小于预先设定的基准值的情况下，将在ToR交换机#A中最初假定通过光路传输的包或包流经由电交换机部3传输。因此，第三连接管理部531向第一连接管理部511输出涉及ToR交换机#A与ToR交换机#B之间的连接请求的信息。响应于此，第一连接管理部511经由电交换机切换部512进行电交换机部3的设定。
接着，使用图7至图10，对本实施方式的电光混合交换机网络的详细的处理序列进行说明。以下，对ToR交换机#A(2－o)通过光路将包或包流向ToR交换机#B(2－p)传输的情况进行说明。在图7的例子中，对未产生阻塞的场景进行说明。此外，在本实施方式中，在各场景下，包括连接设定、数据传输、连接解除三个阶段。
在连接设定阶段中，首先ToR交换机#A(2－o)向交换机控制部5发送光路设定请求(S1)。接收到光路设定请求的交换机控制部5向光交换机部4发送光路连接请求(S2)。由此光交换机部4进行从ToR交换机#A(2－o)向ToR交换机#B(2－p)的光路的设定。此外，交换机控制部5向ToR交换机#B(2－p)发送光路的连接设定请求(S3)。而且，交换机控制部5向ToR交换机#A(2－o)发送发送连接请求(S4)。对此，ToR交换机#A(2－o)将发送许可通知向交换机控制部5发送(S5)。此外，若能通信，则ToR交换机#B(2－p)将接收许可通知向交换机控制部5发送(S6)。另一方面，在设定光路后，光交换机部4将光路连接许可向交换机控制部5发送(S7)。像这样，当从ToR交换机#A(2－o)、ToR交换机#B(2－p)以及光交换机部4接收到肯定的响应时，交换机控制部5向ToR交换机#A(2－o)发送发送命令(S8)。
在数据传输阶段中，接收到发送命令的ToR交换机#A(2－o)向ToR交换机#B(2－p)发送包或包流(S15)。当包或包流的传输结束时，ToR交换机#A(2－o)向ToR交换机#B(2－p)通知数据发送完成(S16)。
在连接解除阶段中，ToR交换机#A(2－o)将光路释放请求向交换机控制部5发送(S21)。对此，交换机控制部5向光交换机部4发送光路连接解除请求(S22)。光交换机部4进行用于释放本次使用的光路的设定。此外，交换机控制部5向ToR交换机#B(2－p)发送连接解除请求(S23)。而且，交换机控制部5向ToR交换机#A(2－o)发送发送器释放请求(S24)。对此，ToR交换机#A(2－o)将发送器释放通知向交换机控制部5发送(S25)。此外，ToR交换机#B(2－p)将连接解除通知向交换机控制部5发送(S26)。而且，光交换机部4将光路释放通知向交换机控制部5发送(S27)。
通过这样的一系列的处理，ToR交换机间的通信经由光交换机部4的光路而进行。需要说明的是，关于本序列的处理，可以采用通过省略发送许可、接收许可等一部分步骤来谋求处理的高速化。此外，在一系列的处理中，没有描述对异常事件的处理，但可以根据需要追加对应的处理。
接着，使用图8，对检测出阻塞、ToR交换机#A(2－o)经由电交换机部3传输数据的情况的处理序列的一个例子进行说明。在连接设定阶段中，首先ToR交换机#A(2－o)向交换机控制部5发送光路设定请求(S31)。在此，交换机控制部5的阻塞检测部522检测出阻塞的产生(S32)。于是，在上述的第一例中，交换机控制部5立即将电路连接请求发送至电交换机部3(S33)。另一方面，在上述的第三例中，交换机控制部5进一步判断电交换机部3的使用率或负载率、或者连接ToR交换机#A(2－o)与电交换机部3的缆线的使用率是否在预先设定的基准值以上。然后，在不满足该条件的情况下，交换机控制部5将电路连接请求发送至电交换机部3(S33)。像这样，如果是满足允许经由电交换机部3的传输的条件的(上述使用率等小于基准值)情况，则即使最初假定经由光路的传输，也以经由电路的方式传输。
