CN102055657B - Fc数据报文的负载分担方法和fc交换机系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种FC数据报文的负载分担方法及交换机系统。本发明利用FC数据报文中表示所属信息单元(IU)的序列号标识(SequenceID)，以相同源、目的FC节点之间的同一个会话(Exchange)中的IU为负载分担粒度，将每个顺序流截取为若干连续FC数据报文段、并将连续若干FC数据报文段分担至不同链路，由于每条顺序流并不是完整地分担至一条链路，因而在任意顺序流的流量大于其他顺序流时，能够保证将各条顺序流中的各连续FC数据报文段均匀分担至各链路，并能够通过以相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中的IU为负载分担粒度来提高负载分担的灵活性，进而为提高负载分担的均衡度提供了有效保障。

Description

FC数据报文的负载分担方法和FC交换机系统

技术领域

本发明涉及负载分担技术，特别涉及一种FC数据报文的负载分担方法、以及一种可实现FC数据报文负载分担的FC交换机系统。

背景技术

在支持光纤通道(FC)协议的网络中，各FC节点之间进行会话(Exchange)所交互的FC数据报文，可通过互联的FC交换机进行传输。其中，本文所述的FC交换机是指支持FC协议的交换机，其既可以是纯FC网络中的交换机，也可以是以太网承载光纤通道协议(Fibre Channel OverEthernet，FCoE)网络中的交换机，还可以是其它支持FC协议的交换机。

实际应用中，互联的FC交换机之间可能存在多条链路，那么对于这种情况，就需要在多条链路上对传输的大量FC数据报文进行负载分担。

现有技术中存在如下两种负载分担方式：

1、基于流的负载分担，依据FC数据报文中唯一标识源FC节点的源标识(Source ID，SID)、以及唯一标识目的FC节点的目的标识(DestinationID，DID)，利用哈希(Hash)算法将相同源、目的FC节点之间的FC数据报文分担至同一链路，而源、目的FC节点不全相同的FC数据报文均匀分担至不同的链路。即，对于任意两个FC节点，从其中一个FC节点发送至另一个FC节点的所有Exchange中的所有FC数据报文均在同一条链路传输。

参见图1，假设SID1唯一标识的FC节点与DID1唯一标识的FC节点之间、以及SID2唯一标识的FC节点与DID2唯一标识的FC节点之间，均需要传输Exchange1的FC数据报文，但基于流的负载分担方式，Exchange1～n中从SID1到DID1的FC数据报文分担至链路1传输，Exchange1～n中从SID2到DID2的FC数据报文分担至链路2传输。

2、基于Exchange的负载分担，依据FC数据报文中的SID和DID、以及分别标识Exchange两端端口的源会话标识(Original Exchange ID，OXID)和响应会话标识(Response Exchange，RXID)，将相同源、目的FC节点之间的属于相同Exchange的FC数据报文分担至同一链路，即在相同的任意源、目的FC节点之间，由OXID和RXID所确定的任意Exchange中的连续FC数据报文均在同一条链路传输。

参见图2，假设在SID1唯一标识的FC节点与DID1唯一标识的FC节点之间，由OXID1和RXID1所确定的Exchange1中的连续FC数据报文均在链路1传输，由OXID2和RXID2所确定的Exchange2中的连续FC数据报文均在链路2传输。

然而，现有针对FC数据报文的负载分担方式却会存在以下问题：

基于流的负载分担方式，以相同源、目的FC节点之间的流为负载分担粒度，因而当任意源、目的FC节点之间的流量很大，而其他源、目的FC节点之间的流量较小时，无论如何优化Hash算法，该源、目的FC节点之间的FC数据报文流所在链路的流量均会大于其他链路，从而会导致负载分担不均衡；

基于Exchange的负载分担方式，以相同Exchange的流为负载分担粒度，因而当任意Exchange的流量大于其他Exchange时，即在每个源、目的FC节点之间的该Exchange的流量均会大于其他Exchange，此时，无论如何优化哈希(Hash)算法，分担所有源、目的FC节点之间的该Exchange的链路中的流量均会大于其他链路，从而也会导致负载分担不均衡。

