CN102546391B - 高能效组网 - Google Patents
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Abstract
公开了用于配置网络的方法和系统。例如,在一个实施例的示例中,一种网络设备,其包括:多个第一端口,每个第一端口连接到局域网(LAN)段;网络链路电路,其被配置成生成网络链路通知,该网络链路通知符合用于在网络设备和网络中的其他交换机之间建立网络链路以便允许其他交换机选择通过其向网络设备发送分组的网络链路的成网协议,所生成的网络链路通知部分地基于网络设备中的一个或者多个第一端口的功耗能力;以及发送电路,被配置成通过第一端口的一个或者多个将网络链路通知发送给其他交换机。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2010年11月19日递交的、名称为“EEE AND STP”的美国临时专利申请No.61/415,776的优先权,该临时申请以引用的方式全部并入本文。
技术领域
本发明涉及高能效组网技术。
背景技术
此处所提供的背景技术描述通常是为了呈现本公开的上下文。当前冠名的发明人的工作,就在该背景技术部分中所描述的程度而言,以及就在其他方面不能够作为在递交时的现有技术的方面而言,既不明确也不暗示地承认其为本公开的现有技术。
生成树协议(STP,即,Spanning Tree Protocol)(IEEE标准802.1D)是提供一种机制的数据链路层(层2)协议,通过该机制,在以太局域网(LAN)中的网桥可以选择通过其以最优并且无循环的方式向网络中的其他网桥发送分组的网络链路。快速生成树协议(RSTP)是STP的一个演进,其在拓扑改变之后提供较快的生成树收敛。多生成树协议(MSTP)是RSTP的一个扩展,其被开发用来通过针对每个VLAN群组配置单独的生成树并且阻塞在每个生成树内的除一个可能的备选路径以外的全部备选路径来进一步增强虚拟LAN(VLAN)的用处。
高能效以太网(EEE)(IEEE标准802.4az)是用来通过关闭以太网节点的物理层(PHY)的部分直到该节点准备发送或者接收数据为止来节省能量的层1协议。
发明内容
下文将更加详细描述本发明的多个方面和多个实施例。
在示例实施例中,一种网络设备包括:多个第一端口,每个第一端口连接到局域网(LAN)段;网络链路电路,其被配置成生成网络链路通知,该网络链路通知符合用于在网络设备和网络中的其他交换机之间建立网络链路以便允许其他交换机选择通过其向网络设备发送分组的网络链路的成网协议,所生成的网络链路通知部分地基于网络设备中的一个或者多个第一端口的功耗能力;以及发送电路,被配置成通过第一端口中的一个或者多个将网络链路通知发送给其他交换机。
在另一示例实施例中,一种用于配置网络的方法,其包括:生成网络链路通知,该网络链路通知符合用于在网络设备和网络中的其他交换机之间建立网络链路以便允许其他交换机选择通过其向网络设备发送分组的网络链路的成网协议,所生成的网络链路通知部分地基于网络设备中的一个或者多个第一端口的功耗能力;以及通过第一端口中的一个或者多个将网络链路通知发送给其他交换机。
在又一示例实施例中,一种网络设备,其包括:多个第一端口,每个第一端口连接到局域网(LAN)段;网络链路电路,其被配置成接收网络链路通知,该网络链路通知符合用于在网络设备和网络中的其他交换机之间建立网络链路的成网协议,所接收的网络链路通知包括关于其他网络交换机中的远程端口的功耗能力的信息;网络成本计算电路,其被配置成计算与使用多个端口向给其他网络交换机发送分组相关联的总成本,所述成本至少部分地基于所述远程端口的功耗能力;以及端口启用/禁用电路,其被配置成基于所计算的总成本来启用/禁用多个第一端口。
