CN101820347A - 计算设备和网络间的中介设备中使用的方法和以太网设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在计算设备和网络之间的中介设备中使用的方法和以太网设备。计算设备和网络之间的中介设备被告知计算设备已进入支持局域网唤醒(WoL)的节能状态。中介设备将支持计算设备的客户端接口转换到节能状态并通过侦听发往计算设备的WoL消息来效仿计算设备的WoL功能。一旦接收到发往计算设备的WoL消息，中介设备计算客户端接口转换回活跃状态，再将接收的WoL消息发送至计算设备。

Description

计算设备和网络间的中介设备中使用的方法和以太网设备
技术领域
本发明涉及以太网系统，更具体地说，涉及一种通过效仿能效以太网(energy efficient ethernet)中的局域网唤醒(wake on LAN)来实现节能的方法和系统。
背景技术
近些年来能量成本逐步上升，呈不断增加的趋势。在此情况下，各种行业对成本上升的影响变得越来越敏感。吸引越来越多目光(scrutiny)的一个领域就是IT基础设施。许多公司正关注其IT系统的能量使用，从而确定是否能够减少能量成本。为此，关注能效网络的行业已着手处理作为整体使用的IT设备不断上涨的成本问题(也就是说，计算设备、显示器、打印机、服务器、网络设备等等)。
能够实现节能的一个领域是可为整个系统或者系统的一部分(例如，计算设备)定义的多能量状态。所述能量状态的其中一个例子就是睡眠模式。例如，睡眠模式可通过计算设备自治地进入。这种睡眠模式可以节省计算设备本身的能量，不过在睡眠模式过程中，需要在客户端接口上增加节能机制。
发明内容
本发明提出一种通过效仿能效以太网中的局域网唤醒来实现节能的方法和系统。下面将结合至少一幅附图来充分展示和/或说明，并且将在权利要求中进行完整的阐述。
根据本发明的一方面，提出一种在计算设备和网络之间的中介设备中使用的方法，包括：
接收来自所述计算设备的信息，所述接收的信息向所述中介设备提供所述计算设备已进入睡眠状态的指示，所述接收的信息还向所述中介设备通知能够将所述计算设备从所述睡眠状态唤醒的消息；
作为所述接收的响应，将支持所述计算设备的所述中介设备的网络接口从活跃状态转换为节能状态；
当所述网络接口处于所述节能状态时，确定来自所述网络并去往所述计算设备的通信是否包含所述消息；以及
如果确定来自所述网络并去往所述计算设备的通信包含所述消息，将所述网络接口从所述节能状态转换为所述活跃状态。
作为优选，所述接收包括接收有关LAN唤醒数据包类型的信息。
作为优选，所述接收包括以单一通信来接收。
作为优选，所述转换包括将物理层设备从活跃状态转换到节能状态。
作为优选，所述转换包括进入低功率空闲模式。
作为优选，所述转换包括进入物理层子设备(subset physical layer device)模式。
作为优选，所述方法进一步包括缓存所述消息直至所述网络接口返回所述活跃状态。
作为优选，所述以太网方法可在IP网络电话(voice over IP)上实现。
作为优选，所述方法进一步包括如果确定不包含所述消息则丢弃所述通信。
作为优选，所述方法进一步包括代表所述计算设备响应地址解析协议请求。
根据本发明的再一方面，提出了一种在计算设备和网络之间的中介设备中使用的方法，包括：
接收来自所述计算设备的指示所述计算设备已进入睡眠状态的指示；
作为所述接收指示的响应，将支持所述计算设备的网络接口从活跃状态转换为节能状态；以及
在确定接收到来自所述网络的用于唤醒所述计算设备的通信之后，将所述网络接口从所述节能状态转换为所述活跃状态。
作为优选，所述方法进一步包括接收有关LAN唤醒数据包类型的信息。
作为优选，所述转换包括转换物理层设备。
作为优选，所述以太网方法可在IP网络电话(voice over IP)上实现。
作为优选，所述通信是LAN唤醒数据包。
作为优选，所述方法进一步包括在所述网络接口转换到所述活跃状态后，将所述通信发送到所述计算设备。
作为优选，所述方法进一步包括接收有关唤醒所述计算设备所需要的时间的信息。
根据本发明的一方面，提出了一种以太网设备，包括：
