利用反饋請求的源驅動開關探測的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】實施例涉及積極主動地探測物理或虛擬網(wǎng)絡中的元素的分組隊列以預測并防止擁塞點的出現(xiàn)。一個方面包括在連接到網(wǎng)絡中的多個開關的中央控制器處接收第一反饋請求。該第一反饋請求包括周期地探測該網(wǎng)絡中的開關的隊列的狀態(tài)的請求。然后向導向指定的目的地的路徑中的一個或所有開關發(fā)送第二反饋請求。在中央控制器處接收來自指定的代理開關的對于第二反饋請求的響應，該指定的代理開關已將所述響應聚集為單個數(shù)據(jù)分組。因而，從該單個數(shù)據(jù)分組中提取的響應用于防止未來的擁塞點。
【專利說明】利用反饋請求的源驅動開關探測的方法和系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡負荷監(jiān)視、負荷平衡和擁塞控制，更具體地涉及積極主動地(proactively)探測(probe)物理或虛擬網(wǎng)絡中的元素的分組隊列以預測和防止擁塞點的出現(xiàn)。

【背景技術】
[0002]IEEE802.1數(shù)據(jù)中心橋接(DCB)以太網(wǎng)通常被用作計算機到計算機通信的數(shù)據(jù)中心中的主要物理網(wǎng)絡協(xié)議。與現(xiàn)代的802.1Qau DCB (即融合增強以太網(wǎng)(CEE) /數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)(DCE))相反，傳統(tǒng)的以太網(wǎng)通常設計為盡力式的(best-effort)網(wǎng)絡，并且可能經(jīng)歷網(wǎng)絡擁塞。當鏈接或節(jié)點攜帶太多的數(shù)據(jù)以至于其服務質量惡化時，發(fā)生網(wǎng)絡擁塞。通常的影響包括排隊延遲、分組丟失和/或新連接的阻塞。分組丟失或新連接的阻塞的結果是提供的負荷的遞增的增加僅導致網(wǎng)絡通過量的小的增加或者網(wǎng)路通過量的實際降低。此夕卜，網(wǎng)絡擁塞可能導致在網(wǎng)絡中的瓶頸點處的擁塞崩潰，在那里到節(jié)點的總的到來的流量超過外發(fā)的帶寬。當網(wǎng)絡處于這樣的情況時，存在高水平的分組延遲和丟失，并且網(wǎng)絡服務的大體質量差。在具有用于會聚的無損流量的優(yōu)先級流控制(PFC，802.1Qbb)的層2CEE結構上使用服務器和網(wǎng)絡虛擬化的現(xiàn)代的多租戶數(shù)據(jù)中心中，這些影響加劇。因此，需要量化的擁塞通知(QCN，802.lQau)，如今其被內置在最現(xiàn)代的CEE開關和適配器中以及被引入在新的虛擬覆蓋和軟件定義網(wǎng)絡(SDN)解決方案中。


【發(fā)明內容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了積極主動地探測物理或虛擬網(wǎng)絡中的元素的分組隊列以預測并防止擁塞點的出現(xiàn)的方法。該方法包括在連接到網(wǎng)絡中的多個開關的中央控制器處接收第一反饋請求。該第一反饋請求包括周期地探測該網(wǎng)絡中的開關的隊列的狀態(tài)的請求。然后向導向指定的目的地的路徑中的一個或所有開關發(fā)送第二反饋請求。在中央控制器處接收來自指定的代理開關的對于第二反饋請求的響應，該指定的代理開關已將所述響應聚集為單個數(shù)據(jù)分組。因而，在中央控制器處從該單個數(shù)據(jù)分組中提取的響應用于防止未來的擁塞點。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了積極主動地探測物理或虛擬網(wǎng)絡中的元素的分組隊列以預測并防止擁塞點的出現(xiàn)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括計算機處理器和可由該計算機處理器執(zhí)行的邏輯。該邏輯配置為實現(xiàn)一種方法。該方法包括在連接到網(wǎng)絡中的多個開關的中央控制器處接收第一反饋請求。該第一反饋請求包括周期地探測該網(wǎng)絡中的開關的隊列的狀態(tài)的請求。然后向導向指定的目的地的路徑中的一個或所有開關發(fā)送第二反饋請求。在中央控制器處接收來自指定的代理開關的對于第二反饋請求的響應，該指定的代理開關已將所述響應聚集為單個數(shù)據(jù)分組。因而，在中央控制器處從該單個數(shù)據(jù)分組中提取的響應用于防止未來的擁塞點。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了積極主動地探測物理或虛擬網(wǎng)絡中的元素的分組隊列以預測并防止擁塞點的出現(xiàn)的計算機程序產(chǎn)品。該計算機程序產(chǎn)品包括具有體現(xiàn)在其上的計算機可讀程序代碼的存儲介質，該計算機可讀程序代碼在由計算機處理器執(zhí)行時致使該計算機處理器實現(xiàn)一種方法。該方法包括在連接到網(wǎng)絡中的多個開關的中央控制器處接收第一反饋請求。該第一反饋請求包括周期地探測該網(wǎng)絡中的開關的隊列的狀態(tài)的請求。然后向導向指定的目的地的路徑中的一個或所有開關發(fā)送第二反饋請求。在中央控制器處接收來自指定的代理開關的對于第二反饋請求的響應，該指定的代理開關已將所述響應聚集為單個數(shù)據(jù)分組。因而，在中央控制器處從該單個數(shù)據(jù)分組中提取的響應用于防止未來的擁塞點。