可见，由于现有针对FC数据报文的负载分担方式，均是基于相同源、目的FC节点之间、或相同Exchange中的顺序流为负载分担粒度，因而使得负载均衡的灵活性较低，从而易导致负载分担不均衡。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种FC数据报文的负载分担方法、以及一种可实现FC数据报文负载分担的交换机系统，能够提高负载分担的灵活性。

本发明提供的一种FC数据报文的负载分担方法，该负载分担方法应用于通过多端口链路互联的FC交换机之间，且该负载分担方法包括如下步骤：

将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中顺序的信息单元IU乱序分担至不同的链路，并将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中具有相同序列标识SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输。

在确定FC数据报文支持不同SequenceID所对应IU的并行传输之后，执行所述将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中顺序的IU乱序分担至不同的链路，并将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中，具有相同SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输。

对于不需要确认机制的FC数据报文，直接确定为支持不同SequenceID所对应的IU的并行传输；

对于需要确认机制的FC数据报文，利用每个Exchange中第一个FC数据报文的FC控制F_CTL字段中表示丢弃策略的比特，判断该Exchange的丢弃策略；

如果丢弃策略为丢弃单Sequence策略，则表示该Exchange中的所有FC数据报文支持不同SequenceID所对应IU的并行传输；

如果丢弃策略为丢弃多Sequence策略，则表示该Exchange中的所有FC数据报文不支持不同SequenceID所对应IU的并行传输。

在确定FC数据报文不支持不同SequenceID所对应IU的并行传输之后，进一步将相同源、目的FC节点之间的连续FC数据报文在同一条链路顺序传输，或者将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中的连续FC数据报文在同一条链路顺序传输。

以FC数据报文的源标识SID和目的标识DID、原始会话标识OXID和响应会话标识RXID、以及表示该FC数据报文所属IU的SequenceID作为哈希算法的输入五元组；

利用哈希算法将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中，具有相同SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输，并使源、目的FC节点、Exchange、SequenceID不全相同的连续FC数据报文，均匀分担至所有链路顺序传输。

本发明提供的一种可实现FC数据报文负载分担的FC交换机系统，包括：包括通过多链路互联的若干FC交换机，

每台FC交换机，用于将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中顺序的信息单元IU乱序分担至不同的链路，并将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中具有相同序列标识SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输。

每台FC交换机在确定FC数据报文支持不同SequenceID所对应IU的并行传输之后，执行所述将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中顺序的IU乱序分担至不同的链路，并将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中具有相同SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输。

每台FC交换机对于不需要确认机制的FC数据报文，直接确定为支持不同SequenceID所对应IU的并行传输；

每台FC交换机对于需要确认机制的FC数据报文，利用每个Exchange中第一个FC数据报文的FC控制F CTL字段中表示丢弃策略的比特，判断该Exchange的丢弃策略；

如果丢弃策略为丢弃单Sequence策略，则表示该Exchange中的所有FC数据报文支持不同SequenceID所对应IU的并行传输；

如果丢弃策略为丢弃多Sequence策略，则表示该Exchange中的所有FC数据报文不支持不同SequenceID所对应IU的并行传输。

每台FC交换机在确定FC数据报文不支持不同SequenceID所对应IU的并行传输之后，进一步以将相同源、目的FC节点之间的连续FC数据报文在同一条链路顺序传输，或者将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中的连续FC数据报文在同一条链路顺序传输。

每台FC交换机进一步以FC数据报文的源标识SID和目的标识DID、原始会话标识OXID和响应会话标识RXID、以及表示该FC数据报文所属IU的SequenceID作为哈希算法的输入五元组，并进一步利用哈希算法将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中，具有相同SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输，并使源、目的FC节点、Exchange、SequenceID不全相同的连续FC数据报文，均匀分担至所有链路顺序传输。

由上述技术方案可见，本发明利用FC数据报文中表示所属IU的SequenceID，以相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中的IU为负载分担粒度，因而在负载分担时不但区分相同源、目的FC节点之间同一Exchange中的顺序流，还以IU为单位将每个顺序流截取为若干连续FC数据报文段、并将连续若干FC数据报文段分担至不同链路，由于每条顺序流并不是像现有方式那样完整地分担至一条链路，因而在任意顺序流的流量大于其他顺序流时，只要合理优化哈希算法，即可保证将各条顺序流中的各连续FC数据报文段均匀分担至各链路，并能够通过以相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中的IU为负载分担粒度来提高负载分担的灵活性，进而为提高负载分担的均衡度提供了有效保障。

