CN102783085B

CN102783085B - 数据链路的能效管理的系统和方法

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Publication number: CN102783085B
Application number: CN201180011940.5A
Authority: CN
Inventors: S·崔帕西; N·G·多鲁克斯; V·V·伊尔
Original assignee: Oracle America Inc
Current assignee: Oracle America Inc
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2011-01-05
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2031-01-05
Also published as: WO2011094037A1; EP2529509A1; US20110185195A1; JP5557928B2; EP2529509B1; CN102783085A; US8634291B2; JP2013518516A

Abstract

一种系统，包括第一物理网络接口卡（NIC），所述第一NIC包括多个环，其中所述多个环中的至少一个是有效环。所述系统还包括操作上连接到所述第一NIC的主机，所述主机包括媒体访问控制（MAC）层。MAC层被配置成获得电力管理策略，获得与有效环相关的负载，利用电力管理策略和所述负载，确定与所述多个环中的至少一个环相关的状态必须被改变，和响应所述确定，改变所述多个环中的至少一个环的状态。

Description

数据链路的能效管理的系统和方法

背景技术

网络业务(一般以分组的形式)是通过诸如因特网之类的网络，从发送系统(例如，计算机系统)经网络接口卡(NIC)传送给接收系统(例如，计算机系统)的。NIC是存在于典型计算机系统中的硬件，包括发送和接收网络业务(一般以分组的形式)的功能。另外，现代的NIC可包括多个接收环和传送环。

为了发送网络业务，NIC必须具备足够的电力。所述电力可取决于通过NIC发送的网络业务的量。

发明内容

一般性地，在一个方面，本发明涉及一种系统。所述系统包括第一物理网络接口卡(NIC)，和操作地连接到所述第一NIC的主机，所述第一NIC包括多个环，其中所述多个环中的至少一个是有效环，所述主机包括媒体访问控制(MAC)层，MAC层被配置成获得电力管理策略、获得与有效环相关的负载、利用电力管理策略和所述负载确定与所述多个环中的至少一个环相关的状态必须被改变，和响应所述确定改变所述多个环中的至少一个环的状态。

一般性地，在一个方面，本发明涉及一种包含管理数据链路的软件指令的计算机可读介质，其中当被执行时，所述软件指令实现一种方法。所述方法包括：利用在主机上运行的媒体访问控制(MAC)层获得电力管理策略；利用MAC层获得与存在于物理网络接口卡(NIC)上的有效环相关的负载，其中所述NIC包含多个环；利用电力管理策略和所述负载，确定与所述多个环中的至少一个环相关的状态必须被改变，和响应所述确定，改变所述多个环中的至少一个环的状态。所述计算机程序产品可包括包含所述软件指令的计算机可读介质。

一般性地，在一个方面，本发明涉及一种管理数据链路的方法。所述方法包括：利用在主机上运行的媒体访问控制（MAC）层获得电力管理策略；利用MAC层获得与存在于物理网络接口卡（NIC）上的有效环相关的负载，其中所述NIC包含多个环，并且NIC操作地连接到所述主机；利用电力管理策略和所述负载，确定与所述多个环中的至少一个环相关的状态必须被改变，和响应所述确定，改变所述多个环中的至少一个环的状态。

附图说明

图1A表示按照本发明的一个或多个实施例的系统。

图1B表示按照本发明的一个或多个实施例的系统。

图1C表示按照本发明的一个或多个实施例的系统。

图2表示按照本发明的一个或多个实施例的流程图。

图3表示按照本发明的一个或多个实施例的流程图。

图4A表示按照本发明的一个或多个实施例的例子。

图4B表示按照本发明的一个或多个实施例的例子。

图5表示按照本发明的一个或多个实施例的计算机系统。

具体实施方式

下面参考附图，说明本发明的示例性实施例。附图中，相同的对象用相同的附图标记表示。

在本发明的实施例中，陈述了众多的具体细节，以更彻底地理解本发明。不过对本领域的技术人员来说，显然可在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其它情况下，为了避免模糊本发明，没有详细说明公知的特征。