然后，交换机控制部5向ToR交换机#B(2－p)发送经由电交换机部3的连接设定请求(S34)。而且，交换机控制部5向ToR交换机#A(2－o)发送经由电交换机部3方式的发送连接请求(S35)。对此，ToR交换机#A(2－o)将发送许可通知向交换机控制部5发送(S36)。此外，若能通信，则ToR交换机#B(2－p)将接收许可通知向交换机控制部5发送(S37)。另一方面，在设定电交换机部3后，电交换机部3将电路连接许可向交换机控制部5发送(S38)。像这样，当从ToR交换机#A(2－o)、ToR交换机#B(2－p)以及电交换机部3接收到肯定的响应时，交换机控制部5向ToR交换机#A(2－o)发送发送命令(S39)。
在数据传输阶段中，接收到发送命令的ToR交换机#A(2－o)向ToR交换机#B(2－p)经由电交换机部3发送包或包流(S15)。当包或包流的传输结束时，ToR交换机#A(2－o)向ToR交换机#B(2－p)通知数据发送完成(S46)。
在连接解除阶段中，ToR交换机#A(2－o)将电路释放请求向交换机控制部5发送(S51)。对此，交换机控制部5向电交换机部3发送电路连接解除请求(S52)。电交换机部3进行用于释放本次使用的电路的设定。此外，交换机控制部5向ToR交换机#B(2－p)发送连接解除请求(S53)。而且，交换机控制部5向ToR交换机#A(2－o)发送发送器释放请求(S54)。对此，ToR交换机#A(2－o)将发送器释放通知向交换机控制部5发送(S55)。此外，ToR交换机#B(2－p)将连接解除通知向交换机控制部5发送(S56)。而且，电交换机部3将电路释放通知向交换机控制部5发送(S57)。
通过这样的一系列的处理，ToR交换机间的通信经由电交换机部3的电路而进行。需要说明的是，关于本序列的处理，可以采用通过省略发送许可、接收许可等一部分步骤来谋求处理的高速化。此外，在一系列的处理中，没有描述对异常事件的处理，但可以根据需要追加对应的处理。
接着，使用图9，对即使检测出阻塞，在上述的第三例中ToR交换机中也不适合经由电交换机部3传输数据的情况的处理序列的一个例子进行说明。在连接设定阶段中，首先ToR交换机#A(2－o)向交换机控制部5发送光路设定请求(S61)。在此，交换机控制部5的阻塞检测部522判断有无阻塞的产生(S62)。在此假设检测出阻塞的产生。于是，在上述的第三例中，交换机控制部5获取电交换机部3的使用率或负载率、或者连接ToR交换机#A(2－o)与电交换机部3的缆线的使用率，来进一步判断电交换机部3的使用率或负载率、或者连接ToR交换机#A(2－o)与电交换机部3的缆线的使用率是否在预先设定的基准值以上。在此，假设满足该条件。这是因为如果虽然满足该条件，但仍进行经由电交换机3的传输，则可能会电交换机部3的负载率或使用率进一步上升而传输效率降低。
于是，交换机控制部5将重传请求发送至ToR交换机#A(2－o)(S63)。ToR交换机#A(2－o)根据重传请求，再次将光路设定请求发送至交换机控制部5(S64)。对此，交换机控制部5再次判断有无阻塞的产生(S65)。在此若确认到无阻塞的产生，则以后的处理序列执行图6所示的S2以后的序列。因此省略说明。需要说明的是，若在步骤S65也再次确认到阻塞的产生，而且判断为电交换机部3的使用率或负载率、或者连接ToR交换机#A与电交换机部3的缆线的使用率在预先设定的基准值以上，则返回步骤S63将重传请求发送至ToR交换机#A(2－o)。
像这样，若最初假定以经由光路的方式传输而产生阻塞，则在考虑以经由电路的方式传输之后，选择适当的传输路径。
接着，使用图10，对涉及上述的第二例的处理序列的例子进行说明。在连接设定阶段中，首先ToR交换机#A(2－o)向交换机控制部5发送光路设定请求(S71)。在此，交换机控制部5的阻塞检测部522判断有无阻塞的产生(S72)。在此假设检测出阻塞的产生。于是，在上述的第二例中，交换机控制部5将重传请求发送至ToR交换机#A(2－o)(S73)。ToR交换机#A(2－o)根据重传请求，再次将光路设定请求发送至交换机控制部5(S74)。在根据重传次数判断的情况下，在此计数为第一次。若根据持续时间判断，则从步骤S72起开始计测持续时间。然后再次执行步骤S72，若仍为阻塞的产生状态，则再次执行步骤S73和S74。