第一外部端口，与网络进行通信；
第二外部端口，与计算设备进行通信，所述第二外部端口包括物理层设备；以及
控制器，当所述计算设备进入睡眠模式时将所述物理层设备从活跃状态转换为节能状态，当接收到来自所述网络的用于唤醒所述计算设备的消息时将所述物理层设备从所述节能状态转换为所述活跃状态。
作为优选，所述以太网设备是IP网络电话(voice over IP phone)。
作为优选，所述节能状态为低功率空闲状态。
作为优选，所述节能状态为物理层子设备(subset physical layer device)状态。
作为优选，所述消息为LAN唤醒消息。
附图说明
为了使得本发明的各个优点和特征更加清楚，将通过附图所阐述的具体实施例对本发明的上述简要内容进行更加详细的描述。应当理解，这些附图仅仅作为本发明的典型实施例，并不是对本发明保护范围的限制。通过使用随后的附图对本发明进行额外具体和详细的描述和解释：
图1示出了网络环境的示例；
图2示出了依据本发明一实施例的计算设备；
图3示出了依据本发明一实施例的支持切换的设备；
图4示出了本发明处理过程的流程图。
具体实施方式
下面将详细讨论本发明的各个实施例。虽然描述了具体的实施例，应当理解的是，仅作为解释之用。本领域技术人员在不脱离本发明精神和范围的情况下可使用其他组件和配置。
计算设备自治地进入睡眠模式，当计算设备进入睡眠模式(例如，备用或休眠状态)，计算设备本身能够通过关断CPU、显示器以及其他外围设备来节省相当多的能量。进入睡眠模式的计算设备支持局域网唤醒(Wake onLAN，简称WoL)。WoL功能能够通过网络连接远程唤醒计算设备。支持WoL可为网络接口设备节省功率，可设计网络接口设备使其侦听特定数据包(也即，“魔术包(magic packet)”)。当计算设备确认接收到魔术包时，网络卡开启计算设备使其进入全运行状态。
图1示出了网络环境的示例。如图1所示，计算设备包括通用计算组件，诸如CPU 110、存储器控制器(北桥)120以及I/O控制器(南桥)130。如图所示，存储器控制器120与图形计算(graphics)子系统122以及主系统存储器124连接。另一方面，I/O控制器130也与多个组件连接，包括硬盘驱动器132、非易失性RAM(nonvolatile RAM，NVRAM)134、电源子系统136以及USB控制器138。应当理解，本实施例并非完全涵盖所有例子，也并非作为对本发明的限制。依据本发明的原理还可使用多种其他的存储器控制器和I/O控制器的配置。
如图1进一步所示，I/O控制器130还与LAN设备140通信。通常，LAN设备140提供到主板上的联网功能，从而减少了插入网络接口卡(NIC)的需求。在其中一个实施例中，LAN设备140包括全集成10/100/1000BASE-T吉比特以太网媒体访问控制器(MAC)、PCI快速总线接口(PCI express businterface)、片上缓冲存储器、单个芯片解决方案中的集成物理层(PHY)收发器。在本发明其他实施例中，诸如当最初支持高端PHY(例如10GBASE-T)时，PHY可以是非集成的。在其他实施例中，LAN设备140还包括无线通信组件。
在其中一实施例中，LAN设备140(可能与集成的管理控制器一起)还可用在操作系统未开启(OS-absent)环境中(CPU、芯片集、系统存储器关闭)以运行脱机应用。在多个实施例中，管理控制器是单独(discrete)的设备，诸如图1所示，或者也可与存储器控制器120、I/O控制器130、LAN设备140等集成在一起。应注意，即使计算设备的OS是处于休眠状态，IT管理员仍可与LAN设备140通信。例如，通过LAN设备140的WoL事件请求，IT管理员能够对计算设备执行更新或其他管理。
图2示出了依据本发明一实施例的计算设备。如图所示，计算设备210与中介设备220连接。中介设备220反过来与网络230(诸如局域网(intranet)或广域网)连接。其中一个功能中，可设计中介设备使其便于计算设备210与网络230的连接。在其中一个例子中，中介设备220可作为IP网络电话(voice over IP phone)平台。