一般而言，本发明的实施例涉及管理物理网络接口卡（NIC）上的数据链路。具体地说，本发明的实施例涉及管理NIC上的多个数据链路（或者环），以便实现提供给数据链路的能量的高效使用。

图1A表示按照本发明的一个实施例的系统。如图1中所示，系统包括操作上与NIC（102）连接的主机（100）。NIC（102）提供主机（100）和网络（未示出）（例如，局域网、广域网、无线网络等）之间的接口。更具体地，NIC（102）包括网络接口（NI）（104）（即，NIC（102）上的用于连接网络的硬件）。例如，NI（104）可以对应于RJ-45连接器、无线天线等。NI（104）接收的分组随后被转发给NIC（102）上的其它组件，以便处理等等。在本发明的一个实施例中，NIC（102）包括分类器（未示出），和用于接收和传送网络业务的一个或多个环（106A，106N）。在本发明的一个实施例中，环（106A，106N）对应于在分组被复制到主机（100），或者经NI（104）通过网络传送之前，用于临时保存分组的NIC（102）内的存储器的各个部分。在本发明的一个实施例中，分类器（未示出）被配置成分析到来的网络业务，和把所述业务转发给环（106A，106N）之一。

在本发明的一个实施例中，NIC（102）包括改变每个环（106A，106N）的状态的功能。更具体地，每个环（106A，106N）可被配置成有效或者无效。处于有效状态的环（106A，106N）可被称为有效环。在本发明的一个实施例中，有效环利于主机（100）和网络接口（104）之间的网络业务的传输。在本发明的一个实施例中，处于无效状态的环（106A，106N）可被称为无效环。在本发明的一个实施例中，无效环不接收或发送主机和网络接口之间的网络业务。当借助NIC（102）内的元件，使环（106A，106N）从无效转变成有效时，这种转变可被称为激活、开启或者使环（106A，106N）加电。当借助NIC（102）内的元件，使环（106A，106N）从有效转变成无效时，这种转变可被称为去激活、关闭或者使环（106A，106N）掉电。

在本发明的一个实施例中，在被掉电之后，无效环会继续消耗电力。在本发明的一个实施例中，与对应的有效环相比，无效环消耗较少的电力。换句话说，有效环在给定时间内消耗的电力量大于无效环在相同时间内消耗的电力量。在本发明的一个实施例中，可以使一个或多个有效环掉电，以便实现与NIC（102）或者整个系统相关的一个或多个目标。在本发明的一个实施例中，可以使一个或多个未充分利用的环掉电，以便降低NIC（102）使用的电力的总量。在本发明的一个实施例中，可以开启或关闭各个环（106A，106N），以便降低NIC（102）的工作温度。下面讨论系统目标的其它例子。

继续图1A的讨论，主机（100）包括媒体访问（MAC）层（108）、网络栈（110）和分组源/目的地（112）。在本发明的一个实施例中，MAC层（108）（或者更具体地，在MAC层（108）内执行的线程）可包括通过设备驱动器（未示出）与NIC（102）交互的功能。此外，MAC层（108）包括与网络栈（110）连接的功能。

在本发明的一个实施例中，网络栈（110）包括按照用于发送和接收分组的各种协议（例如，传输通信协议（TCP），网际协议（IP），用户数据报协议（UDP）等）、处理分组的功能。每个网络栈（110）还可包括从一个或多个相关的分组源/目的地（112）发送分组和从一个或多个相关的分组源/目的地（112）接收分组的功能。

在本发明的一个实施例中，网络栈（110）包括网络层功能和传输层功能。在本发明的一个实施例中，网络层功能对应于管理网络上的分组寻址和传递的功能（例如，支持IP、地址解析协议（ARP）、因特网控制消息协议等的功能）。在本发明的一个实施例中，传输层功能对应于管理网络上的分组传输的功能（例如，支持TCP、UDP、流控制传输协议（SCTP）等的功能）。

在本发明的一个实施例中，分组源/目的地（112）指的是发起网络连接的主机内的元件，可以对应于在主机（100）内运行的容器或服务。主机（100）可包括多于一个分组源/目的地（112），每个分组源/目的地（112）可以与一个或多个网络栈（110）和一个或多个环（106A，106N）关联。在本发明的一个实施例中，分组源/目的地（112）和网络栈（110）可以在与MAC层（108）交互作用以发送和接收网络业务的虚拟机（未示出）内运行。