附图说明
将参照以下附图详细描述作为示例提出的本公开的各种实施例,其中相同的标记指代相同的元件,并且在附图中:
图1描绘了能够基于能量节省准则而自配置的网络交换机的功能示例。
图2是概述了用于根据能量节省准则来配置网络的所公开的方法和系统的示例操作的流程图。
图3A是具有多个网络段和能够根据能量节省准则而被配置的交换机的网络的示例。
图3B描绘了在不考虑个体交换机端口的能量消耗的情况下根据STP协议配置之后的图3A的网络。
图3C描绘了在考虑个体交换机端口的能量消耗的情况下根据STP协议配置之后的图3A的网络。
具体实施方式
在下文中,对所公开的方法和系统在通常以及在具体示例和/或具体实施例的方面进行了描述。对于其中对示例和/或实施例进行了参考的情况中,应当理解,所描述的基本原理的任何一个并不限于单个实施例,而是除非另有具体指示,否则如本领域普通技术人员所能理解的那样均可以被扩展以便与在本文中描述的其他方法和系统一起使用。
为了本公开的目的,术语“生成树协议”(STP)通常指代网络协议IEEE标准802.1D,以及指代RSTP、MSTP所有其他衍生的、扩展的或者类似的协议。类似地,术语“高能效以太网”(EEE)指代IEEE标准协议802.4az,以及指代用来通过关闭网络节点的物理层(PHY)的部分直至该节点准备发送或者接收数据为止来节省能量的任何其他类似的或者衍生的标准。
本公开提供了用于通过允许层2链路选择协议(例如STP)来利用各种交换机或者布置在各种交换机中的端口的EEE(层1协议)特性,从而降低给定网络的功耗的技术。也就是说,考虑到遵守EEE的交换机的PHY在功率节省模式下比不遵守EEE的交换机的等同PHY具有较低的功耗,LAN的总体功耗可以通过选择倾向于不遵守EEE的交换机和/或不遵守EEE的端口的网络链路而得以降低。以这种方式,经过遵守EEE的交换机和/或端口发送的业务量将减小,从而增加遵守EEE的交换机和/或端口可以得到功率降低的概率。
图1描绘了能够基于能量节省准则而自配置的网络交换机100的功能示例。网络交换机100包括控制器110、存储器120、网络链路电路130、网络成本计算电路140、端口启用/禁用确定电路160、发送电路170以及通向各个局域网(LAN)段的四个输入/输出端口[190A..190D]。部件110-190D通过控制/数据总线102连接。
虽然在图1中描绘了总线型架构,但是注意到,也可以使用其他控制拓扑,诸如其中电路模块120-190D中的一些或者所有在不需要控制器110的情况下实现的拓扑。还注意到,电路130-170中的一些或者所有可以被实现为驻留在存储器120中并且由控制器110使其起作用的计算机可执行代码。
在控制器110的操作中和控制下,在一个实施例中,网络链路电路130经由输入/输出端口[190A..190D]从与网络交换机100通信的各种其他网络设备接收网络链路通知,并且存储所接收的网络链路通知。
另外,在一个实施例中,网络链路电路130生成与网络交换机100有关的网络链路通知。发送电路170经由第一输入/输出端口[190A..190D]将所生成的网络链路通知发送给其他网络设备。
在一个实施例中,发送的网络链路通知和接收的网络链路通知这两者可以符合用于建立网络链路并且能够在网络交换机100和网络中的其他交换机/设备之间建立链路以便允许交换机/设备选择通过其发送分组给网络交换机100的网络链路的任何已知的或者后来开发的成网协议。在一个实施例中,这种网络链路通知符合STP协议并且采取用于以太网络的网桥协议数据单元(BPDU)的形式。