[0006]通過本發(fā)明的技術實現(xiàn)另外的特征和優(yōu)點。在此詳細描述本發(fā)明的其他實施例和方面，并且這些被認為是主張的本發(fā)明的一部分。為了更好地理解具有優(yōu)點和特征的本發(fā)明，參考描述和附圖。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]在說明書的結尾處的權利要求書中特別指出并明確主張被認為是本發(fā)明的主題。本發(fā)明的以上和其他特征以及優(yōu)點從結合附圖考慮的以下詳細描述顯而易見，附圖中:
[0008]圖1表示根據(jù)本發(fā)明一實施例的云計算節(jié)點；
[0009]圖2表示根據(jù)本發(fā)明一實施例的云計算環(huán)境；
[0010]圖3表示根據(jù)本發(fā)明一實施例的抽象模型層；以及
[0011]圖4表示根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于積極主動地探測多個網(wǎng)絡開關的隊列的當前狀態(tài)的反饋請求處理的流程圖。

【具體實施方式】
[0012]在此公開的實施例積極主動地探測網(wǎng)絡的當前狀態(tài)以預測未來的負荷和擁塞并防止預測的擁塞出現(xiàn)。假設這些物理或虛擬隊列是經(jīng)由諸如QCN擁塞點(CP)負荷傳感器、RED> REM> sFlow、NetFlow、OpenFlow或任意未來的監(jiān)視方法的分組采樣而可觀察的。
[0013]實施例可以用于監(jiān)視、管理、熱繪圖(heatmapping)、負荷平衡、基于源的路由、在物理和虛擬網(wǎng)絡中或者在引起可觀察的隊列的計算機系統(tǒng)內部的適應性路由?？梢杂扇我饩W(wǎng)絡末端節(jié)點(例如源服務器、存儲、物理的、虛擬的)、中央控制器、管理程序、控制臺或甚至另一網(wǎng)絡節(jié)點(例如開關、適配器)開始輪詢/詢問反饋請求處理。
[0014]當前的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡不提供通過其可以以前攝的方式收集關于預測的擁塞點(例如用QCN CP采樣器測量(instrument)的隊列,其可能變?yōu)闊狳c)的數(shù)據(jù)的機制。也就是說，當前的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡僅對擁塞的出現(xiàn)事后做出反應。在此公開的實施例提供了積極主動地預測在擁塞點發(fā)生之前它們將出現(xiàn)在網(wǎng)絡中的哪里或者監(jiān)視服務級協(xié)議(SLA)—致性的負荷的方法。
[0015]因而，一旦已經(jīng)標識了預測的擁塞點(熱點，作為例如QCN CP被監(jiān)視)，實施例可以積極主動地重新路由流量以避免出現(xiàn)預測的擁塞(熱點)。實施例還提供了用于基于網(wǎng)絡中的流量的歷史積極主動地重新路由分組或者調整流量源處的注入速率以避免擁塞的向后擴張(backspreading)以及像在飽和樹中那樣的線頭(HOL)阻塞。根據(jù)一個實施例,如果新的網(wǎng)絡流量匹配于存儲的歷史簡檔，則中央控制器可以預測新的網(wǎng)絡流量將導致與歷史簡檔中相同區(qū)域中的擁塞。
[0016]首先應當理解，盡管本公開包括關于云計算的詳細描述，但其中記載的技術方案的實現(xiàn)卻不限于云計算環(huán)境，而是能夠結合現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的任何其它類型的計算環(huán)境而實現(xiàn)。
[0017]云計算是一種服務交付模式，用于對共享的可配置計算資源池進行方便、按需的網(wǎng)絡訪問?？膳渲糜嬎阗Y源是能夠以最小的管理成本或與服務提供者進行最少的交互就能快速部署和釋放的資源，例如可以是網(wǎng)絡、網(wǎng)絡帶寬、服務器、處理、內存、存儲、應用、虛擬機和服務。這種云模式可以包括至少五個特征、至少三個服務模型和至少四個部署模型。
[0018]特征包括:
[0019]按需自助式服務:云的消費者在無需與服務提供者進行人為交互的情況下能夠單方面自動地按需部署諸如服務器時間和網(wǎng)絡存儲等的計算能力。
[0020]廣泛的網(wǎng)絡接入:計算能力可以通過標準機制在網(wǎng)絡上獲取，這種標準機制促進了通過不同種類的瘦客戶機平臺或厚客戶機平臺(例如移動電話、膝上型電腦、個人數(shù)字助理PDA)對云的使用。
[0021]資源池:提供者的計算資源被歸入資源池并通過多租戶(mult1-tenant)模式服務于多重消費者，其中按需將不同的實體資源和虛擬資源動態(tài)地分配和再分配。一般情況下，消費者不能控制或甚至并不知曉所提供的資源的確切位置，但可以在較高抽象程度上指定位置(例如國家、州或數(shù)據(jù)中心)，因此具有位置無關性。
[0022]迅速彈性:能夠迅速、有彈性地(有時是自動地)部署計算能力，以實現(xiàn)快速擴展，并且能迅速釋放來快速縮小。在消費者看來，用于部署的可用計算能力往往顯得是無限的，并能在任意時候都能獲取任意數(shù)量的計算能力。
