CN102457413A - 发现节点中的节能方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及节能型的自动意识动态控制策略，具体涉及发现节点中的节能方法。网络中的发现节点可以设计来周期性地传输侦测流量到网络中的多个其他网络节点。对侦测流量的响应可以被发现节点用来查明网络中的实时活动。实时活动的测量可以用来调整发现节点中的控制策略。

Description

发现节点中的节能方法
技术领域
本发明涉及节能，具体地涉及用于节能的自动意识动态控制策略，尤其涉及发现节点中的节能方法。
背景技术
能量成本以近年来一直加速的趋势持续增长。这种情况下，各个行业对那些增加成本的影响已经变得越来越敏感。已经引起越来越多监视的一个领域是IT设施。许多公司现在正查看它们的IT系统的电力使用，以确定是否可以减少能量成本。为此原因，对节能型网络(IEEE 802.3az)的行业关注已经产生，以解决IT设备使用作为整体(即，PC、显示器、打印机、交换机、服务器、网络设备等)的增长的成本。
设计节能型方案时，一个需要考虑的因素是网络链路上的流量剖析(trafficprofile)。例如，许多网络链路通常处于零星的数据突发之间的闲置状态，而在其他网络链路中，可能是定期或间断的低带宽流量，伴随高带宽流量的突发。各个方案可能探求使链路、链路速率以及链路上的层适应基于各种能量成本和对流量的影响的优化方案，而优化方案自身又取决于应用。各个方案的实施基于控制策略。然而，需要的是一种用于节能的自动意识动态控制策略。
发明内容
一种用于节能的自动意识动态控制策略，基本上如至少一幅附图中所示和/或联系至少一幅图所描述的，如权利要求书中更完整阐述的。
根据一方面，提供一种发现节点中的节能方法，包括：
测量由所述发现节点支持的网络链路的利用水平；
经由所述发现节点中运行的节能控制策略，控制支持所述网络链路的所述发现节点中部件的运行状态，所述节能控制策略接受所测量的所述网络链路的利用水平为第一输入；
从所述发现节点，传输侦测流量到多个网络节点中的每个网络节点；
基于从所述多个网络节点接受的针对所传输的侦测流量的响应消息，生成针对所述多个网络节点中的每个网络节点的当前网络性能的测量；以及
基于第二输入，调整所述发现节点中所述部件上的所述节能控制策略的作用(effect)，所述第二输入是基于所述生成的针对所述多个网络节点中的每个网络节点的当前网络性能的测量。
优选地，所述测量包括测量所述发现节点中端口、队列或缓冲区的状况。
优选地，所述控制包括将物理层设备的至少部分置于低功率状态。
优选地，所述控制包括将媒体访问控制设备的至少部分置于低功率状态。
优选地，所述传输包括传输使能确定网络节点的延迟的消息。
优选地，所述传输包括传输使能确定网络节点的响应(responsiveness)的消息。
优选地，所述传输包括传输使能确定网络节点的上传或下载速度的消息。
优选地，所述传输包括传输使能确定网络节点的延迟抖动的消息。
优选地，所述传输包括以周期性间隔传输。
优选地，所述方法进一步包括传输所述生成的针对所述多个网络节点中的每个网络节点的当前网络性能的测量到与所述发现节点分开的一个或多个交换节点。
优选地，所述调整包括调整所述节能控制策略的进取性(aggressiveness)水平。
根据一方面，提供一种发现节点中的节能方法，包括：
从所述发现节点，传输第一侦测流量到第一多个网络节点中的每个网络节点，所述第一侦测流量设计来测试第一类型的网络流量的当前网络性能水平；
从所述发现节点，传输第二侦测流量到第二多个网络节点中的每个网络节点，所述第二侦测流量设计来测试第二类型的网络流量的当前网络性能水平，所述第二类型的网络流量不同于所述第一类型的网络流量；
基于第一消息，生成针对所述第一多个网络节点中的每个网络节点的当前网络性能的第一测量，所述第一消息是响应于所述传输的第一侦测流量而从所述第一多个网络节点接收的；
基于第二消息，生成针对所述第二多个网络节点中的每个网络节点的当前网络性能的第二测量，所述第二消息是响应于所述传输的第二侦测流量而从所述第二多个网络节点接收的；以及
基于生成的当前网络性能的所述第一测量和第二测量，调整所述发现节点中的节能控制策略，所述节能控制策略控制所述发现节点中部件的运行状态。