之后，ToR交换机#A(2－o)发送重传请求(S75)，对此，交换机控制部5判断有无阻塞的产生。若仍确认到阻塞的产生，则交换机控制部5进一步判断重传次数是否为固定次数以上或持续时间是否为固定时间以上(S77)。在判断为满足了该条件的情况下，以经由电交换机部3的方式进行数据传输，因此交换机控制部5将电路连接请求发送至电交换机部3(S33)。以后，与图8的步骤S34以后相同，因此省略说明。
通过进行这样的处理，基本上是尝试以经由光路的方式进行数据传输，但在阻塞难以消除的情况下，能切换路径以经由电交换机部3的方式进行数据传输。
接着，对本实施方式的电光混合交换机网络的阻塞特性进行说明。图11示出计算阻塞率时使用的网络模型的一个例子。在图11所示的例子中，考虑发送侧ToR交换机部2－1与接收侧ToR交换机部2－n(各ToR交换机包括发送部和接收部)经由光交换机部4来进行通信的情况。发送侧ToR交换机部2－1包括q个电交换机211～21q。光交换机部4包括m个光路交换交换机411～41m。接收侧ToR交换机部2－n包括r个电交换机2n1～2nr。
在此，为了方便说明，考虑配置于收发侧的ToR交换机部的电交换机的个数相等的情况，就是说考虑q＝r。此时，各电交换机与光交换机部4的相互连接分别经由m个输入输出端口进行。在ToR交换机控制部53和光交换机控制部52中，ToR交换机部2与光交换机部4的连接状态被管理。
图12是示出基于图11的模型图计算出的作为光路交换交换机的阻塞特性的图。纵轴表示阻塞率。横轴是光路交换交换机的并列数(该情况下为m)，使用配置给各ToR的电交换机的多个端口(m)来连接。若为了简化设为q＝r＝1000，则例如当光路交换交换机的并列数m为64时，光交换机部4的各光路交换交换机的输入输出端口数每个单向为1000，光交换机部4的输入输出端口总数为每个单向64000(＝1000＊64)。此外，各系列(1)－(4)表示负载率ρ的不同。系列(1)、(2)、(3)、(4)的负载率分别与ρ＝0.2、ρ＝0.4、ρ＝0.6、ρ＝0.8对应。
在获得m＝64以上的并列数的情况下，通过将负载率设定为0.6以下，能将阻塞率抑制为10－5以下。考虑在阻塞产生后进行了光路设定请求的重传的情况的阻塞率。例如，在阻塞率为10－6的品质下产生了阻塞的情况下，再次尝试通过光路传输最初假定通过光路传输的包或包流。此时，若假设各发送事件独立，则连续两次阻塞的阻塞率为10－6×10－6＝10－12。10－12的阻塞率是小的值，像这样重传的光路设定请求为再次阻塞的概率非常低，因此本实施方式所述的那样的重传处理极为有效。
另一方面，若将一次光路设定的处理延迟设为100μs的确定值，则延迟时间即使在进行了重传的情况下也才为200μs的确定值。该值与当前状态的数据中心的延迟时间相比是小的。作为其他的例子，考虑在产生了阻塞的情况下，将最初假定通过光路传输的包或包流向电交换机部3传输的情况。在各ToR交换机中，当将光交换机部4和电交换机部3所处理的流量的比例分别设为0.9、0.1时，在阻塞率为10－6的品质下产生了阻塞的情况下，0.9×10－6≈10－6的流量向电交换机部3传输。电交换机部3所处理的来自该ToR交换机的流量为0.1，因此在接受了10－6的流量的情况下该ToR交换机的向电交换机部3的链路的使用率的增加为10－6/0.1＝10－5(0.001％)。0.001％的使用率的增加是基本不影响电交换机部3的延迟时间的值。
