CN102932267A

CN102932267A - 以太网交换机分布式流量控制方法

Info

Publication number: CN102932267A
Application number: CN2012104786353A
Authority: CN
Inventors: 汪宇辰; 唐舜
Original assignee: HEFEI HUAYUN COMMUNICATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HEFEI HUAYUN COMMUNICATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2013-02-13

Abstract

本发明公开了一种以太网交换机分布式流量控制方法，包括以下步骤：源交换机给转发交换机发送一定的流量，从而导致转发交换机形成拥塞；转发交换机将通过拥塞端口的流量的目的地址组织进一个控制报文，并将其发送给源交换机；源交换机解析该控制报文，挖掘其中携带的目的地址的信息，并存放进目的地址拥塞表；源交换机判断待发送流量的目的地址是否在拥塞表中，如果在，则源交换机将待发送流量先放进发送缓冲队列，等待预定时间间隔之后再发送；否则源交换机发送待发送流量。本发明的以太网交换机分布式流量控制方法，具有可提高以太网交换机的流量控制功能的效率、避免不必要的在流量控制时导致的交换机整机交换性能的下降等优点。

Description

以太网交换机分布式流量控制方法

技术领域

本发明涉及一种以太网交换机分布式流量控制方法。

背景技术

在以太网交换机交换网络中常常会有流量交换。如图1所示，在由3个以太网交换机构成的交换网络中，流量交换的过程如下：交换机SW2上的GE1/0/1（GigabitEthernet1/0/1）、SW3上的GE1/0/1分别通过交换机SW1上的GE1/0/2、GE1/0/3给交换机SW1发送一定的流量，交换机SW1接收，并通过其上的GE1/0/1转发。这时就有可能会导致交换机SW1的GE1/0/1拥塞，抛弃报文。这就需要一种方法来进行流量控制。

现有技术对上述问题提供了一种流量控制方法。该方法来源于IEEE802.3定义的一种MAC Control帧，这种帧有一个MAC CONTROL OPCODE域，该域为00-01时，其功能就是请求在接下来的一段时间内停止发送刚才发送的帧。具有该功能的帧，即为PAUSE帧。应用到解决上述问题，就是在交换机SW1上的GE1/0/1拥塞时，其上的GE1/0/2或GE1/0/3发送PAUSE帧以通知其邻端设备暂停给交换机SW1发送流量。

现有技术中，MAC Control帧的结构如图2所示。MAC Control帧的LENGTH|TYPE域为88-08；其MAC CONTROL OPCODE域表示MAC Control帧的功能，PAUSE帧的该域为00-01；然后是MAC CONTROL PARAMETERS域，PAUSE帧的该域为pause_time参数，其意义为接收PAUSE帧的交换机被要求暂停数据帧发送的时间长度，单位为pause_quanta，范围为0-65535个pause_quanta；最后是PAUSE帧的DESTINATION ADDRESS域为01-80-C2-00-00-01，其为多播地址。现有技术提供了通过PAUSE帧来实现流量控制的方法。例如，本端交换机给邻端交换机发送流量，二者均使能了流量控制功能，邻端交换机拥塞时，就会给本端交换机发送PAUSE帧，本端交换机接收了PAUSE帧，就按PAUSE帧所述的间隔时间来减慢发送流量，这样就避免了流量过载造成的抛弃报文。

如图3所示，在由4个以太网交换机（即图3中SW1、SW2、SW3和SW4）构成的交换网络中，交换机SW2上的GE1/0/1、SW3上的GE1/0/1、SW4上的GE1/0/1分别通过交换机SW1上的GE1/0/3、GE1/0/4、GE1/0/5给交换机SW1发送一定的流量，交换机SW1接收，并通过其上的GE1/0/1、GE1/0/2转发。根据现有技术提供的流量控制方法，交换机SW1上的GE1/0/1拥塞时，其上的GE1/0/3、GE1/0/4、GE1/0/5都会分别给交换机SW2、SW3、SW4发送PAUSE帧，交换机SW2、SW3、SW4就会减慢发送流量，这时我们只需要控制从交换机SW1的GE1/0/1转发的流量，不需要控制从交换机SW1的GE1/0/2转发的流量。综上，现有技术导致了交换机SW1整机交换性能的下降。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种以太网交换机分布式流量控制方法，以提高以太网交换机的流量控制功能的效率，避免不必要的在流量控制时导致的交换机整机交换性能的下降。