优选地，所述传输包括传输设计来测量IP数据上语音传输的网络性能的消息。
优选地，所述传输包括传输设计来测量视频数据的传输的网络性能的消息。
优选地，所述传输包括传输设计来测量具有特定服务质量水平的数据的传输的网络性能的消息。
优选地，所述调整包括调整所述节能控制策略的进取性水平。
优选地，所述节能控制策略也基于由所述发现节点支持的网络链路的利用水平的测量。
优选地，所述方法进一步包括确定基于所述发现节点中端口、队列或缓冲区状况的测量，确定所述利用水平。
根据一方面，提供一种发现节点中的节能方法，包括：
经由所述发现节点中运行的节能控制策略，控制支持网络链路的所述发现节点中物理层设备的运行状态，所述节能控制策略至少部分地基于所述网络链路的利用水平；以及
基于所述发现节点所在其中的网络中多个节点的当前网络性能的测量，调整所述节能控制策略的进取性水平，当前网络性能的所述测量是基于由所述多个节点响应于设计来测试所述多个节点的响应的发现消息生成的消息。
优选地，所述方法进一步包括从发现节点接收网络性能的所述测量。
附图说明
为了描述可以获得本发明的上述和其他优点以及特征的方式，将通过参考附图中图示的具体实施例来渲染以上简要描述的本发明的更具体说明。应理解，这些附图仅描绘本发明的典型实施例，并不用于限制本发明的范围，本发明将通过附图的使用，来更具体详细地描述和解释，图中：
图1图示网络节点中实施的节能控制策略的实例。
图2图示网络构架的实例。
图3图示根据本发明的节能控制策略的实例。
图4图示本发明的方法的流程图。
具体实施方式
下面详细讨论本发明的各个实施例。尽管讨论的是特定实施方式，应理解这仅是为了示例的目的。相关领域技术人员将认识到可以使用其他部件和构造，而不偏离本发明的精神和范围。
节能型以太网络试图在网络的流量利用不在其最大负荷时节约电力。这用来在最大化电力节约的同时最小化性能影响。在广泛意义上，针对网络中特定链路的节能控制策略确定何时进入节电状态，进入何种节电状态(即，电力节约的水平)，在该节电状态保持多久，从前一节电状态转换到何种节电状态等。一个实例中，节能控制策略可以基于链路自身上流量的性质做出这些决定。
图1图示节能控制策略可以应用于的网络节点的实例(交换机)。如图1所示，网络节点110包括物理层设备(PHY)112、媒体访问控制(MAC)114和主机116。一般，主机116可以包括用于使能要在链路上传输的数据包的五个最高功能层的操作性和/或功能性的合适的逻辑、电路和/或代码。由于OSI模型中每个层提供对上一级接口层的服务，MAC控制器114可以提供对主机116的必要服务，以确保该数据包被适当格式化并传送到PHY 112。MAC控制器114可以包括可以使能处理数据链路层(层2)操作性和/或功能性的合适的逻辑、电路和/或代码。MAC控制器114可以配置来实施以太协议，例如，基于IEEE 802.3标准的那些协议。PHY 112可以配置来处理物理层需求，其包括，但不限于分包(packetization)，、数据传输以及序列化/反序列化(SERDES)。
一般，控制链路的数据速率可以使能网络节点及其可能的链路伙伴以更节能的方式通信。更具体地，链路速率减小到主速率(main rate)的亚速率(sub-rate)使能功率的减少，由此导致电力节约。一个实例中，该亚速率可以是零速率，其产生最大的电力节约。
亚速率的一个实例是通过子集PHY技术的使用来实现。该子集PHY技术中，可以通过将PHY转换到较低的链路速率来适应低链路利用周期，所述较低链路速率通过母PHY的子集来使能。一个实施例中，子集PHY技术是通过关掉母PHY的部分(如关掉四个信道中的三个)来使能的，以使能以较低或子集速率的运行。另一实例中，子集PHY技术可以通过减慢母PHY的时钟频率来使能。例如，具有可以通过倍频来减慢或加速的增强的核心的母PHY可以在低链路利用期间减慢10倍，然后当接收到突发的数据时加速10倍。在该10倍的实例中，10G增强的核心可以在空闲时向下转换到1G链路速率，并且当数据要被传输时加速回10G链路。
亚速率的另一实例是通过低功率空闲(LPI)技术的使用。一般，LPI依赖于进入安静状态，在该状态当没有流量要传输的时候，可以实现电力节约。因此当链路关闭时节约了电力。可以周期性地发送刷新信号以使能从睡眠模式唤醒。