[0023]可測量的服務:云系統(tǒng)通過利用適于服務類型(例如存儲、處理、帶寬和活躍用戶帳號)的某種抽象程度的計量能力，自動地控制和優(yōu)化資源效用。可以監(jiān)測、控制和報告資源使用情況，為服務提供者和消費者雙方提供透明度。
[0024]服務模型如下:
[0025]軟件即服務(SaaS):向消費者提供的能力是使用提供者在云基礎架構上運行的應用?？梢酝ㄟ^諸如網(wǎng)絡瀏覽器的瘦客戶機接口(例如基于網(wǎng)絡的電子郵件)從各種客戶機設備訪問應用。除了有限的特定于用戶的應用配置設置外，消費者既不管理也不控制包括網(wǎng)絡、服務器、操作系統(tǒng)、存儲、乃至單個應用能力等的底層云基礎架構。
[0026]平臺即服務(PaaS):向消費者提供的能力是在云基礎架構上部署消費者創(chuàng)建或獲得的應用，這些應用利用提供者支持的程序設計語言和工具創(chuàng)建。消費者既不管理也不控制包括網(wǎng)絡、服務器、操作系統(tǒng)或存儲的底層云基礎架構，但對其部署的應用具有控制權，對應用托管環(huán)境配置可能也具有控制權。
[0027]基礎架構即服務(IaaS):向消費者提供的能力是消費者能夠在其中部署并運行包括操作系統(tǒng)和應用的任意軟件的處理、存儲、網(wǎng)絡和其他基礎計算資源。消費者既不管理也不控制底層的云基礎架構，但是對操作系統(tǒng)、存儲和其部署的應用具有控制權，對選擇的網(wǎng)絡組件(例如主機防火墻)可能具有有限的控制權。
[0028]部署模型如下:
[0029]私有云:云基礎架構單獨為某個組織運行。云基礎架構可以由該組織或第三方管理并且可以存在于該組織內部或外部。
[0030]共同體云:云基礎架構被若干組織共享并支持有共同利害關系(例如任務使命、安全要求、政策和合規(guī)考慮)的特定共同體。共同體云可以由共同體內的多個組織或第三方管理并且可以存在于該共同體內部或外部。
[0031]公共云:云基礎架構向公眾或大型產(chǎn)業(yè)群提供并由出售云服務的組織擁有。
[0032]混合云:云基礎架構由兩個或更多部署模型的云(私有云、共同體云或公共云)組成，這些云依然是獨特的實體，但是通過使數(shù)據(jù)和應用能夠移植的標準化技術或私有技術(例如用于云之間的負載平衡的云突發(fā)流量分擔技術)綁定在一起。
[0033]云計算環(huán)境是面向服務的，特點集中在無狀態(tài)性、低耦合性、模塊性和語意的互操作性。云計算的核心是包含互連節(jié)點網(wǎng)絡的基礎架構。
[0034]現(xiàn)在參考圖1，其中顯示了用于積極主動地探測網(wǎng)絡的當前狀態(tài)以使能網(wǎng)絡中的開關來適配于即將到來的網(wǎng)絡情況的云計算節(jié)點的一個例子的框圖。圖1顯示的云計算節(jié)點10僅僅是適合的云計算節(jié)點的一個示例，不應對本發(fā)明實施例的功能或使用范圍帶來任何限制。總之，云計算節(jié)點10能夠被用來實現(xiàn)和/或執(zhí)行以上所述的任何功能。
[0035]云計算節(jié)點10具有計算機系統(tǒng)/服務器12，其可與眾多其它通用或專用計算系統(tǒng)環(huán)境或配置一起操作。眾所周知，適于與計算機系統(tǒng)/服務器12 —起操作的計算系統(tǒng)、環(huán)境和/或配置的例子包括但不限于:個人計算機系統(tǒng)、服務器計算機系統(tǒng)、瘦客戶機、厚客戶機、手持或膝上設備、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的系統(tǒng)、機頂盒、可編程消費電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡個人電腦、小型計算機系統(tǒng)、大型計算機系統(tǒng)和包括上述任意系統(tǒng)或設備的分布式云計算技術環(huán)境，等等。
[0036]計算機系統(tǒng)/服務器12可以在由計算機系統(tǒng)執(zhí)行的計算機系統(tǒng)可執(zhí)行指令(諸如程序模塊)的一般語境下描述。通常，程序模塊可以包括執(zhí)行特定的任務或者實現(xiàn)特定的抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、目標程序、組件、邏輯、數(shù)據(jù)結構等。計算機系統(tǒng)/服務器12可以在通過通信網(wǎng)絡鏈接的遠程處理設備執(zhí)行任務的分布式云計算環(huán)境中實施。在分布式云計算環(huán)境中，程序模塊可以位于包括存儲設備的本地或遠程計算系統(tǒng)存儲介質上。
[0037]如圖1所示，云計算節(jié)點10中的計算機系統(tǒng)/服務器12以通用計算設備(以下稱為處理設備)的形式表現(xiàn)。計算機系統(tǒng)/服務器12的組件可以包括但不限于:一個或者多個處理器或者處理單元16，系統(tǒng)存儲器28，連接不同系統(tǒng)組件(包括系統(tǒng)存儲器28和處理單元16)的總線18。