图1B表示按照本发明的一个实施例的系统。图1B中描述的系统包括在NIC组（114）内的多个NIC（102A，102N）。在本发明的一个实施例中，NIC组（114）可对应于与连接到主机（100）的单个NIC类似地工作的NIC的集合。图1B中描述的其它元件基本上与关于图1A描述的元件相似。在本发明的一个实施例中，MAC层可包括管理NIC的集合的功能。

图1C表示按照本发明的一个实施例的系统。图1C中描述的系统包括NIC组（114），NIC组（114）包括多个NIC（102A，102N），每个NIC（102A，102N）包括多个环（106A，106N）。图1C中描述的其它元件基本上与关于图1A描述的元件相似。

图2表示按照本发明的一个或多个实施例，初始化与网络栈或者虚拟机相关的一组环的流程图。在本发明的一个或多个实施例中，图2中所示的一个或多个步骤可被省略、重复和/或按照和图2中所示的顺序不同的顺序执行。因而，图2中所示的各个步骤的具体排列不应被解释成对本发明范围的限制。

在步骤210，MAC层获得电力管理策略（下面说明电力管理策略的例子）。在步骤212，MAC层激活初始数目的环。在本发明的一个实施例中，激活的环的初始数目由电力管理策略指定。在本发明的一个实施例中，在需要激活后续各个环之前，只激活一个环。在步骤214，网络栈利用一个或多个有效环打开一组连接。在本发明的一个实施例中，连接指的是两个物理网络设备、两个虚拟网络设备，或者一个物理网络设备和一个虚拟网络设备之间的逻辑路径，数据通过该逻辑路径被传送。在本发明的一个实施例中，可以利用单一的有效环，打开多个连接。

下面是各种电力管理策略的例子。包括以下电力管理策略只是出于举例说明的目的，不应被解释成对本发明的限制。

示例性的电力管理策略1-所述策略1规定最大允许的电力消耗，它小于NIC可以获得的总的最大电力。策略1还规定在NIC上如何激活和去激活各个环。可以扩充策略1，以考虑与NIC内除环之外的各个元件相关的所有（或者另外的）电力消耗。例如，策略1可以考虑与环相关的冷却机制的电力消耗（例如，转动风扇以冷却各个环的电力）。

示例性的电力管理策略2-所述策略2按需提供另外的环。为处理有效连接而必需的最少数目的环被激活。策略2还提供丢弃分组的最大容许率，以及每个环处理业务的最小速率。当网络业务增大或者减小（即，负载变化）时，激活或去激活环。

示例性的电力管理策略3-所述策略3定义如何调度系统的一个或多个NIC上的环。策略3可定义激活或去激活各个环的顺序。例如，在没有任何有效环的NIC上激活环之前，可先在具有有效环的NIC上激活环。此外，在没有任何无效环的NIC上去激活环之前，可先在具有至少一个无效环的NIC上去激活环。作为替代地，策略3可激活和去激活各个环，以致在单个环被去激活超过最小一段时间之前，每个环被去激活所述最小一段时间。

示例性的电力管理策略4-所述策略4规定环境和/或外部因素，以考虑何时激活或去激活各个环。例如，策略4可以规定给定NIC，或者该NIC所位于的计算机（例如，服务器，刀片服务器，桌上型计算机，膝上型计算机等）的最大工作温度。

示例性的电力管理策略5-所述策略5定义何时应该应用特定的电力管理策略，以及应用所述电力管理策略的持续时间。例如，策略5可规定在6:00AM和6:00PM之间，应该应用示例性的电力管理策略2和4，而在6:01PM和5:59AM之间，应该应用示例性的电力管理策略1。