一般，子集和LPI技术两者均涉及在低链路利用期间关掉或以其他方式更改PHY的部分。如在PHY中，较高层(如，MAC)中的节电也可以通过使用各种形式的亚速率来实现。
如图1所图示的，网络节点110还包括控制策略实体118。如上文指出的，控制策略实体118可以设计来确定何时进入节电状态、进入何种节电状态(即，节电的水平)，在该节电状态保持多久，从前一节电状态转换到何种节电状态等。一个实施例中，网络节点110中的控制策略实体118包括可以与各个层交互操作的软件代码，所述层包括PHY、MAC或主机中的其他子系统的部分。
常规地，使得控制策略实体118能够分析物理链路上的流量，以及分析对数据的操作和/或处理。例如，控制策略实体118可以设计来分析端口、队列、缓冲区等的空或非空状况，以确定是否转换到节电状态或从节电状态转换出。该实例中，对端口、队列、缓冲区等的状况的分析使得控制策略实体118能够确定链路利用的历史水平。一种情形中，一时间段上低水平的链路利用的指示可以用来触发支持特定网络链路的一个或多个网络节点部件(如，PHY、MAC、PHY/MAC接口等)改变到低功率运行状态。
本发明中，应当认识到，查看网络链路上过去的流量水平的测量的传统分析受限于：这些测量不提供实时网络行为或状况的指示。而且，基于链路的测量是限制性的，在于它们聚焦于链路-特异性环境(link-specific context)，而不是链路在其中运行的较宽的网络环境(network context)。如此，基于链路的测量无法提供链路利用的未来改变的任何指示。
作为本发明的特征，网络节点的控制策略可以设计来不仅响应链路利用的历史测量，还响应网络节点所处的网络活动的实时测量。网络节点(诸如交换机)典型地出现在具有大量交换和连接的网络中。这种网络可以包括接入网络、企业网络、数据中心、高性能计算(HPC)网络、存储区域网络(SANS)等。一个实例中，计算环境(诸如大型企业网络)可以包括数百个甚至数千个设计来互联大量计算设备的网络交换机。
图2图示这种网络的示例构架，其中可以包括网络节点。如所图示的，网络构架可以组织成核心层、聚合层(aggregation layer)和接入层。一般，核心层负责数据跨网络的快速且可靠的传输。核心层起主干网络的功能，因为所有其他层都依赖于它。如此，核心层针对高数据传输速率、低延迟以及高可靠性来设计。聚合层扮演从大量的边缘交换机聚合要被转送到核心交换机的流量，以及从核心交换机接收流量以向边缘交换机分发的关键角色。执行该聚合功能时，聚合层可以包括层2/层3多层交换机、防火墙、缓存、负载均衡器、SSL卸载器和入侵检测系统。最后，接入层提供服务器经由层2交换机到聚合层的连接性。
这种网络构架的背景下，具体网络节点(如，交换机)的操作状态可以受到远远不至于该网络节点支持的网络链路上流量的简单历史分析的影响。例如，核心层或聚合层中的交换机当仅查看其网络链路之一上的流量的历史分析，将不能辨别网络上正在进行什么。如将认识到的，网络中的活动(如，接入层中各个服务器的加载)可以对在该交换机处要发现的链路利用有直接影响。本发明中，对这种网络活动的知悉可以用来预期未来流量水平，由此提供额外的输入，通过该额外的输入，控制策略可以管理网络节点的操作状态。
图3图示由可以额外地考虑网络活动的测量的网络节点实施的控制策略的实施例。如所图示的，发现节点300包括能量控制策略310。一般，任何网络节点都可以作为发现节点，其功能在下文详细描述。
如上文所述，能量控制策略310设计来管理发现节点300的能量效率。如将认识到的，针对发现节点300所限定的具体节点状态将取决于实施方式。简单实例中，节电状态可以针对支持网络链路的PHY来限定。在该实例中，能量控制策略310可以设计来确定PHY何时进入节电状态，PHY要进入何种节电状态(如，PHY实施的亚速率的形式)，PHY要在该节电状态保持多久，PHY要从节电状态转换到何种操作状态，等等。如所图示的，能量控制策略310可以将链路活动信息320用作一种输入来做出能量控制策略决定。链路活动信息可以基于端口、队列、缓冲区等的操作，其提供了链路上流量的某种指示。
最终，链路活动信息提供网络活动的历史透视，并不能用来预期链路活动中的改变。为此原因，发现节点300还设计来生成网络活动信息330，其提供用于能量控制策略310的第二数据输入。一般，网络活动信息330设计来向能量控制策略310提供网络活动的指示，其暗示发现节点300的未来活动中的改变。网络活动信息330可以基于各种网络方法，并且不限于具体形式或发现机制。