[0038]總線18表示幾類總線結構中的一種或多種，包括存儲器總線或者存儲器控制器、外圍總線、圖形加速端口、處理器或者使用多種總線結構中的任意總線結構的局域總線。舉例來說，這些體系結構包括但不限于工業(yè)標準體系結構(ISA)總線、微通道體系結構(MAC)總線、增強型ISA(EISA)總線、視頻電子標準協(xié)會(VESA)局域總線以及外圍組件互連(PCI)總線、PCIe、AMD超傳輸總線等。
[0039]計算機系統(tǒng)/服務器12典型地包括多種計算機系統(tǒng)可讀介質。這些介質可以是能夠被計算機系統(tǒng)/服務器12訪問的任意可獲得的介質，包括易失性和非易失性介質、可移動的和不可移動的介質。
[0040]系統(tǒng)存儲器28可以包括易失性存儲器形式的計算機系統(tǒng)可讀介質，例如隨機存取存儲器(RAM)30和/或高速緩存存儲器32。計算機系統(tǒng)/服務器12可以進一步包括其它可移動/不可移動的、易失性/非易失性計算機系統(tǒng)存儲介質。僅作為舉例，存儲系統(tǒng)34可以用于讀寫不可移動的、非易失性磁介質(圖1未顯示，通常稱為“硬盤驅動器”)。盡管圖1中未示出，可以提供用于對可移動非易失性磁盤(例如“軟盤”)讀寫的磁盤驅動器，以及對可移動非易失性光盤(例如⑶-ROM，DVD-ROM或者其它光介質)讀寫的光盤驅動器。在這些情況下，每個驅動器可以通過一個或者多個數(shù)據(jù)介質接口與總線18相連。如下面將進一步描述和說明的，存儲器28可以包括至少一個程序產(chǎn)品，該程序產(chǎn)品具有一組(例如至少一個)程序模塊，這些程序模塊被配置以執(zhí)行本發(fā)明各實施例的功能。
[0041 ] 具有一組(至少一個)程序模塊42的程序/實用工具40，可以存儲在存儲器28中，這樣的程序模塊42包括但不限于操作系統(tǒng)、一個或者多個應用程序、其它程序模塊以及程序數(shù)據(jù)，這些示例中的每一個或某種組合中可能包括網(wǎng)絡環(huán)境的實現(xiàn)。程序模塊42通常執(zhí)行本發(fā)明所描述的實施例中的功能和/或方法。
[0042]計算機系統(tǒng)/服務器12也可以與一個或多個外部設備14 (例如鍵盤、指向設備、顯示器24等)通信，還可與一個或者多個使得用戶能與該計算機系統(tǒng)/服務器12交互的設備通信，和/或與使得該計算機系統(tǒng)/服務器12能與一個或多個其它計算設備進行通信的任何設備(例如網(wǎng)卡，調制解調器等等)通信。這種通信可以通過輸入/輸出(I/O)接口 22進行。并且，計算機系統(tǒng)/服務器12還可以通過網(wǎng)絡適配器20與一個或者多個網(wǎng)絡(例如局域網(wǎng)(LAN)，廣域網(wǎng)(WAN)和/或公共網(wǎng)絡，例如因特網(wǎng))通信。如圖所示，網(wǎng)絡適配器20通過總線18與計算機系統(tǒng)/服務器12的其它模塊通信。應當明白，盡管圖中未示出，其它硬件和/或軟件模塊可以與計算機系統(tǒng)/服務器12 —起操作，包括但不限于:微代碼、設備驅動器、冗余處理單元、外部磁盤驅動陣列、RAID系統(tǒng)、磁帶驅動器以及數(shù)據(jù)備份存儲系統(tǒng)坐寸ο
[0043]現(xiàn)在參考圖2，其中顯示了示例性的云計算環(huán)境50。如圖所示，云計算環(huán)境50包括云計算消費者使用的本地計算設備可以與其相通信的一個或者多個云計算節(jié)點10，本地計算設備例如可以是個人數(shù)字助理(PDA)或移動電話54A、臺式電腦54B、筆記本電腦54C、數(shù)字攝像機54D、數(shù)字錄音設備54E和/或數(shù)字照相機54N。云計算節(jié)點10之間可以相互通信。可以在包括但不限于如上所述的私有云、共同體云、公共云或混合云或者它們的組合的一個或者多個網(wǎng)絡中將云計算節(jié)點10進行物理或虛擬分組(圖中未顯示)。這樣，云的消費者無需在本地計算設備上維護資源就能請求云計算環(huán)境50提供的基礎架構即服務(IaaS)、平臺即服務(PaaS)和/或軟件即服務(SaaS)。應當理解，圖2顯示的各類計算設備54A-N僅僅是示意性的，云計算節(jié)點10以及云計算環(huán)境50可以與任意類型網(wǎng)絡上和/或網(wǎng)絡可尋址連接的任意類型的計算設備(例如使用網(wǎng)絡瀏覽器)通信。
[0044]現(xiàn)在參考圖3，其中顯示了云計算環(huán)境50 (圖2)提供的一組功能抽象層。首先應當理解，圖3所示的組件、層以及功能都僅僅是示意性的，本發(fā)明的實施例不限于此。如圖3所示，提供下列層和對應功能:
[0045]硬件和軟件層60包括硬件和軟件組件。硬件組件的例子包括:主機，例如IBM?zSeries?,系統(tǒng)；基于RISC (精簡指令集計算機)體系結構的服務器，例如IBM pSeries?系統(tǒng)；lBMxSeries?系統(tǒng)；IBM BladeCenter?系統(tǒng)；存儲設備；網(wǎng)絡和網(wǎng)絡組件。軟件組件的例子包括:網(wǎng)絡應用服務器軟件，例如IBM WebSphere?應用服務器軟件；數(shù)據(jù)庫軟件，例如 IBM DB2?.數(shù)據(jù)庫軟件。(IBM, zSeries, pSeries, xSeries, BladeCenter, WebSphere以及DB2是國際商業(yè)機器公司在全世界各地的注冊商標)。