附图说明

图1为现有技术中基于流的负载分担方式的示意图；

图2为现有技术中基于会话的负载分担方式的示意图；

图3为本发明实施例中基于Sequence的负载分担方式的示意图；

图4为本发明实施例中FC数据报文的负载分担方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

在FC网络中，Exchange的接收端、即RXID端都设有最大传输单元(MTU)，当接收的信息单元(Information Unit，IU)小于MTU时，接收IU的效率及正确率才最高，然而，Exchange的发送端、即OXID需要发送的例如音视频文件等IU通常都会大于MTU，因而需要将该IU分片为多个连续的FC数据报文分别发送，但为了标识这些数据报文是由同一个IU分片得来，会为属于每个IU的连续FC数据报文统一分配一个标识该IU的序列号标识(SequenceID)，以使Exchange的接收端能够再将分片得到的FC数据报文合成为原有的IU。

针对上述特性，本发明实施例中采用基于SequenceID的负载分担方式，将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中，具有相同SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输，即将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中顺序的IU，乱序分担至不同的链路，但属于每个IU的连续FC数据报文仍保持其原有顺序传输。

如此一来，本发明实施例以相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中的IU为负载分担粒度，不但在负载分担时区分相同源、目的FC节点之间同一Exchange中的顺序流，还以IU为单位将每个顺序流截取为若干连续FC数据报文段、并将连续若干FC数据报文段分担至不同链路，从而在任意顺序流的流量大于其他顺序流时，由于每条顺序流并不是像现有方式那样完整地分担至一条链路，因而只要合理优化哈希算法(如何优化哈希算法不是本发明所关注、且本领域技术人员可通过任意方式予以实现)，即可保证将各条顺序流中的各连续FC数据报文段均匀分担至各链路，从而能够通过以相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中的IU为负载分担粒度，来提高负载分担的灵活性，进而为提高负载分担的均衡度提供了有效保障。

具体说，可以以FC数据报文的SID和DID、OXID和RXID、以及表示该FC数据报文所属IU的SequenceID作为哈希算法的输入五元组；利用哈希算法将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中，具有相同SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输，并使源、目的FC节点、Exchange、SequenceID不全相同的连续FC数据报文，均匀分担至所有链路顺序传输。

参见图3，假设在SID1唯一标识的FC节点与DID1唯一标识的FC节点之间，由OXID1和RXID1所确定的Exchange1中的连续FC数据报文，具有SequenceID1的连续FC数据报文在链路1顺序传输、具有SequenceID2的连续FC数据报文在链路2顺序传输。

实际应用中，FC数据报文可能会支持不同SequenceID所对应IU并行传输，也可能不支持不同SequenceID所对应IU并行传输。其中，对于支持的情况，直接采用本实施例中基于SequenceID的负载分担方式即可；而对于不支持的情况，则需要接收端再依据SequenceID对并行传输的IU重新排序，此时，就需要对接收端作改进。

为了避免对于不支持IU并行传输的FC数据报文而对接收端进行改进，本实施例可以在采用基于SequenceID的负载方式之前，先判断FC数据报文是否支持不同SequenceID所对应IU并行传输，在确定FC数据报文支持不同SequenceID所对应IU并行传输之后，再执行基于SequenceID的负载分担方式、即将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中具有相同序列标识SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输；在确定FC数据报文不支持不同SequenceID所对应IU并行传输之后，进一步将相同源、目的FC节点之间的连续FC数据报文在同一条链路顺序传输，即基于流的负载分担方式，或者将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中的连续FC数据报文在同一条链路顺序传输，即基于Exchange的负载分担方式。

更具体地，对于FC协议中第1、2、6类型(具体可参见现有FC标准协议)的FC数据报文来说，需要Exchange的接收端在接收到每个FC数据报文后向发起端回应确认报文，即需要确认机制，受到确认机制上层协议的限制，第1、2、6类型FC数据报文存在多IU可并行发送、以及不可并行发送两种情况，具体说，Exchange的发起端所发送的Exchange中的第一个FC数据报文的FC控制(F CTL)字段中，包含表示丢弃策略的比特位：

如果F CTL字段中表示丢弃策略的比特位取值，为表示丢弃单Sequence(Abort Discard a single Sequence)的丢弃策略的值，表示该Exchange中的所有FC数据报文支持不同SequenceID所对应IU的并行传输；

