固定交换机约束下Clos网络两种扩展方法的性能比较

《IEEE Transactions on Networking》：Analysis of Extensions in Multi-Stage Clos Networks for Optical Circuit Switching in Data Centers

　　

摘要：

光电路交换凭借其高容量、低延迟通信和能效潜力，有望在未来数据中心中发挥关键作用。Clos网络是一种成熟的无阻塞设计，其分层多阶段拓扑结构支持高度可扩展的架构。对于数据中心网络而言，最大化交换网络规模（即能够连接的终端数量）是一个关键设计目标。增加级联数量是提高交换网络规模的有效方法。先前的研究比较了将二级Clos网络扩展为三级Clos网络的两种方法：扩展输入输出层和扩展中间层，其前提是设计人员可以调整每个交换机的规模。该研究证明这两种方法在结构上是等价的。然而，这种假设通常不切实际，因为它要求定制交换机规模。本文在需要使用固定数量的相同交换机且不要求进行定制的实际约束下，探讨了这两种方法是否存在差异。我们通过理论证明分析了它们的性能差异。该证明可作为在设计多于三级的网络时选择扩展方法的基础。数值实验验证了两种方法的理论比较结果。理论分析和数值结果均表明，扩展输入输出层能够产生更大的交换网络规模。