另一方面，使ToR交换机的向电交换机部的链路的使用率上升1％的阻塞率为10－3，通过使光交换机部4的阻塞率下降到该值以下(10－4以下等)，能减小阻塞对电交换机部3的影响。由此，能独立地处理电交换机部3和光交换机部4的控制机构，能通过简单的软件或者硬件构成实现路径选择控制，由此能使用高效的电光混合交换机来使数据中心内网络高性能化。
像以上那样，本实施方式在阻塞产生后选择经过电交换机部3或者光交换机部4的路径，发送侧ToR交换机的包或包流通过该路径传输，由此能降低数据的传输失败的可能性。此外，通过设定适当的m的值，能使再次发送光路设定请求的情况下的光交换机部4的阻塞率、电交换机部的使用率上升值非常小，降低对传输成功的延迟时间分布的期望值。而且，由于不进行包括网络整体的动态的网络控制，因此能通过简单的软件或者硬件构成来控制网络。由此，在交换机控制部5产生的处理延迟变小，能进行高速的数据传输。
[实施方式2]
图13示出本发明的第二实施方式的电光混合交换机网络的构成。图13所示的电光混合交换机网络包括：机架部1000、ToR交换机部2000、电交换机部3000、光交换机部4000、控制信号传输用网络5000、缆线布线部6000、用于电交换机部3000的控制线路7000以及用于光交换机部4000的控制线路8000。机架部1000包括机架1000－1至1000－n，ToR交换机部2000包括ToR交换机2000－1至2000－n。ToR交换机部2000的各ToR交换机与电交换机部3000通过电缆或光缆连接。ToR交换机部2000的各ToR交换机与光交换机部4000通过光缆连接。
控制信号传输用网络5000经由用于光交换机部4000的控制线路8000、根据需要经由用于电交换机部3000的控制线路7000与光交换机部4000、此外根据需要与电交换机部3000共享控制信号。需要说明的是，控制信号传输用网络5000传递控制信号，连结ToR交换机部2000与光交换机部4000以及根据需要连结ToR交换机部2000与电交换机部3000的网络具有传递信息的职能，是与传输ToR交换机彼此的信号的光交换机部3000或者电交换机部4000在功能上独立的网络。
接着对图13所示的电光混合交换机网络的动作进行说明。例如，考虑两个不同的机架经由光交换机部4000传递信息的情况。需要说明的是，在此将发送侧的ToR交换机称为ToR交换机#C，将接收侧的ToR交换机称为ToR交换机#D。ToR交换机#C将至ToR交换机#D的光路设定请求经由控制信号传输用网络5000通知至交换机控制部。ToR交换机控制部53根据该光路设定请求将涉及ToR交换机#C与ToR交换机#D之间的连接请求的信息向用于光交换机部的第二连接管理部521传递。在无法设定光路的情况下，判定为产生了阻塞。在这样的情况下，与第一实施方式同样，尝试从ToR交换机#C至ToR交换机#D的光路设定请求的重传。
像这样，通过另行构建与光交换机部4000、电交换机部3000独立的控制信号传输用网络5000，能不受数据中心内网络负载的大小左右，而进行稳定的高品质的控制信号传输。需要说明的是，也能用于在检测出阻塞的情况下，将在ToR交换机#C中最初假定通过光路传递的包或包流经由控制信号传输用网络5000向ToR交换机#D传输。控制信号传输用网络5000由单层或者多层电路由器或者电包交换机构成，具有与电交换机部3类似的构成。因此，本实施方式的电光混合交换机网络也能进行高可靠且低延迟的数据传输。
[其他的实施方式]
在上述的实施方式中，如图1所示，以在各机架设置ToR交换机的构成为前提进行了说明。然而，本发明不限定于此。例如，如图14所示，也存在以下情况，与各配置有一个或多个服务器、存储器等的机架1－1至1－n并列地，将包括与ToR交换机具有等效的功能的电交换机20－1至20－n的机架1－x设于机架1－1至1－n的一端。机架1－1至1－n经由电链路或光链路11与电交换机20－1至20－n连接。将其称为End of row(列末)构成。此外，如图15所示，也可以采用将机架1－x配置于机架1－1至1－n的中间那样的Middle of row(列中)构成。在任意情况下，可以是像电交换机20－1负责机架1－1、电交换机20－2负责机架1－2那样的一对一关系，也可以设为一个电交换机20负责一个或多个机架。而且，也存在与机架无关地设定各电交换机20负责的服务器、存储器等的情况。