如果F CTL字段中表示丢弃策略的比特位取值，为表示丢弃多Sequence(Abort Discard multiple Sequence)的丢弃策略的值，表示该Exchange中的所有FC数据报文不支持不同SequenceID所对应IU的并行传输。

因此，Exchange的发送端在发送Exchange中的第一个FC数据报文之前，即可依据该FC数据报文F CTL字段中表示丢弃策略的比特位取值，判断出该Exchange中的FC数据报文是否支持不同SequenceID所对应IU并行传输。尔后，即可在确定FC数据报文支持不同SequenceID所对应IU并行传输之后，再执行基于SequenceID的负载分担方式、即将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中具有相同序列标识SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输；在确定FC数据报文不支持不同SequenceID所对应IU并行传输之后，进一步将相同源、目的FC节点之间的连续FC数据报文在同一条链路顺序传输，即基于流的负载分担方式，或者将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中的连续FC数据报文在同一条链路顺序传输，即基于Exchange的负载分担方式。

而对于第3类型的FC数据报文，则由于不需要确认机制、且不需要IU之间保持原有顺序，因而可直接确定为FC数据报文支持不同SequenceID所对应IU并行传输。

图4为本发明实施例中FC数据报文的负载分担方法的流程示意图。如图4所示，本实施例中的FC数据报文负载分担方法包括：

步骤400，判断各Exchange中的FC数据报文是否支持IU并行发送，对于支持IU并行发送的Exchange中的FC数据报文，执行步骤401，对于不支持IU并行发送的Exchange中的FC数据报文执行步骤402。

步骤401，将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中，具有相同序列标识SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输，然后结束本流程。

步骤402，将相同源、目的FC节点之间的连续FC数据报文在同一条链路顺序传输，或者，将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中的连续FC数据报文在同一条链路顺序传输，然后结束本流程。

至此，上述流程结束。

以上，是对本发明实施例中FC数据报文的负载分担方法的详细说明。下面，在对本发明实施例中可实现FC数据报文负载分担的交换机系统进行详细说明。

在本实施例中可实现负载分担的FC交换机系统，包括通过多链路互联的若干FC交换机，其中，每台FC交换机，用于将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中，具有相同序列标识SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输。

具体说，每台FC交换机，可以以FC数据报文的SID和DID、OXID和RXID、以及表示该FC数据报文所属IU的SequenceID作为哈希算法的输入五元组；利用哈希算法将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中，具有相同SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输，并使源、目的FC节点、Exchange、SequenceID不全相同的连续FC数据报文，均匀分担至所有链路顺序传输。

实际应用中，FC数据报文可能会支持不同SequenceID所对应IU并行传输，也可能不支持不同SequenceID所对应IU并行传输。其中，对于支持的情况，直接采用本实施例中基于SequenceID的负载分担方式即可；而对于不支持的情况，则需要接收端再依据SequenceID对并行传输的IU重新排序，此时，就需要对接收端作改进。

为了避免对于不支持IU并行传输的FC数据报文而对作为接收端的FC交换机进行改进，本实施例可以在采用基于SequenceID的负载方式之前，由作为发送端的FC交换机先判断FC数据报文是否支持不同SequenceID所对应IU并行传输，作为发送端的每台FC交换机在确定FC数据报文支持不同SequenceID所对应IU并行传输之后，执行将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中，具有相同序列标识SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输。当然，作为发送端的每台FC交换机在确定FC数据报文不支持不同SequenceID所对应IU并行传输之后，还可进一步将相同源、目的FC节点之间的连续FC数据报文在同一条链路顺序传输，即基于流的负载分担方式，或者将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中的连续FC数据报文在同一条链路顺序传输，即基于Exchange的负载分担方式。

为了判断判断FC数据报文是否支持不同SequenceID所对应IU并行传输，作为发送端的每台FC交换机对于不需要确认机制的FC数据报文，可直接确定为支持不同SequenceID所对应IU的并行传输；而对于需要确认机制的FC数据报文，则利用每个Exchange中第一个FC数据报文的FC控制F_CTL字段中表示丢弃策略的比特，判断该Exchange的丢弃策略；