所接收的网络链路通知可以包括与每个远程网络设备的每个端口有关的成本信息,诸如每个端口的最大数据传递速率以及每个远程端口是否通过传送EEE信息或者将这种信息嵌入在其他参数(诸如成本)中而遵守EEE。成本信息提供用于评价在耦合到特定端口的链路上发送数据的相对价值的一种形式的适当度量。另外,网络链路电路130可以存储关于示例网络交换机100的驻留的输入/输出端口[190A..190D]的类似的成本信息,并且因此在一个实施例中,以上所讨论的待发送给其他设备的所生成的网络链路通知可以包括含有这种EEE和其他成本信息。
如上所述,与不遵守EEE的端口相比,可以给予遵守EEE的端口较高的成本。这些成本可以允许诸如STP之类的协议去除循环并且在循环的网络之上创建无循环的网络链路,例如作为生成树,而同时地将各个网络设备最小化并且一般而言将网络的功耗最小化。
接下来,网络成本计算电路140可以使用驻留在网络链路电路130中的网络链路通知来计算使用输入/输出端口[190A..190D]的总成本。在多种变化的实施例中,网络成本计算电路140不仅可以考虑EEE遵守信息,也可以考虑其他信息,包括但不限于LAN速度、端口速度、交换机速度、具有低功率设置的交换机或者端口的其他特性等。
然后,交换机启用/禁用确定电路160访问网络成本计算电路140的成本信息,以确定启用或者禁用驻留的输入/输出端口190A...190D中的哪个,以便去除冗余路径和循环,而同时最小化功耗或者另外提供降低的功耗。为清楚起见,示例端口启用/禁用电路160被描述为使用STP算法。然而,在本公开中考虑用于配置网络链路的其他适当的算法。
端口启用/禁用电路160然后向多个输入/输出端口[190A...190D]发送命令,以启用或者禁用它们。假定输入/输出端口[190A...190D]中的一个或者多个遵守EEE,则这种端口在被取消选择时,将根据低功率模式进行操作。尽管示例网络交换机100具有四个输入/输出端口[190A..190D],但是注意到,可以被控制的端口的数目可以是大于或者等于2的任何整数。
在其中输入/输出端口[190A...190D]中的两个或者多个提供与第二网络设备的多个链路,并且其中两者或者多个第一输入/输出端口[190A...190D]的子集具有EEE能力的情况中,针对每个输入/输出端口[190A...190D]的对应的网络链路通知将至少部分地基于它们各自EEE能力而不同。
图2是概述了用于配置网络的所公开的方法和系统的示例操作的流程图。尽管为方便起见,下文描述的操作被描述为以特定序列发生,但是注意到,各个步骤的顺序可以根据实施例而改变。还注意到,各种所列举的步骤中的某些可以同时发生或者可以以重叠方式发生。类似地,注意到,多个所列举的步骤可以被列举来描述单个事件或者动作的效果,并且类似地,单个所列举的步骤可以用来描述多个事件或者动作。
该过程始于步骤202中,在该步骤中,诸如基于以太网的网络之类的网络上电,并且诸如交换机和网桥之类的个体网络设备根据启动协议而初始化。接下来,在步骤S204中,针对每个网络设备的端口根据STP协议或者其他适当的链路通信协议被设置成阻塞状态。然后,在步骤S206中,针对每个网络设备的端口根据网络所使用的STP协议或者其他适当的链路通信协议而被设置成收听状态。控制继续到步骤S208。
在步骤S208中,在网络设备之间交换(发送和接收)包括与每个网络设备的每个端口有关的性能信息和EEE遵守信息的网络链路通知。接下来,在步骤S210中,选择根交换机/设备。然后,在步骤S212中,针对网络中的每个设备,在一个实施例中基于所利用的STP协议和所交换的网络链路通知来计算针对每个端口的总成本,以便例如创建适当的生成树。总体而言,这种成本用来允许每个网络设备计算到根交换机/设备的最少成本链路。也就是说,每个交换机/设备确定从其本身到根的每个可能路径的成本。从这些可能路径中,其选取具有最小成本的一个路径(最少成本路径)。连接到该路径的端口变为交换机/设备的根端口(RP)。通过这种方式,网络段上的交换机/设备一起地确定哪个设备具有从该网络段到根的最少成本路径。将该网桥连接到网络段的端口然后被指定为用于该段的端口(DP)。