图3示出了中介设备220的实施例。如图所示，中介设备220包括至少两个以太网端口312、314和内部端口318。以太网端口312、314和内部端口318支持全双工链路，数据流可同时来自任一方向。数据流也可同时交换到两个端口。例如，内部端口318可增加数据流至任一一个或两个以太网端口312、314，或者接收来自任一一个或两个以太网端口312、314的数据流。以太网端口312、314和内部端口318通过交换机316连接在一起。
应当理解，以太网端口312、314可使用媒体访问控制(MAC)和PHY。如图3所示，以太网端口314可配置为能效以太网(energy efficient Ethernet，简称EEE)PHY，其功能将详细描述如下。
如图3进一步的描述，中介设备220还包括EEE控制320。通常，EEE控制320包括适当的逻辑、电路和/或代码，能够为中介设备220建立和/或实现EEE控制策略。EEE控制320可为逻辑和/或功能模块，例如可在以下部分中实现：中介设备主机、MAC、和/或PHY。EEE控制320可被部分地包含在运行嵌入式固件的处理器中。EEE控制320能够分析物理链路上的数据流、分析操作和/或进行数据处理。在其中一个实施例中，EEE控制320与链路伙伴交换信息。EEE控制320还可交换来自或属于OSI层级结构的一个或多个层的信息，从而建立和/或实现EEE控制策略。
以太网端口312使得中介设备220能够与网络230通信。另一方面，以太网端口314使得中介设备220能够与计算设备210通信。结合起来，以太网端口312、314和交换机316使得中介设备220作为终端(end point)设备(例如VOIP电话)运作或者作为网络中的中介设备运作。另一种方式中，中介设备220可作为计算设备210和网络230之间的中介交换机使用，或者简单地作为例如发起/接收VOIP电话数据流的源端/终端网络设备使用。
如上所述，可设计计算设备210使其自治地进入睡眠模式。在此情景下，与计算设备210连接的网络链路另一端的中介设备220并不知道计算设备已进入支持WoL的低功率状态。因此，计算设备210和中介设备220之间的以太网链路240保持正常工作(remain up)以便局域网唤醒(WoL)计算设备210。当以太网链路240保持正常工作时，中介设备220不关断与计算设备210连接的PHY。当计算设备进入支持WoL的睡眠状态时，中介设备220就会失去获取相当数量的能量节省的任何机会。
本发明的其中一个特性是，当计算设备210进入支持WoL的睡眠状态，中介设备220可实现链路240上的相当数量的能量节省。本发明的这种特性由协议来实现，该协议使得计算设备通知中介设备210何时进入支持WoL的睡眠状态以及计算设备210的网络接口设备所配置的支持哪种WoL式样。“WoL数据包”可被定义为多种类型，协议可将每一潜在的WoL数据包的精确式样(pattern)传送至中介设备220。
在其中一个实施例中，计算设备210侧的协议可在设备驱动中实现，该设备驱动接收来自OS的唤醒式样。在中介设备220侧的协议可在作为EEE控制320一部分的固件中实现。该方式允许中介设备220有效地充当睡眠计算设备210的WoL代理(proxy)以及留意送往睡眠计算设备210的WoL数据包。值得注意的是，具有代理功能时，中介设备220能够关断与计算设备210连接的以太网链路240上的PHY。PHY保持关断状态除非中介设备220接收到发往睡眠计算设备210的特定的WoL数据包。中介设备220丢弃(不转发)任何发往计算设备210的非-WoL数据包。这就允许中介设备220和计算设备210通过允许关断其PHY并保持关断状态直至有WoL数据包需要处理，从而节省额外的功率。另外，中介设备220还可通过减慢或停止与支持计算设备210的客户端接口有关的其他逻辑来达到额外的功率节省。
应当理解，可设计中介设备220使其保持与网络230连接的一侧的网络接口处于正常工作状态。例如，在一实施例中，中介设备220作为VOIP电话平台，与网络230连接的接口支持VOIP电话的VOIP电话呼叫。通常，与网络230连接的活跃接口使得中介设备220支持送往中介设备220的数据流或者探听送往计算设备210的数据流。