即，对于具有与ToR交换机等效的功能的电交换机20－1至20－n，也能与交换机控制部5协作，实现上述的能进行低延迟的数据传输的电光混合交换机网络。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于此。例如，网络控制部5的功能构成例是一个例子，也存在不与程序模块构成对应的情况。此外，对于动作序列，只要处理结果不变，就可以更改步骤的顺序、或并列执行多个步骤。
此外，实施方式的组合、各实施方式的任意的技术的特征的组合可以根据其目的随时进行。
需要说明的是，上述的交换机控制部5例如是计算机装置，如图16所示，存储器2501、CPU(Central Processing Unit：中央处理器)2503、硬盘驱动器(HDD：Hard DiskDrive)2505、与显示装置2509连接的显示控制部2507、可移动磁盘2511用的驱动装置2513、输入装置2515、用于与网络连接的通信控制部2517、以及用于与***设备(包括图像传感器100、衰减机构300、冷却机构400等)连接的***设备连接部2521通过总线2519连接。需要说明的是，HDD可以是固态驱动器(SSD：Solid State Drive)等存储装置。操作***(OS：Operating System)和用于实施本发明的实施方式的处理的应用程序储存于HDD2505，在由CPU2503执行时从HDD2505读出至存储器2501。CPU2503根据应用程序的处理内容控制显示控制部2507、通信控制部2517、驱动装置2513，使其进行规定的动作。此外，关于处理中途的数据，主要储存于存储器2501，但也可以储存于HDD2505。例如，用于实施上述的处理的应用程序储存于计算机可读可移动磁盘2511并被分发，从驱动装置2513安装至HDD2505。也存在经由互联网等网络和通信控制部2517来安装于HDD2505的情况。这样的计算机装置通过上述的CPU2503、存储器2501等硬件与OS和应用程序等程序有机协作，实现上述那样的各种功能。
交换机控制部5不仅存在安装于一台装置的情况，也存在其功能分散安装于多台装置的情况。此外，也存在CPU为GPU(Graphics Processing Unit：图形处理单元)或FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等情况。
将上述实施方式总结如下。
本实施方式的控制各经由光网络(例如光交换机部4)且经由电网络(例如电交换机部3)连接、并且各负责一个或多个装置(例如服务器等信息处理装置、存储设备装置等)的第一电交换机与第二电交换机(例如ToR交换机或与ToR交换机具有同样的功能的交换机)之间的通信的通信控制方法包括以下处理：(A)与从第一电交换机向第二电交换机的光路的第一设定请求关联来判定阻塞的有无；(B)在存在阻塞的情况下，执行从第一电交换机发送从第一电交换机向第二电交换机的光路的第二设定请求的第一处理、以及从第一电交换机经由电网络发送第一设定请求的包或包流的第二处理中的至少任一个处理。
像这样，根据阻塞的产生来执行：第一处理，即光路的设定请求的重传；以及第二处理，即切换为以经由电网络的方式进行数据传输中的至少任一个，由此能以低延迟进行数据传输。
需要说明的是，上述的判定的处理可以设为包括以下处理：(a1)进行光网络和电网络所包括的通信设备的控制的控制部(例如交换机控制部5)通过第一设定请求所要使用的、光网络内的光路交换交换机的输入输出端口是否已被使用来判定阻塞的有无。能通过简单的方法检测阻塞。