如上所述,用来确定成本的网络链路通知可以包括:交换机的速度、协议的类型和/或个体端口的速度;整个交换机或者个体交换机端口是否遵守EEE;当被禁用时,交换机整体是否具有超过EEE遵守性的期望功率节约;以及用户可能引入的任何其他适当准则。控制继续到步骤S214。
在步骤214中,基于步骤S212的确定,启用或者禁用针对网络设备的多个端口。接下来,在步骤S220中,针对使网络重新配置以恢复网络段之间的连接性成为必要的故障而监视该网络。
图3A是具有多个网络段[LAN_A...LAN_E]和能够根据能量节省准则被配置的交换机310...350的网络300的示例。在本示例中,假定针对交换机320和交换机350的端口都遵守EEE,而交换机310、330和340的端口都不遵守EEE。
图3B描绘了在不考虑个体交换机端口的能量消耗的情况下根据STP协议配置之后的图3A的网络300。如图3B可见,去除了冗余路径和循环,而同时保留了所有LAN段[LAN_A...LAN_E]之间的连接性。
图3C描绘了在考虑个体交换机端口的能量消耗的情况下根据STP协议配置之后的图3A的网络300。如图3C可见,同样去除了冗余路径和循环,而同时保留了所有LAN段[LAN_A...LAN_E]之间的连接性。然而,由于交换机320的端口_A和端口_B以及交换机350的端口_A被禁用,所以网络300作为一个整体借助于禁用的遵守EEE的端口的EEE遵守性而消耗较少的功率。图3A-图3C的示例展示了使用以上描述的方法和系统,遵守EEE的端口比不遵守EEE的端口更可能被禁用。
尽管本发明已经结合本发明的作为示例提出的具体实施例进行了描述,但是明显的是,许多备选、修改和变形将对本领域技术人员来说将变得明显。因此,如本文中所阐述的本发明的实施例旨在是示例性的,而不是限制性的。可以在不脱离本发明范围的情况下做出修改。
Claims (20)
1.一种网络设备,包括:
多个端口,每个端口连接到局域网段;
网络链路电路,其被配置成部分地基于所述多个端口中的一个或者多个端口的功耗能力生成网络链路通知,用于在所述网络设备和网络中的其他网络设备之间建立网络链路,所述其他网络设备包括交换机,所述功耗能力至少指示所述一个或者多个端口中的部分是否被配置为被有选择地关闭;
发送电路,被配置成通过所述端口中的所述一个或者多个端口将所述网络链路通知发送给所述其他网络设备;以及
端口启用/禁用电路,被配置成基于所述网络链路通知选择网络链路,以便通过所选择的网络链路发送网络业务量,所选择的网络链路倾向于那些不具有被配置成被有选择关闭部分的端口,而不倾向于那些具有所述部分的其他端口。
2.根据权利要求1所述的网络设备,其中,所述网络链路通知包括与一个或多个所选择的端口是否遵守高能效以太网EEE有关的成本信息。
3.根据权利要求2所述的网络设备,其中,所述网络链路通知还包括与所述一个或多个所选择的端口的数据传递速率有关的成本信息。
4.根据权利要求3所述的网络设备,其中,所述网络链路电路生成符合生成树协议STP的所述网络链路通知。
5.根据权利要求1所述的网络设备,其中,使用用于选择网络链路的层2协议来发送所述网络链路通知。
6.根据权利要求1所述的网络设备,其中,所述端口中的至少一个被配置成当根据EEE协议被取消选择时根据低功率模式进行操作。
7.根据权利要求1所述的网络设备,其中,所述端口中的两个或者多个提供与另一网络设备的多个链路,其中所述两个或者多个端口的子集具有EEE能力,并且其中针对所述两个或者多个端口中的每个的网络链路信息至少部分地基于所述两个或者更多端口的个体EEE能力而不同。