在其中一个实施例中，所述探听可将该数据流与WoL过滤器匹配。如果中介设备220检测到计算设备210的WoL数据包，中介设备就缓存该数据包，将与计算设备210连接的以太网链路240的PHY跳出节能状态，运行以太网链路240恢复。一旦以太网链路240返回至全运行状态，中介设备220再转发WoL数据包至睡眠计算设备210，从而使得计算设备210处于活跃(唤醒)状态。
应当注意，中介设备220还可响应接收自网络230并发往睡眠计算设备210的地址解析协议(ARP)请求。中介设备220代表睡眠计算设备210响应这些ARP请求。如果中介设备220未代表睡眠计算设备210响应请求，那么其他网络设备就不知道使用哪个以太网MAC地址发送数据包至睡眠计算设备210，也就阻止了其他网络设备向睡眠计算设备210发送WoL数据包。
在其中一个实施例中，支持以太网链路240的中介设备220中的PHY可部分地而非完全地关断，所处的状态是线上仅有链路能量，从而电缆不插电(unplug)事件能够被识别。在另一实施例中，交换机220中的PHY可通过在链路上实现子速率来节能(例如，低功率空闲(LPI)模式或子集PHY模式)，从而支持能效以太网(EEE)。
为进一步描述本发明的原理，还可参考图4所述的流程图。如图所示，处理开始于步骤402，中介设备220接收来自计算设备210的指示，指示计算设备处于进入支持WoL睡眠(或低功率)状态的过程。所接收的指示作为对处于进入睡眠状态的计算设备210所采取的自治行为的响应。在一个情景中，计算设备210进入睡眠状态可基于网络管理站点所采取的远程行为。在此情景下，指示计算设备210已进入睡眠状态的指示由中介设备220接收自计算设备210或网络230。通常，睡眠状态指示的来源是实现相关的，不脱离本发明的原理。
在步骤404中，中介设备220接收有关计算设备210所支持的WoL消息类型的信息。在一个实施例中，WoL消息信息与步骤402接收的指示一起接收。在另一实施例中，WoL消息信息在单独的通信中接收，该通信可发生在步骤402接收指示之前或之后。当然，如果WoL消息信息代表标准的消息，那么步骤404接收WoL消息信息可以是可选步骤。
还应注意的是，WoL消息信息的来源可以是计算设备210，也可以是网络230。通常，步骤402和404传送的信息的源头以及接收的时间依赖于计算设备210的实现以及计算设备210的管理。
不考虑步骤402和404中中介设备接收的信息的源头和时间，计算设备210进入休眠状态为中介设备220提供了额外能量节省的机会。在步骤406中，中介设备220中的EEE控制将支持计算设备210的客户端接口转换为节能状态。应当理解，节能状态的特定类型是实现相关的。在一实施例中，节能状态代表PHY的低功率状态(例如，低功率空闲或子集PHY)。在另一实施例中，节能状态代表PHY和高层逻辑元件(例如，MAC)的低功率状态。
中介设备220的客户端接口进入节能状态之后，在步骤408中，中介设备220监视发送计算设备210的数据流，从而确定是否接收到WoL消息。此监视可以识别WoL消息，该WoL消息是中介设备220先前关注的与计算设备210有关的消息。
在此操作状态下，中介设备220能够通过代表计算设备210效仿WoL产生额外的能量节省。换句话说，中介设备220作为计算设备210的代理进行运作，以确定是否从网络230接收到用于唤醒计算设备210的魔术包(magicpacket)。
在步骤410中，中介设备220继续监视发往计算设备210的数据流以确定是否接收到WoL消息。该过程无限期地继续直至确定接收到WoL消息。中介设备220将会丢弃任何接收自网络230的非-WoL数据包，否则所述非-WoL数据包转发至计算设备210(除了ARP，中介设备220为其提供代理响应)。整个监视周期中，中介设备220继续节省支持计算设备210的客户端接口的功率。
当在步骤410中确定已接收到发往计算设备210的WoL消息时，处理继续进入步骤412，中介设备220处的EEE控制将支持计算设备210的客户端接口从节能状态转换到活跃状态。在一实施例中，WoL消息被缓存直至客户端接口完成到活跃状态的转换。客户端设备返回活跃状态的转换完成之后，在步骤414，中介设备220发送WoL消息至计算设备210。一旦接收到该消息，计算设备210就会唤醒，从而接收来自网络230的额外通信。