[0046]虛擬層62提供一個抽象層，該層可以提供下列虛擬實體的例子:虛擬服務器、虛擬存儲、虛擬網(wǎng)絡(包括虛擬私有網(wǎng)絡)、虛擬應用和操作系統(tǒng)、以及虛擬客戶端。
[0047]在一個示例中，管理層64可以提供下述功能:資源供應功能:提供用于在云計算環(huán)境中執(zhí)行任務的計算資源和其它資源的動態(tài)獲??；計量和定價功能:在云計算環(huán)境內對資源的使用進行成本跟蹤，并為這些資源的消費提供帳單或發(fā)票。在一個例子中，該資源可以包括應用軟件許可。安全功能:為云的消費者和任務提供身份認證，以及為數(shù)據(jù)和其它資源提供保護。用戶門戶功能:為消費者和系統(tǒng)管理員提供對云計算環(huán)境的訪問。服務水平管理功能:提供云計算資源的分配和管理，以滿足必需的服務水平。服務水平協(xié)議(SLA)計劃和履行功能:為根據(jù)SLA預測的對云計算資源未來需求提供預先安排和供應。
[0048]工作負載層66提供云計算環(huán)境可能實現(xiàn)的功能的示例。在該層中，可提供的工作負載或功能的示例包括:地圖繪制與導航；軟件開發(fā)及生命周期管理；虛擬教室的教學提供；數(shù)據(jù)分析處理；交易處理；以及網(wǎng)絡擁塞處理67。
[0049]現(xiàn)在轉向圖4，概括地示出由網(wǎng)絡擁塞處理模塊67的實施例進行的處理。如圖4所示，根據(jù)一個實施例，反饋請求處理400積極主動地探測多個網(wǎng)絡開關的隊列的當前狀態(tài)。根據(jù)一個實施例，多個開關可以是符合量化的擁塞通知(QCN)的開關。但是，一個實施例可以使用由OpenFlow通信協(xié)議使能的軟件定義網(wǎng)絡(SDN)實現(xiàn)。
[0050]在塊410，一個實施例的源服務器發(fā)送第一反饋請求以探測一個開關、沿著源到目的地下游路徑的幾個開關或者網(wǎng)絡中的所有開關以確定每個開關的隊列的狀態(tài)。探測的開關(例如QCN擁塞點、在物理或虛擬架構中的采樣的隊列)可以通過直接向請求者提供其狀態(tài)響應來答復該第一反饋請求，而不管這是源服務器還是中央控制器。
[0051]根據(jù)一個實施例，可以周期地觸發(fā)第一反饋請求。例如，一個實施例可以預定用于發(fā)送第一反饋請求來探測網(wǎng)絡中的所有開關的狀態(tài)的頻率(例如每五秒鐘或者每分鐘)。根據(jù)另一實施例，當在網(wǎng)絡中的多個開關之一的隊列處超過設置點閾值(Qeq)時，可以發(fā)送第一反饋請求。在此情況下，當開關的隊列溢出時，可以發(fā)送第一反饋請求以探測網(wǎng)絡中的所有開關的狀態(tài)。
[0052]在一個實施例中，從塊410，源服務器可以直接向一個開關發(fā)送第一反饋請求，因此輪詢單個開關/隊列狀態(tài)。根據(jù)另一實施例，從塊410，源服務器可以向多個開關發(fā)送第一反饋請求，因此輪詢沿著朝向目的地末端節(jié)點的構造路徑的要探測的所有隊列。在塊420，網(wǎng)絡中的一個或多個開關可以接收該第一反饋請求。根據(jù)一個實施例，每個探測的開關可以直接向請求者(例如源服務器)答復，如在塊430中所示，同時還朝向最終目的地向下游轉發(fā)該第一反饋請求。在第一反饋請求直接發(fā)送到路徑上的多個開關的情況下，開關或適配器的被探測的隊列還將向下游轉發(fā)原始反饋請求，可選地用在路徑中的當前位置來標記位字段。答復可以經(jīng)過64B QCN擁塞通知消息(CNM)或者任何其他已知的以太網(wǎng)類型幀直接發(fā)送回到原始請求者。
[0053]根據(jù)另一實施例，從塊410，源服務器可以向中央控制器發(fā)送第一反饋請求。在塊440，一個實施例的中央控制器接收該第一反饋請求。根據(jù)一個實施例，該中央控制器可以運行在單獨的服務器上。另外，該中央控制器可以是定位在與用于網(wǎng)絡中的連接的開關的數(shù)據(jù)平面分離的控制平面上的OpenFlow或者OpenStack控制器。
[0054]在塊450，根據(jù)一個實施例，響應于接收到第一反饋請求，中央控制器可以向被包括在導向指定的目的地的完整路徑或子路徑中的網(wǎng)絡中的所有開關發(fā)送第二反饋請求。一個實施例的第二反饋請求探測網(wǎng)絡中的開關并且詢問其各自的隊列的狀態(tài)。因而，所有網(wǎng)絡開關對其受影響的隊列(即沿著指定路徑的隊列)中的一些或所有采樣。根據(jù)一個實施例，所有的該數(shù)據(jù)將被發(fā)送到原始請求者，在此實施例中該原始請求者可以是中央控制器(0F 或 OS)。
[0055]在所有開關上具有數(shù)百個端口并且每個端口具有其自己的具有八個優(yōu)先級級別的隊列的現(xiàn)代技術的中等大小的網(wǎng)絡中，每次發(fā)送反饋請求時，控制器可能很容易淹沒在數(shù)千消息中。因此，在塊460，一個實施例提供指定的代理開關，其將來自開關的對于第二反饋請求的響應聚集為單個數(shù)據(jù)分組。該指定的代理開關運行聚集算法，該聚集算法取得來自被詢問的開關的所有的接收的狀態(tài)信息，將該狀態(tài)信息壓縮為一幀，并將該單個數(shù)據(jù)分組幀發(fā)送到發(fā)送了該第二反饋請求的中央控制器，如塊470中所示。