本发明提供了以太网交换机分布式流量控制方法。

以太网交换机分布式流量控制方法，其特点是，包括以下步骤：

a. 源交换机给转发交换机发送预定流量，从而导致转发交换机形成拥塞；源交换机就是发送流量的交换机，转发交换机就是转发流量的交换机，转发交换机形成拥塞就是转发交换机的转发端口形成了拥塞。

b. 转发交换机将通过拥塞端口的流量的目的地址组织进一个控制报文，并将该控制报文发送给源交换机；

c. 源交换机解析来自转发交换机的控制报文，挖掘该控制报文中携带的目的地址的信息，并存放进目的地址拥塞表；

d. 源交换机判断待发送流量的目的地址是否在拥塞表中；

如果源交换机的待发送流量的目的地址在拥塞表中，即该流量在转发交换机形成拥塞了，这样，源交换机将待发送流量先放进发送缓冲队列，等待预定时间间隔之后再发送。

如果源交换机的待发送流量的目的地址不在拥塞表中，即该流量在转发交换机没有形成拥塞，源交换机发送待发送流量。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明的以太网交换机分布式流量控制方法，提供了一种以太网交换机分布式流量控制机制，其本质就是巧妙地利用流量的一些属性，比如其中的MAC地址，更加明确流量控制的对象，通过这种技术达到接口级的流量控制。这里的接口就是以太网交换机的端口。

本发明的以太网交换机分布式流量控制方法，可将流量控制与流量联系起来，实现了以太网交换机的接口级的流量控制，让流量控制的粒度变小，将流量控制的粒度限定在以太网交换机接口上的流量，能够更快速地完成流量控制，保证拥塞点尽快通畅，也能保证非拥塞点不会受到拥塞点的影响，可以正常转发。

附图说明

图1为3个以太网交换机构成的交换网络的流量交换的示意图。

图2为现有技术的MAC Control帧的格式结构图。

图3为4个以太网交换机构成的交换网络的流量交换的示意图。

图4为本发明的流量控制方法采用的PAUSE帧（采用MAC Control帧）的格式图。

图5为本发明的流量控制方法的流程图。

图6为本发明的流量控制方法采用的PAUSE帧的PORT ID TLV域的格式图。

图7为图6中的PORT ID TLV域的port ID subtype域的取值范围及其表示的意义。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图5，以太网交换机分布式流量控制方法，包括以下步骤：

a. 源交换机给转发交换机发送预定流量，从而导致转发交换机形成拥塞；这个预定流量仅与流量的大小相关，而与流量的内容无关，这个流量可以导致转发交换机的转发端口形成拥塞。源交换机就是发送流量的交换机，转发交换机就是转发流量的交换机，转发交换机形成拥塞就是转发交换机的转发端口形成了拥塞。

b. 转发交换机将通过拥塞端口的流量的目的地址组织进一个控制报文，并将该控制报文发送给源交换机；这样是为了让源交换机知道哪些流量目前是通过转发交换机的拥塞端口转发的。

c. 源交换机解析来自转发交换机的控制报文，挖掘该控制报文中携带的目的地址的信息，并存放进目的地址拥塞表；这样源交换机就知道了待发送的哪些流量目前是通过转发交换机的拥塞端口转发的。其中，源交换机的目的地址拥塞表，就是为了存放哪些流量目前在转发交换机是拥塞了的。目的地址拥塞表的老化时间也使用流量控制的时间间隔。

d. 源交换机判断待发送流量的目的地址是否在拥塞表中；

如果源交换机的待发送流量的目的地址在拥塞表中，即该流量在转发交换机形成拥塞了，这样，源交换机将待发送流量先放进发送缓冲队列，等待预定时间间隔之后再发送。这个预定时间间隔与流量的大小、转发交换机的转发属性相关，改时间间隔是转发交换机根据链路速率、流量大小、报文缓存大小等多种因素计算出来，并通过控制报文发送给原交换机的。其中，发送缓冲队列就是暂时存放待发送的在转发交换机形成拥塞的流量的一个报文队列。等待预定时间间隔之后再发送，即等待来自转发交换机的控制报文中携带的一个时间间隔，该时间间隔与源交换机的目的地址拥塞表的老化时间保持同步。