8.根据权利要求1所述的网络设备,还包括:
网络成本计算电路,其计算根据成网协议启用每个所述端口的总成本、所述一个或者多个端口的EEE遵守性以及来自从所述其他网络设备接收的网络链路通知的成本信息;其中
所述端口启用/禁用电路基于由所述网络成本计算电路计算的相应成本而启用或者禁用每个所述端口。
9.一种用于配置网络的方法,包括:
部分地基于所述网络中的一个或者多个端口的功耗能力生成网络链路通知,用于在网络设备和其他网络设备之间建立网络链路,所述其他网络设备包括所述网络中的交换机,所述功耗能力至少指示所述一个或者多个端口中的部分是否被配置为被有选择地关闭;
通过所述一个或者多个端口将所述网络链路通知发送给所述其他网络设备;以及
基于所述网络链路通知选择网络链路,以便通过所选择的网络链路发送网络业务量,所选择的网络链路倾向于那些不具有被配置成被有选择关闭部分的端口,而不倾向于那些具有所述部分的其他端口。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,生成所述网络链路通知还包括:
生成所述网络链路通知,以包括与所述一个或者多个所选择的端口是否遵守高能效以太网EEE有关的成本信息。
11.根据权利要求9所述的方法,生成所述网络链路通知还包括:
生成所述网络链路通知,以包括与所述一个或者多个所选择的端口的数据传递速度有关的成本信息。
12.根据权利要求11所述的方法,生成所述网络链路通知还包括:
生成符合生成树协议STP的所述网络链路通知。
13.根据权利要求9所述的方法,其中,发送所述网络链路通知包括使用用于选择网络链路的层2协议。
14.根据权利要求9所述的方法,还包括:
配置所述端口中的至少一个,以当其根据EEE协议被取消选择时根据低功率模式进行操作。
15.根据权利要求9所述的方法,其中,生成所述网络链路通知还包括:
生成网络链路通知,以提供所述端口中的两个或者多个的网络链路信息,所述端口中的两个或者多个部分地基于所述端口的个体EEE能力而提供与另一网络设备的链路。
16.根据权利要求9所述的方法,还包括:
计算根据成网协议启用每个所述端口的总成本、所述一个或者多个端口的EEE遵守性以及来自从所述其他网络设备接收的网络链路通知的成本信息;以及
基于由网络成本计算电路计算的相应成本而启用或者禁用每个所述端口。
17.一种网络设备,其包括:
多个端口,每个端口连接到局域网段;
网络链路电路,其被配置成接收网络链路通知,用于在所述网络设备和网络中的其他网络设备之间建立网络链路,所述其他网络设备包括交换机,所接收的网络链路通知包括关于所述其他网络设备中的远程端口的功耗能力的信息,所述功耗能力至少指示所述远程端口中的部分是否被配置为被有选择地关闭;
网络成本计算电路,被配置成计算与使用多个端口向所述其他网络设备发送分组相关联的总成本,所计算的总成本至少部分地基于所述远程端口的功耗能力;以及
端口启用/禁用电路,被配置成基于所述网络链路通知选择网络链路,以便通过所选择的网络链路发送网络业务量,所选择的网络链路倾向于那些不具有被配置成被有选择关闭部分的端口,而不倾向于那些具有所述部分的其他端口。
18.根据权利要求17所述的网络设备,其中,所述网络成本计算电路还被配置成基于所述远程端口中的一个或者多个是否遵守高能效以太网EEE来计算总成本。
19.根据权利要求18所述的网络设备,其中,所述网络成本计算电路还被配置成基于所述多个端口是否遵守高能效以太网EEE来计算总成本。
20.根据权利要求19所述的网络设备,其中,所述网络链路通知还包括与所述远程端口的数据传递速度有关的成本信息,并且其中所述网络链路通知符合生成树协议STP。
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