[0056]如果其是原始請求者，則一個實施例的中央控制器接收該單個數(shù)據(jù)分組幀，并從其中提取所需的反饋響應。提取的響應可以被發(fā)送回到開始了該第一反饋請求的源服務器，以便該源服務器可以查看網(wǎng)絡中的所有隊列的當前狀態(tài)。根據(jù)一個實施例，如果網(wǎng)絡的當前狀態(tài)指示在網(wǎng)絡的某個區(qū)域中的朝向擁塞的趨勢，則可以向中央控制器通知該趨勢以積極主動地避免擁塞的出現(xiàn)。根據(jù)另一實施例，中央控制器本身可以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡的某個區(qū)域中的朝向擁塞的趨勢。根據(jù)另一實施例，原始請求者是經(jīng)由第一反饋請求直接輪詢沿著朝向目的地的網(wǎng)絡路徑的開關中的一個或多個隊列而不求助于中央控制器媒介的源末端節(jié)點。
[0057]盡管適應性重新路由或者負載平衡是一個實施例的可能的應用，但是它們仍然僅僅是反饋請求反饋循環(huán)的潛在副產(chǎn)品。可以本地地、由每個流量源(例如源服務器)、基于從開關接收的對于其反饋請求輪詢的響應或者由將多個反饋請求輪詢聚集為協(xié)同負載平衡動作的集中的控制器來進行平衡和適應性路由。
[0058]也就是說，中央控制器可以基于反饋響應重新路由分組流量以積極主動地避免擁塞熱點。根據(jù)一個實施例，中央控制器與導向指定的目的地的路徑中的適當?shù)拈_關通信以使得每個開關能夠積極主動地適應于趨向的網(wǎng)絡情況。根據(jù)一個實施例，周期地對網(wǎng)絡采樣以便中央控制器可以觀察網(wǎng)絡中的擁塞的樣式?；谟^察到的網(wǎng)絡中的擁塞的樣式，一個實施例的中央控制器可以改變流量樣式以積極主動地避免擁塞點。
[0059]根據(jù)另一實施例，中央控制器可以維持先前的反饋請求結果的歷史。換句話說，源服務器可以探測具有反饋請求分組的網(wǎng)絡并保持反饋歷史的幾個迭代以觀察擁塞點如何進展。中央控制器然后可以將該歷史與網(wǎng)絡上的流量樣式相關聯(lián)。因而，利用記錄的先前反饋請求數(shù)據(jù)結果的歷史簡檔，中央控制器可以單純地基于歷史簡檔做出重新路由決定而無需發(fā)送另一反饋請求。根據(jù)一個實施例，可以對于可變地定義的時間段保存該歷史。
[0060]根據(jù)一個實施例，可以用一個反饋請求探測完整的網(wǎng)絡路徑或者整個網(wǎng)絡架構。根據(jù)另一實施例，將用每個反饋請求探測僅基于先前歷史易于擁塞的路徑或某些網(wǎng)絡區(qū)域。換句話說，根據(jù)一個實施例，控制器將無需詢問整個網(wǎng)絡，并且可以向下挖掘并且僅詢問易于擁塞或導致熱點的開關/元素的隊列。
[0061]在此公開的實施例提供前攝反饋請求分組到(i)為了所有網(wǎng)絡開關的狀態(tài)將反饋請求發(fā)送到所有網(wǎng)絡開關的中央控制器以及(ii)從單個流量源到沿著朝向目的地的路徑的一個或多個請求/開關的直接探測選項。對于情況(i)，一個實施例的指定的代理開關進行聚集算法并將單個數(shù)據(jù)分組發(fā)送回到控制器。根據(jù)一個實施例，中央控制器分析該單個數(shù)據(jù)分組并且可以使用它來創(chuàng)建網(wǎng)絡的熱地圖的元素?？蛇x地，一個實施例可以維持先前的反饋請求數(shù)據(jù)結果的歷史并基于歷史的流量簡檔選擇重新路由決定。
[0062]實施例的技術效果和益處包括在擁塞熱點發(fā)生之前積極主動地預測擁塞熱點將出現(xiàn)在網(wǎng)絡中的哪里以及積極主動地重新路由流量以避免預測的擁塞點的出現(xiàn)的能力。
[0063]在此使用的術語僅用于描述特定實施例的目的，而不意圖限制本公開。如在此使用的，單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”意圖包括復數(shù)形式，除非上下文明確另有指示。還應理解，術語“包括”和/或“包含”，當在本說明書中使用時，指定所述特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或組的存在，但不排除一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組的存在或添加。
[0064]在下面的權利要求中的所有部件或步驟加上功能元件的相應的結構、材料、動作和等同物意圖包括用于與權利要求中具體主張的其他主張元件組合來執(zhí)行功能的任何結構、材料或動作。為了說明和描述的目的已經(jīng)給出了本公開的描述，但其不意圖窮舉或將本公開限制于所公開的形式。對本【技術領域】的普通技術人員來說，不脫離本公開的范圍和精神，許多修改和變型將是顯而易見的。選擇和描述實施例以便最好地解釋本公開的原理和實際應用，并使其他本【技術領域】的普通技術人員能夠對于具有適合于預期的具體用途的各種修改的各種實施例理解本公開。
[0065]此外，所屬【技術領域】的技術人員知道，本公開的各個方面可以實現(xiàn)為系統(tǒng)、方法或計算機程序產(chǎn)品。因此，本公開的各個方面可以具體實現(xiàn)為以下形式，即:完全的硬件實施方式、完全的軟件實施方式(包括固件、駐留軟件、微代碼等)，或硬件和軟件方面結合的實施方式，這里可以統(tǒng)稱為“電路”、“模塊”或“系統(tǒng)”。此外，在一些實施例中，本公開的各個方面還可以實現(xiàn)為在一個或多個計算機可讀介質中的計算機程序產(chǎn)品的形式，該計算機可讀介質中包含計算機可讀的程序代碼。