如果丢弃策略为丢弃单Sequence策略，则表示该Exchange中的所有FC数据报文支持不同SequenceID所对应IU的并行传输；

如果丢弃策略为丢弃多Sequence策略，则表示该Exchange中的所有FC数据报文不支持不同SequenceID所对应IU的并行传输。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种FC数据报文的负载分担方法，该负载分担方法应用于通过多端口链路互联的FC交换机之间，

其特征在于，该负载分担方法包括如下步骤：

将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中顺序的信息单元IU乱序分担至不同的链路，并将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中具有相同序列标识SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输。

2.如权利要求1所述的负载分担方法，其特征在于，在确定FC数据报文支持不同SequenceID所对应IU的并行传输之后，执行所述将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中顺序的IU乱序分担至不同的链路，并将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中具有相同SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输。

3.如权利要求2所述的负载分担方法，其特征在于，

对于不需要确认机制的FC数据报文，直接确定为支持不同SequenceID所对应IU的并行传输；

对于需要确认机制的FC数据报文，利用每个Exchange中第一个FC数据报文的FC控制F_CTL字段中表示丢弃策略的比特，判断该Exchange的丢弃策略；

如果丢弃策略为丢弃单Sequence策略，则表示该Exchange中的所有FC数据报文支持不同SequenceID所对应IU的并行传输；

如果丢弃策略为丢弃多Sequence策略，则表示该Exchange中的所有FC数据报文不支持不同SequenceID所对应IU的并行传输。

4.如权利要求2或3所述的负载分担方法，其特征在于，在确定FC数据报文不支持不同SequenceID所对应IU的并行传输之后，进一步将相同源、目的FC节点之间的连续FC数据报文在同一条链路顺序传输，或者将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中的连续FC数据报文在同一条链路顺序传输。

5.如权利要求1至3中任一项所述的负载分担方法，其特征在于，

以FC数据报文的源标识SID和目的标识DID、原始会话标识OXID和响应会话标识RXID、以及表示该FC数据报文所属IU的SequenceID作为哈希算法的输入五元组；

利用哈希算法将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中，具有相同SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输，并使源、目的FC节点、Exchange、SequenceID不全相同的连续FC数据报文，均匀分担至所有链路顺序传输。

6.一种可实现FC数据报文负载分担的FC交换机系统，包括通过多链路互联的若干FC交换机，其特征在于，

每台FC交换机用于将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中顺序的信息单元IU乱序分担至不同的链路，并将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中具有相同序列标识SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输。

7.如权利要求6所述的FC交换机系统，其特征在于，每台FC交换机在确定FC数据报文支持不同SequenceID所对应IU的并行传输之后，执行所述将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中顺序的IU乱序分担至不同的链路，并将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中，具有相同SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输。

8.如权利要求7所述的FC交换机系统，其特征在于，

每台FC交换机对于不需要确认机制的FC数据报文，直接确定为支持不同SequenceID所对应IU的并行传输；

每台FC交换机对于需要确认机制的FC数据报文，利用每个Exchange中第一个FC数据报文的FC控制F CTL字段中表示丢弃策略的比特，判断该Exchange的丢弃策略；

如果丢弃策略为丢弃单Sequence策略，则表示该Exchange中的所有FC数据报文支持不同SequenceID所对应IU的并行传输；

如果丢弃策略为丢弃多Sequence策略，则表示该Exchange中的所有FC数据报文不支持不同SequenceID所对应IU的并行传输。

9.如权利要求7或8所述的FC交换机系统，其特征在于，每台FC交换机在确定FC数据报文不支持不同SequenceID所对应IU的并行传输之后，进一步将相同源、目的FC节点之间的连续FC数据报文在同一条链路顺序传输，或者将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中的连续FC数据报文在同一条链路顺序传输。

10.如权利要求6至9中任一项所述的FC交换机系统，其特征在于，

每台FC交换机进一步以FC数据报文的源标识SID和目的标识DID、原始会话标识OXID和响应会话标识RXID、以及表示该FC数据报文所属IU的SequenceID作为哈希算法的输入五元组，并进一步利用哈希算法将相同源、目的FC节点之间的同一个Exchange中，具有相同SequenceID的连续FC数据报文分担在同一条链路顺序传输，并使源、目的FC节点、Exchange、SequenceID不全相同的连续FC数据报文，均匀分担至所有链路顺序传输。

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