此外，可以设为：(b1)在存在阻塞的情况下，迅速(即不进行光路的设定请求的重传而立即)执行将上述的第二处理。这是为了缩短传输的延迟。
而且，可以设为：(b2)在存在阻塞的情况下，并且在电网络的使用率或负载率、或者连接第一电交换机与电网络的链路的使用率在规定的基准值以上的情况下，执行第一处理。这是为了避免电网络的使用率等增加对其他的通信产生影响。
而且，可以设为：(b3)在存在阻塞的情况下，并且在电网络的使用率或负载率、或者连接第一电交换机与电网络的链路的使用率小于规定的基准值的情况下，执行第二处理。在从电网络的使用率等来看没有问题的情况下，为了缩短传输的延迟使用电网络。
而且，可以设为：(b4)在存在阻塞的情况下，在执行了第一处理规定次数后，执行第二处理。另一方面，可以设为：(b5)在存在阻塞的情况下，在多次执行第一处理而从最初的阻塞感测起经过了规定时间后，执行第二处理。连续产生阻塞的概率低，但在阻塞检测持续的情况下，切换为以经由电网络的方式进行数据传输。
需要说明的是，可以设为：上述的控制部(例如交换机控制部5)管理表格，表格至少对光路交换交换机的输入端口与输出端口的组合的可连接和不可连接进行管理。由此能高速地确认阻塞的产生。
此外，可以为以下构成：在第一电交换机与第二电交换机之间，还连接有第三网络，对光网络和电网络所包括的通信设备进行控制的控制部用第三网络发送控制信号。在该情况下，存在以下情况：执行上述至少任一个处理的处理为执行第一处理、第二处理、以及从第一电交换机经由第三网络发送第一设定请求的包或包流的第三处理中的至少任一个处理的处理。是有效利用第三网络的构成。
在本实施方式的控制各经由光网络且经由电网络连接、并且各负责一个或多个装置的第一电交换机与第二电交换机之间的通信的通信控制装置(例如交换机控制部)中，与从第一电交换机向第二电交换机的光路的第一设定请求关联来判定阻塞的有无，在存在阻塞的情况下，执行将第一设定请求的重传请求向第一电交换机发送的第一处理、以及用于使从第一电交换机向第二电交换机的经由电网络的通信开始的第二处理中的任一个。
在进行上述通信控制方法的情况下，通信控制装置进行这样的处理，由此能在电光混合交换机网络中以低延迟传输数据。需要说明的是，就阻塞的检测而言，存在使用表格的情况，表格至少对光路交换交换机的输入端口与输出端口的组合的可连接和不可连接进行管理。
需要说明的是，可以设为，在存在上述的阻塞的情况下，迅速执行上述第二处理。此外，可以设为：在存在阻塞的情况下，在电网络的使用率或负载率、或者连接第一电交换机与电网络的链路的使用率在规定的基准值以上的情况下，执行第一处理，在电网络的使用率或负载率、或者连接第一电交换机与电网络的链路的使用率小于规定的基准值的情况下，执行第二处理。
而且，可以设为：在存在阻塞的情况下在执行了第一处理规定次数后、或在存在阻塞的情况下在多次执行第一处理而从最初的阻塞感测起经过了规定时间后，执行第二处理。
可以制作使处理器执行上述通信控制装置的处理的程序，并将该程序存储于各种各样的存储介质。

Claims (13)

1.一种通信控制方法，其是控制各经由光网络且经由电网络连接、并且各负责一个或多个装置的第一电交换机与第二电交换机之间的通信的通信控制方法，所述通信控制方法包括以下处理：
与从所述第一电交换机向所述第二电交换机的光路的第一设定请求关联，进行所述光网络和所述电网络所包括的通信设备的控制的控制部通过所述第一设定请求所要使用的、所述光网络内的光路交换机的输入输出端口是否已被使用来判定阻塞的有无；
在存在所述阻塞的情况下，执行从所述第一电交换机发送从所述第一电交换机向所述第二电交换机的光路的第二设定请求的第一处理、以及从所述第一电交换机经由所述电网络发送所述第一设定请求的包或包流的第二处理中的至少任一个处理，