[0066]可以采用一個或多個計算機可讀介質的任意組合。計算機可讀介質可以是計算機可讀信號介質或者計算機可讀存儲介質。計算機可讀存儲介質例如可以是一但不限于——電、磁、光、電磁、紅外線、或半導體的系統(tǒng)、裝置或器件，或者上述的任意合適的組合。計算機可讀存儲介質的更具體的例子(非窮舉的列表)包括:具有一個或多個導線的電連接、便攜式計算機盤、硬盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦式可編程只讀存儲器(EPR0M或閃存)、光纖、便攜式緊湊盤只讀存儲器(CD-ROM)、光存儲器件、磁存儲器件、或者上述的任意合適的組合。在本文件中，計算機可讀存儲介質可以是任何包含或存儲程序的有形介質，該程序可以被指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結合使用。
[0067]計算機可讀的信號介質可以包括在基帶中或者作為載波一部分傳播的數(shù)據(jù)信號，其中承載了計算機可讀的程序代碼。這種傳播的數(shù)據(jù)信號可以采用多種形式，包括——但不限于——電磁信號、光信號或上述的任意合適的組合。計算機可讀的信號介質還可以是計算機可讀存儲介質以外的任何計算機可讀介質，該計算機可讀介質可以發(fā)送、傳播或者傳輸用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結合使用的程序。
[0068]計算機可讀介質上包含的程序代碼可以用任何適當?shù)慕橘|傳輸，包括一但不限于一無線、有線、光纜、RF等等，或者上述的任意合適的組合。
[0069]可以以一種或多種程序設計語言的任意組合來編寫用于執(zhí)行本公開操作的計算機程序代碼，所述程序設計語言包括面向對象的程序設計語言一諸如Java、Smalltalk、C++等，還包括常規(guī)的過程式程序設計語言一諸如“C”語言或類似的程序設計語言。程序代碼可以完全地在用戶計算機上執(zhí)行、部分地在用戶計算機上執(zhí)行、作為一個獨立的軟件包執(zhí)行、部分在用戶計算機上部分在遠程計算機上執(zhí)行、或者完全在遠程計算機或服務器上執(zhí)行。在涉及遠程計算機的情形中，遠程計算機可以通過任意種類的網(wǎng)絡一包括局域網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)—連接到用戶計算機，或者，可以連接到外部計算機(例如利用因特網(wǎng)服務提供商來通過因特網(wǎng)連接)。
[0070]以上參照根據(jù)本公開實施例的方法、裝置(系統(tǒng))和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或框圖描述了本公開的方面。應當理解，流程圖和/或框圖的每個方框以及流程圖和/或框圖中各方框的組合，都可以由計算機程序指令實現(xiàn)。這些計算機程序指令可以提供給通用計算機、專用計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器，從而生產(chǎn)出一種機器，使得這些計算機程序指令在通過計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器執(zhí)行時，產(chǎn)生了實現(xiàn)流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規(guī)定的功能/動作的裝置。
[0071]也可以把這些計算機程序指令存儲在計算機可讀介質中，這些指令使得計算機、其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置、或其他設備以特定方式工作，從而，存儲在計算機可讀介質中的指令就產(chǎn)生出包括實現(xiàn)流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規(guī)定的功能/動作的指令的制造品(article of manufacture)0
[0072]計算機程序指令也可以被加載到計算機、其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置、或其他器件中以使在計算機上、其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置或其他器件上進行一系列的操作步驟，從而產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的流程使得在計算機或其他可編程裝置上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規(guī)定的功能/動作的流程。