本领域的技术人员会理解，任意上述策略可以预先在操作系统中定义、由用户提供，和/或由用户修改。

图3表示按照本发明的一个或多个实施例的一个或一组NIC的电力管理的流程图。在本发明的一个或多个实施例中，图3中所示的一个或多个步骤可被省略、重复和/或按照和图3中所示的顺序不同的顺序执行。因而，图3中所示的各个步骤的具体排列不应被解释成对本发明范围的限制。

在步骤310，网络栈测量有效环上的负载。在本发明的一个实施例中，术语“负载”可以指利用一组环发送的网络业务的速率（例如，在一段时间内传送的数据），和/或可包括该业务对系统的影响（例如，NIC的内部温度，所述一组环的电力消耗等）。在步骤312，比较所述负载和电力管理策略。在步骤314，确定当前负载是否不满足电力管理策略的目标。如果电力管理策略的目标未被满足，那么在步骤316，按照当前实现的电力管理策略调整有效环的数目。在本发明的一个实施例中，在系统内的各个环的激活或去激活之后，在所有有效环之间重新分配网络业务。在步骤318，系统睡眠，之后返回步骤310。如果在步骤314，负载符合电力管理策略的目标，那么在步骤318，系统睡眠，之后返回步骤310。

图4A和4B分别表示按照本发明的一个实施例的示例性结构和时间线。所述示例性系统并不意图限制本发明的范围。此外，对本示例性附图来说不必要的一些元件已被省略。

如图4A中所示，所述示例性结构包括操作上连接到NIC组（414）的主机（400）。NIC组（414）包括NICA（402A）和NICB（402B）。每个NIC（402A，402B）都包括网络接口（404A，404B）和三个环（406A，406B，406C，406D，406E，406F）。每个环通过存在于主机（400）上的MAC层（408）发送和接收网络业务。MAC层（408）通过网络栈（410）发送和接收网络业务，网络栈（410）又处理与分组源/目的地（412）相关的输入和输出业务。

对在图4A和4B中描述的例子来说，假定系统实现的电力管理策略规定当负载超过X+1时，激活一个环（如果可用的话）。此外，假定电力管理策略规定如果（i）负载低于X-1，且（ii）当前多于一个环有效，那么去激活一个环。另外，假定电力管理策略规定在没有当前有效环的NIC上激活环之前，先在具有当前有效环的NIC上激活环。另外，假定电力管理策略规定在所有有效环之间均匀地分配（或者均匀地重新分配）总负载。最后，假定电力管理策略规定在没有任何其它无效环的NIC上去激活环之前，先在具有至少一个其它无效环的NIC上去激活环。

对在图4A和4B中描述的例子来说，假定在某个时间t0，环A（406A），环B（406B），环C（406C）和环D（406D）有效。如在图4B中描述的示例性时间线中所示，在某个时间t1，环上的负载被测量为X。由于负载未超过X+1，并且不低于X-1，因此不采取任何行动。在某个时间t2，负载被测量为X+1。由于负载未超过X+1，并且不低于X-1，因此不采取任何行动。在某个时间t3，负载被测量为X+2。由于负载现在超过X+1，因此一个环被激活。环E（406E）被激活。在某个时间t4，负载被测量为X-3。由于负载低于X-1，因此一个环被去激活。环E（406E）被去激活，因为NICB（402B）包括至少一个无效环（406E，406F）。在某个时间t5，负载被测量为X-1。由于负载未超过X+1，并且不低于X-1，因此不采取任何行动。在某个时间t6，负载被测量为X-2。由于负载低于X-1，因此一个环被去激活。环D（406D）被去激活，因为NICB（402B）包括至少一个无效环（406E，406F）。在某个时间t7，负载被测量为X-4。由于负载低于X-1，因此一个环被去激活。环C（406C）被去激活，因为NICB（402B）不包括有效环。最后，在某个时间t8，负载被测量为X+2。由于负载现在超过X+1，因此一个环被激活。环C（406C）被激活，因为NICA（402A）包括至少一个其他有效环（406A，406B），而NICB（402B）不包括任何有效环。