如图5所示，交换机SW2上的GE1/0/1、SW3上的GE1/0/1、SW4上的GE1/0/1分别通过交换机SW1上的GE1/0/3、GE1/0/4、GE1/0/5给交换机SW1发送一定的流量，交换机SW1接收，并通过其上的GE1/0/1、GE1/0/2转发。以上涉及到的交换机上的端口均使能了流量控制功能。

交换机SW1上的GE1/0/1拥塞时，交换机SW1就开始将通过该端口的流量的目的MAC地址组织成一定的控制报文，组织好就发送给邻端交换机SW2、SW3、SW4。

交换机SW2、SW3、SW4接收了来自交换机SW1的控制报文之后，分别挖掘其中的信息，知道了其邻端交换机SW1的某个端口拥塞了，这里就是交换机SW1上的GE1/0/1，其实知道的仅仅是哪些流量是通过上述拥塞端口（即交换机SW1上的GE1/0/1）的。这时，交换机SW2、SW3、SW4就可以根据自己的实际情况，将即将要发送的流量的目的MAC地址与其刚刚收到的控制报文中携带的目的MAC地址进行比较，如果匹配，就将其放进发送缓冲队列，等待预定时间间隔后再发送；如果不匹配，就说明该流量并没有在上述拥塞端口（即交换机SW1上的GE1/0/1）形成拥塞，即不通过该端口，那么就继续发送这部分流量。

通过以上分析，这样交换机SW2、SW3、SW4上目的地址为通过交换机SW1上的非拥塞端口（如GE1/0/2）转发的流量就不会被暂停发送，也就不会影响这一交换路径上的流量交换，也就保证了交换机SW1如有某个端口拥塞也不会使整机交换性能瘫痪。）

所述步骤d中的所述发送缓冲队列就是暂时存放待发送的在转发交换机形成拥塞的流量的一个报文队列。

所述控制报文包括PAUSE帧；所述PAUSE帧包括以下七个域：目的地址域、源地址域、长度/类型域、MAC Control帧的功能域、指定参数域、PORT ID TLV域和RESERVED域。

以下以控制报文为一种新PAUSE帧为例进行说明，但请注意，本发明技术所述控制报文包括但不限于新PAUSE帧这一种。现在对现有PAUSE帧进行调整：我们仍然采用IEEE 802.3定义的MAC Control帧的格式，利用其RESERVED域增加新的域PORT ID TLV，并保留剩余字段为RESERVED域。

新PAUSE帧的具体格式如图4所示，共有七个域。每个域的具体数值如下：1）目的地址域：01-80-C2-00-00-01（多播地址）；2）源地址域：进行转发的交换机的in端口的MAC地址（单播地址）3）长度|类型域：88-08；4）MAC Control帧的功能域：00-01；5）指定参数域：略，系统指定；6）PORT ID TLV域：04-07-03-进行转发的交换机的out端口（拥塞）的MAC地址；7）RESERVED域：transmitted as zeros。新增PORT ID TLV域可以完全按照LLDPDU的PORT ID TLV（必选TLV）来组织，具体格式如图6所示。在PORT ID TLV，port IDsubtype域为3，port ID域即为MAC地址。图7为port ID subtype域的取值范围及其表示的意义。

Claims

1.以太网交换机分布式流量控制方法，其特征是，包括以下步骤：

a. 源交换机给转发交换机发送预定流量，从而导致转发交换机形成拥塞；

d. 源交换机判断待发送流量的目的地址是否在拥塞表中；

如果源交换机的待发送流量的目的地址在拥塞表中，源交换机将待发送流量先放进发送缓冲队列，等待预定时间间隔之后再发送。

如果源交换机的待发送流量的目的地址不在拥塞表中，源交换机发送待发送流量。

2.根据权利要求1所述的以太网交换机分布式流量控制方法，其特征是，所述步骤d中的所述发送缓冲队列就是暂时存放待发送的在转发交换机形成拥塞的流量的一个报文队列。

3.根据权利要求1所述的以太网交换机分布式流量控制方法，其特征是，所述控制报文包括PAUSE帧；所述PAUSE帧包括以下七个域：目的地址域、源地址域、长度/类型域、MAC Control帧的功能域、指定参数域、PORT ID TLV域和RESERVED域。