所述光路交换机在所述光网络内并列设置有多个。
2.根据权利要求1所述的通信控制方法，其特征在于，
在存在所述阻塞的情况下，迅速执行所述第二处理。
3.根据权利要求1所述的通信控制方法，其中，
在存在所述阻塞的情况下，并且在所述电网络的使用率或负载率、或者连接所述第一电交换机与所述电网络的链路的使用率在规定的基准值以上的情况下，执行所述第一处理。
4.根据权利要求3所述的通信控制方法，其中，
在存在所述阻塞的情况下，并且在所述电网络的使用率或负载率、或者连接所述第一电交换机与所述电网络的链路的使用率小于规定的基准值的情况下，执行所述第二处理。
5.根据权利要求1所述的通信控制方法，其中，
在存在所述阻塞的情况下，在执行了所述第一处理规定次数后，执行所述第二处理。
6.根据权利要求1所述的通信控制方法，其中，
在存在所述阻塞的情况下，在多次执行所述第一处理而从最初的阻塞感测起经过了规定时间后，执行所述第二处理。
7.根据权利要求1所述的通信控制方法，其中，
所述控制部管理表格，所述表格至少对所述光路交换机的输入端口与输出端口的组合的可连接和不可连接进行管理。
8.根据权利要求1所述的通信控制方法，其中，
在所述第一电交换机与所述第二电交换机之间还连接有第三网络，对所述光网络和所述电网络所包括的通信设备进行控制的控制部用所述第三网络发送控制信号，
执行所述至少任一个处理的处理为执行所述第一处理、所述第二处理、以及从所述第一电交换机经由所述第三网络发送所述第一设定请求的包或包流的第三处理中的至少任一个处理的处理。
9.一种通信控制装置，是控制各经由光网络且经由电网络连接、并且各负责一个或多个装置的第一电交换机与第二电交换机之间的通信的通信控制装置，其中，
与从所述第一电交换机向所述第二电交换机的光路的第一设定请求关联，进行所述光网络和所述电网络所包括的通信设备的控制的控制部通过所述第一设定请求所要使用的、所述光网络内的光路交换机的输入输出端口是否已被使用来判定阻塞的有无，
在存在所述阻塞的情况下，执行将所述第一设定请求的重传请求向所述第一电交换机发送的第一处理、以及用于使从所述第一电交换机向所述第二电交换机的经由所述电网络的通信开始的第二处理中的任一个，
所述光路交换机在所述光网络内并列设置有多个。
10.根据权利要求9所述的通信控制装置，其中，
在存在所述阻塞的情况下，迅速执行所述第二处理。
11.根据权利要求9所述的通信控制装置，其中，
在存在所述阻塞的情况下，
在所述电网络的使用率或负载率、或者连接所述第一电交换机与所述电网络的链路的使用率在规定的基准值以上的情况下，执行所述第一处理，
在所述电网络的使用率或负载率、或者连接所述第一电交换机与所述电网络的链路的使用率小于所述规定的基准值的情况下，执行所述第二处理。
12.根据权利要求9所述的通信控制装置，其中，
在存在所述阻塞的情况下在执行了所述第一处理规定次数后、或在存在所述阻塞的情况下在多次执行所述第一处理而从最初的阻塞感测起经过了规定时间后，执行所述第二处理。
13.一种存储有程序的存储介质，所述程序用于使控制各经由光网络且经由电网络连接、并且各负责一个或多个装置的第一电交换机与第二电交换机之间的通信的通信控制装置的处理器执行以下处理：
与从所述第一电交换机向所述第二电交换机的光路的第一设定请求关联，进行所述光网络和所述电网络所包括的通信设备的控制的控制部通过所述第一设定请求所要使用的、所述光网络内的光路交换机的输入输出端口是否已被使用来判定阻塞的有无；
在存在所述阻塞的情况下，执行将所述第一设定请求的重传请求向所述第一电交换机发送的第一处理、以及用于使从所述第一电交换机向所述第二电交换机的经由所述电网络的通信开始的第二处理中的任一个，
所述光路交换机在所述光网络内并列设置有多个。
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