在一实施例中，计算设备210还将有关从睡眠状态唤醒所需时间的信息传送至中介设备。应当理解，接收的时间依赖于计算设备210所使用的特定休眠状态。中介设备220接收该信息使得中介设备220确定客户端接口转换回活跃状态所需的时间。这样可以规定分配给客户端接口的缓存量或客户端接口所使用的节能状态类型。
应当注意，不考虑栈内具体实现，本发明的原理可应用于多种EEE控制策略。进一步地，应当注意，本发明的原理不依赖于链路上的特定通信协议。任何能够通知与WoL状态相关参数的协议都可以使用。
应当理解，本发明的原理可与各种端口类型(例如背板、双绞线、光纤等)、标准或非标准(例如2.5G、5G、10G等)链路速率以及未来的链路速率(例如40G、100G等)一起使用。
通过前面的详细描述，本领域的技术人员可以理解本发明的上述内容以及其他方面。尽管只描述了本发明的上述一些突出特征，本领域的普通技术人员在阅读完所揭露的本发明的内容后应当理解本发明还可以有其他的实施例，并且能够以各种方式进行操作和实施，因此，上述的具体描述不应被认为是对其他实施例的排除。而且，应当理解，本文使用的措辞和专有名词仅仅是做解释之用，不应作为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种在计算设备和网络之间的中介设备中使用的方法，其特征在于，包括：
接收来自所述计算设备的信息，所述接收的信息向所述中介设备提供所述计算设备已进入睡眠状态的指示，所述接收的信息还向所述中介设备通知能够将所述计算设备从所述睡眠状态唤醒的消息；
作为所述接收的响应，将支持所述计算设备的所述中介设备的网络接口从活跃状态转换为节能状态；
当所述网络接口处于所述节能状态时，确定来自所述网络并去往所述计算设备的通信是否包含所述消息；以及
如果确定来自所述网络并去往所述计算设备的通信包含所述消息，将所述网络接口从所述节能状态转换为所述活跃状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述接收包括接收有关LAN唤醒数据包类型的信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述接收包括以单一通信来接收。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述转换包括将物理层设备从活跃状态转换到节能状态。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中所述转换包括进入低功率空闲模式。
6.一种在计算设备和网络之间的中介设备中使用的方法，其特征在于，包括：
接收来自所述计算设备的指示所述计算设备已进入睡眠状态的指示；
作为所述接收指示的响应，将支持所述计算设备的网络接口从活跃状态转换为节能状态；以及
在确定接收到来自所述网络的用于唤醒所述计算设备的通信之后，将所述网络接口从所述节能状态转换为所述活跃状态。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括接收有关LAN唤醒数据包类型的信息。
8.一种以太网设备，其特征在于，包括：
第一外部端口，与网络进行通信；
第二外部端口，与计算设备进行通信，所述第二外部端口包括物理层设备；以及
控制器，当所述计算设备进入睡眠模式时将所述物理层设备从活跃状态转换为节能状态，当接收到来自所述网络的用于唤醒所述计算设备的消息时将所述物理层设备从所述节能状态转换为所述活跃状态。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，其中所述以太网设备是IP网络电话。
10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，其中所述节能状态为低功率空闲状态。
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