如图3中图示的，网络活动信息330是基于从多个网络节点接收到的网络数据。一个实施例中，从多个网络节点接收到的网络数据由网络节点响应于由发现节点300生成的侦测流量而生成。一般，由发现节点300生成的侦测流量设计来轮询或以其他方式测试多个网络节点的响应性或活动水平。多个网络节点的响应性或活动水平为发现节点300提供网络活动指示，在对发现节点300可用的链路活动的历史测量中该网络活动指示可能反映出来或可能未反映出来。
简单的实例中，侦测流量可以代表网络节点(如，DNS服务器)的“ping”。该“ping”可以代表被发送到具体网络节点以产生响应的短的数据包。通过侦听该响应，发现节点可以测量数据包的来回时间，以确定网络加载的相对测量。
另一实例中，发现节点300可以基于Cisco资源预留协议(RSVP)生成侦测流量。一般，RSVP是一种网络-控制协议，其提供用于预留网络资源，以保证跨网络端到端传输的应用达到期望的服务质量(QoS)的手段。如此，RSVP使得发现节点300能够确定网络中跨各个中继段(hops)的延迟。
另外的实例中，发现节点300可以通过发送流量密集型突发(trafficintensive bursts)(如，上传/下载测试文件)来测试网络的响应性。如将认识到的，各种类型的侦测流量可以发送到跨网络的网络节点，以生成网络中实时活动的集合图片。这种侦测流量可以周期性地发送出去，以确认网络载入或性能中的任何改变。
已描述了对链路活动信息以及网络活动信息响应的动态控制策略的总体框架，现在参考图4的流程图，其图示本发明的过程。如所图示的，过程开始于步骤402，在此发现节点测量网络链路活动。网络链路活动的这些测量可以基于发现节点处端口、缓冲区、队列等的分析来进行。一个实施例中，网络活动的测量可以结合从经由网络链路连接到发现节点的对等设备接收的信息来进行。
接下来，在步骤404中，发现节点传输侦测流量到多个网络节点。一个实施例中，侦测流量被周期性地传输，使得发现节点能够查明网络中的任何改变。如上文指出的，侦测流量的具体形式(例如ping、RSVP、数据突发等)将依赖于实施方式。一个实施例中，侦测流量可以设计来使能针对具体类型的流量的网络响应性的测量。例如，侦测流量可以设计来确定相对于IP语音(VOIP)流量、视频流量、具有特定的服务质量水平的数据流量、以太音频/视频桥(AVB)流量等的网络响应性或活动。如将认识到的，相对于具体类型的流量的测量可以用来影响针对该具体类型的流量设计的控制策略。流量-特异性测量因此可以产生由发现节点实施的一个或多个控制策略的调整的更大粒度(granularity)。
接下来，在步骤406，发现节点会基于多个网络节点对侦测流量的响应生成实时网络性能的测量。各个实例中，发现节点可以基于多个网络节点的响应，生成延迟、响应性、上传/下载速度和/或抖动等的测量。无论基于这种响应产生的响应和/或测量的具体类型，生成的测量设计来为发现节点提供对网络的当前状态的实时视图。该实时视图与基于链路的测量形成对照，所述基于链路的测量仅能提供链路流量的历史透视。一个实施例中，由网络活动信息提供的实时视图用来预期将由发现节点经历的网络加载中的改变(即，增加或减少)。
由网络活动信息反映的这些预期变化然后在步骤408用来调整控制策略。一个实施例中，对控制策略的调整可以由控制策略的进取性水平(aggressiveness)(如，进取型、中立型、保守型)的改变来反映。例如，进取性水平可以由控制策略用来确定控制操作状态转换的计时器的相对长度。在此，进取性控制策略可以缩短确定何时进入低功率状态的计时，而保守型控制策略加长确定何时进入低功率状态的计时。类似地，进取型控制策略可以加长确定睡眠状态的持续时间的计时，而保守型控制策略可以缩短确定睡眠状态的持续时间的计时。一般，网络活动信息可以用来调整控制策略的任何参数。例如，对控制策略的调整可以与发射器/接收器中额外的唤醒时间或其他操作参数相关。