[0073]附圖中的流程圖和框圖顯示了根據(jù)本公開的多個實施例的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品的可能實現(xiàn)的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個或多個用于實現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應當注意，在有些作為替換的實現(xiàn)中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發(fā)生。例如，兩個連續(xù)的方框實際上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來實現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現(xiàn)。
[0074]在此繪出的流程圖僅僅是一個例子。不脫離本公開的精神個可以存在對在此所述的此圖或步驟(或操作)的各種變型。例如，步驟可以按不同的順序進行或者可以添加、刪除或修改步驟。所有這些變型被認為是要求保護的本公開的一部分。
[0075]盡管已經(jīng)描述了本公開的優(yōu)選實施例，但是將理解，本領域技術人員現(xiàn)在以及將來可以進行各種改進和增強，他們落在以下權利要求的范圍內。這些權利要求應該被解釋為維持了第一次描述的本公開的恰當?shù)姆秶?br> 【權利要求】
1.一種計算機實現(xiàn)的方法，包括: 在連接到網(wǎng)絡中的多個開關的中央控制器處接收第一反饋請求，該第一反饋請求包括周期地探測該網(wǎng)絡中的開關的隊列的狀態(tài)的請求； 向導向指定的目的地的路徑中的一個或所有開關發(fā)送第二反饋請求； 接收來自指定的代理開關的對于第二反饋請求的響應，先前指定的代理開關已經(jīng)將所述響應聚集為單個數(shù)據(jù)分組； 在中央控制器處從該單個數(shù)據(jù)分組中提取所述響應；以及 基于提取的響應防止擁塞點。
2.如權利要求1的計算機實現(xiàn)的方法，其中該防止進一步包括從以下中的選擇:將統(tǒng)計報告給反饋請求者，重新路由分組流量，以及調整源注入速率。
3.如權利要求1的計算機實現(xiàn)的方法，其中網(wǎng)絡中的多個開關包括從符合量化的擁塞通知(QCN)開關和符合OpenFlow的開關中所選的開關。
4.如權利要求1的計算機實現(xiàn)的方法，其中該中央控制器是定位在遠程服務器上和在與用于網(wǎng)絡中的多個開關的數(shù)據(jù)平面分離的控制平面上的OpenFlow和OpenStack控制器中的一個。
5.如權利要求1的計算機實現(xiàn)的方法，還包括: 記錄在中央控制器處接收的反饋請求響應的歷史； 基于該歷史觀察網(wǎng)絡中的擁塞點的進展；以及 基于該歷史重新路由分組流量而不發(fā)送進一步的反饋請求。
6.如權利要求5的計算機實現(xiàn)的方法，其中該中央控制器向基于該歷史而易于擁塞的網(wǎng)絡中的開關的子集發(fā)送第二反饋請求。
7.如權利要求1的計算機實現(xiàn)的方法，還包括: 在網(wǎng)絡中的開關中的一個或多個開關處直接接收第一反饋請求，該第一反饋請求包括周期地探測網(wǎng)絡中的開關的隊列的狀態(tài)的請求；以及 從該一個或多個開關直接向該源服務器發(fā)送隊列狀態(tài)響應。
8.如權利要求1的計算機實現(xiàn)的方法，其中響應于在多個開關之一的隊列中超過設置點閾值而發(fā)送該第一反饋請求。
9.一種計算機系統(tǒng)，包括: 存儲器，具有計算機可讀指令；以及處理設備，用于執(zhí)行該計算機可讀指令，該指令包括: 在連接到網(wǎng)絡中的多個開關的中央控制器處接收第一反饋請求，該第一反饋請求包括周期地探測該網(wǎng)絡中的開關的隊列的狀態(tài)的請求； 向導向指定的目的地的路徑中的一個或所有開關發(fā)送第二反饋請求； 接收來自指定的代理開關的對于第二反饋請求的響應，先前指定的代理開關已經(jīng)將所述響應聚集為單個數(shù)據(jù)分組； 在中央控制器處從該單個數(shù)據(jù)分組中提取所述響應；以及 基于提取的響應防止擁塞點。
10.如權利要求9的計算機系統(tǒng)，其中該防止進一步包括從以下中的選擇:將統(tǒng)計報告給反饋請求者，重新路由分組流量，以及調整源注入速率。
11.如權利要求9的計算機系統(tǒng)，還包括: 記錄在中央控制器處接收的反饋請求響應的歷史； 基于該歷史觀察網(wǎng)絡中的擁塞點的進展；以及 基于該歷史重新路由分組流量而不發(fā)送進一步的反饋請求。
12.如權利要求11的計算機系統(tǒng)，其中該中央控制器向基于該歷史而易于擁塞的網(wǎng)絡中的開關的子集發(fā)送第二反饋請求。
13.如權利要求9的計算機系統(tǒng)，還包括: 在網(wǎng)絡中的開關中的一個或多個開關處直接接收第一反饋請求，該第一反饋請求包括周期地探測網(wǎng)絡中的開關的隊列的狀態(tài)的請求；以及 從該一個或多個開關直接向該源服務器發(fā)送隊列狀態(tài)響應。
14.如權利要求9的計算機系統(tǒng)，其中響應于在多個開關之一的隊列中超過設置點閾值而發(fā)送該第一反饋請 求。
【文檔編號】H04L12/26GK104052678SQ201410089605
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權日:2013年3月15日
【發(fā)明者】D.克里桑, C.M.德卡薩迪斯, M.古薩特, C.J.明肯伯格 申請人:國際商業(yè)機器公司