本发明的实施例事实上可以在任何种类的计算机上实现，与正使用的平台无关。例如，如图5中所示，连网计算机系统（500）包括处理器（502），相关的存储器（504），存储设备（506），和目前的计算机特有的众多其它元件和功能（未示出）。连网计算机（500）还可包括输入装置，比如键盘（508）和鼠标（510），和输出装置，比如监视器（512）。连网计算机系统（500）通过网络接口连接（未示出），连接到局域网（LAN）或者广域网。本领域的技术人员会理解，这些输入和输出装置可以采取其它形式。此外，本领域的技术人员会理解，上述计算机（500）的一个或多个元件可以位于远处，并通过网络与其它元件连接。此外，实现本发明的实施例的软件指令可被保存在计算机可读介质，比如光盘（CD）、磁盘、磁带或者任何其它计算机可读介质上，或者可由任何适当的载体介质承载。

虽然关于有限数目的实施例，说明了本发明，不过受益于本公开的本领域技术人员会理解，可以设计出其它实施例，而不脱离这里公开的本发明的范围。因而，本发明的范围只应由附加的权利要求限定。

Claims

1.一种管理数据链路的系统，包括：

包括多个环的第一物理网络接口卡NIC，其中所述多个环中的至少一个是有效环，并且其中每个环是所述NIC中的存储器的被配置为临时保存分组的一部分；和

操作上连接到所述第一NIC的主机，包括媒体访问控制MAC层，所述MAC层被配置成：

获得电力管理策略，其中所述电力管理策略规定第一NIC的最大分组丢失率；

获得与有效环相关的负载；

利用电力管理策略和所述负载，确定与所述多个环中的至少一个环相关的状态必须被改变；和

响应所述确定，改变所述多个环中的至少一个环的状态。

2.按照权利要求1所述的系统，还包括：

包含多个环的第二NIC。

3.按照权利要求1或2所述的系统，其中获得与有效环相关的负载包括确定有效环服务于分组的速率。

4.按照权利要求1或2所述的系统，其中所述多个环中的每个选自有效环和无效环。

5.按照权利要求1或2所述的系统，其中改变所述多个环中的至少一个环的状态包括：去激活有效环从而获得无效环，或者激活无效环从而获得有效环。

6.按照权利要求1或2所述的系统，其中第一NIC是NIC组中的多个NIC之一。

7.一种管理数据链路的方法，包括：

利用在主机上运行的媒体访问控制MAC层获得电力管理策略，其中所述电力管理策略规定物理网络接口卡NIC的最大分组丢失率；

利用所述MAC层，获得与存在于所述NIC上的有效环相关的负载，其中所述NIC包含多个环，并且所述NIC操作上连接到所述主机，并且其中每个环是所述NIC中的存储器的被配置为临时保存分组的一部分；

利用所述电力管理策略和所述负载，确定与所述多个环中的至少一个环相关的状态必须被改变；和

响应所述确定，改变所述多个环中的至少一个环的状态。

8.按照权利要求7所述的方法，其中所述多个环中的每个选自有效环和无效环。

9.按照权利要求7或8所述的方法，其中改变所述多个环中的至少一个环的状态包括：去激活有效环从而获得无效环，或者激活无效环从而获得有效环。

10.按照权利要求7或者8所述的方法，其中所述NIC是NIC组中的多个NIC之一。

11.一种管理数据链路的系统，包括：

用于获得电力管理策略和获得与存在于物理网络接口卡NIC上的有效环相关的负载的装置，其中所述NIC包含多个环，其中每个环是所述NIC中的存储器的被配置为临时保存分组的一部分，并且其中所述电力管理策略规定所述NIC的最大分组丢失率，并且所述NIC操作上连接到运行有媒体访问控制MAC层的主机；

用于利用所述电力管理策略和所述负载，确定与所述多个环中的至少一个环相关的状态必须被改变的装置；和

用于响应所述确定，改变所述多个环中的至少一个环的状态的装置。

12.按照权利要求11所述的系统，其中所述多个环中的每个选自有效环和无效环。

13.按照权利要求11或12所述的系统，其中用于改变所述多个环中的至少一个环的状态的装置包括：用于去激活有效环从而获得无效环的装置，或者用于激活无效环从而获得有效环的装置。

14.按照权利要求11或12所述的系统，其中所述NIC是NIC组中的多个NIC之一。