此外，由网络活动信息调整的控制策略也可以用来确定进入何种节电状态。一种实施方式中，节电状态可以与LPI或一些其他形式的亚速率相关。另一实施方式中，节电状态可以与掉电的PHY以外的亚系统相关。例如，节电状态可以与MAC、控制器、交换机上的存储器、VOIP电话上的屏幕等相关。另一实例中，节电状态可以与运行的或未运行的服务相关，这些服务包括诸如以太AVB、互联网小型计算机系统接口(iSCSI)等。
如已描述的，由发现节点对侦测流量的使用使得发现节点能够增大由控制策略使用的考虑，到现在包括实时网络活动信息。该实时网络活动信息使得控制策略能够更精确地响应于网络状况(如，掉电哪个，掉电多少，等)，由此增加发现节点的能量效率。
一个实施例中，具有控制策略的多个网络节点可以被实施为发现节点。为了便利每个发现节点的侦测流量，多个发现节点可以以轮询方案排程，轮询方案防止加载网络时产生不必要的高水平的侦测流量。
另一实施例中，具体的发现节点可以设计来共享网络活动信息，该网络活动信息是响应于要与网络中的其他网络节点共享的侦测流量而生成的。这提供有效机制，籍此多个网络节点可以受益于由单个发现节点生成的实时信息。
通过参考前述详细说明，本发明的这些以及其他方面对本领域技术人员将变得明显。尽管上文已描述了本发明的众多主要特征，本发明能够有其他实施例，并且以各种方式实践和进行，在阅读所公开的发明之后，这些方式对本领域普通技术人员将是明显的，因此，以上描述不应被认为仅有这些其他实施例。而且，要理解本文采用的措辞和术语是为了描述的目的而不应被认为是限制性的。

Claims (10)

1.一种发现节点中的节能方法，包括：
测量由所述发现节点支持的网络链路的利用水平；
经由所述发现节点中运行的节能控制策略，控制支持所述网络链路的所述发现节点中部件的运行状态，所述节能控制策略接受所测量的所述网络链路的利用水平为第一输入；
从所述发现节点，传输侦测流量到多个网络节点中的每个网络节点；
基于从所述多个网络节点接受的针对所传输的侦测流量的响应消息，生成针对所述多个网络节点中的每个网络节点的当前网络性能的测量；以及
基于第二输入，调整所述发现节点中所述部件上的所述节能控制策略的作用(effect)，所述第二输入是基于所述生成的针对所述多个网络节点中的每个网络节点的当前网络性能的测量。
2.权利要求1所述的方法，其中所述测量包括测量所述发现节点中端口、队列或缓冲区的状况。
3.权利要求1所述的方法，其中所述控制包括将物理层设备的至少部分置于低功率状态。
4.权利要求1所述的方法，其中所述控制包括将媒体访问控制设备的至少部分置于低功率状态。
5.权利要求1所述的方法，其中所述传输包括传输使能确定网络节点的延迟的消息。
6.权利要求1所述的方法，其中所述传输包括传输使能确定网络节点的响应的消息。
7.权利要求1所述的方法，其中所述传输包括传输使能确定网络节点的上传或下载速度消息。
8.权利要求1所述的方法，其中所述传输包括传输使能确定网络节点的延迟抖动的消息。
9.一种发现节点中的节能方法，包括：
从所述发现节点，传输第一侦测流量到第一多个网络节点中的每个网络节点，所述第一侦测流量设计来测试第一类型的网络流量的当前网络性能水平；
从所述发现节点，传输第二侦测流量到第二多个网络节点中的每个网络节点，所述第二侦测流量设计来测试第二类型的网络流量的当前网络性能水平，所述第二类型的网络流量不同于所述第一类型的网络流量；
基于第一消息，生成针对所述第一多个网络节点中的每个网络节点的当前网络性能的第一测量，所述第一消息是响应于所述传输的第一侦测流量而从所述第一多个网络节点接收的；
基于第二消息，生成针对所述第二多个网络节点中的每个网络节点的当前网络性能的第二测量，所述第二消息是响应于所述传输的第二侦测流量而从所述第二多个网络节点接收的；以及
基于生成的当前网络性能的所述第一测量和第二测量，调整所述发现节点中的节能控制策略，所述节能控制策略控制所述发现节点中部件的运行状态。
10.一种发现节点中的节能方法，包括：
经由所述发现节点中运行的节能控制策略，控制支持网络链路的所述发现节点中物理层设备的运行状态，所述节能控制策略至少部分地基于所述网络链路的利用水平；以及
基于所述发现节点所在其中的网络中多个节点的当前网络性能的测量，调整所述节能控制策略的进取性水平，当前网络性能的所述测量是基于由所述多个节点响应于设计来测试所述多个节点的响应的发现消息生成的消息。
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