CN103259746B - 业务管理调度器层级的动态重排 - Google Patents

Abstract

提出了对业务管理调度器层级的动态重排。提供了一种网络设备，该网络设备包括被配置成管理数据分组的物理队列的属性的物理队列管理处理器。该网络设备还包括被配置成管理调度节点的调度处理器，该调度节点利用物理队列到逻辑队列的双向映射在网络中建立在物理队列当中的调度层级。该网络设备还包括被配置成修改上述双向映射的业务管理处理器。

Description

业务管理调度器层级的动态重排

相关申请的交叉引用

本发明要求以下两份在先申请的优先权：(1)于2012年1月31日提交的美国临时专利申请No.61/592,937；(2)于2012年4月20日提交的美国临时专利申请No.61/636,311。该两份在先申请的公开内容通过引用整体结合于此。

技术领域

本公开涉及包括分级的分组调度器的业务管理和排队解决方案。

背景技术

这里提供的背景技术描述是出于一般地呈现公开内容的背景的目的。当前冠名的发明人的工作(在该背景技术章节中对该工作描述的程度上)以及可能在提交时未以其他方式限定为现有技术的描述的各方面既不明确地也不暗示地被承认为相对于本公开的现有技术。

业务管理和排队解决方案包括具有层级(hierachy)的分组(或者单元)调度器；这些层级根据网络结构以树的形式组织队列和业务聚合，并且在队列的连续范围或者调度节点上并且在树的每个层级级别上执行调度。对使用队列的调度的需要可能例如出现于其中必须执行向许多竞争独立实体分配资源的网络中。在这样的情况下，实体被布置在队列中，等待资源的分配。其中使用了使用队列的调度的另一场景是在网络中管理消息的外出以保证即使在添加、移除或者迁移新用户时业务量仍然保持于服务协定所施加的限制内。在两种情况下，可以在队列范围中布置队列，并且范围可以与一个或者多个调度节点关联。调度节点的调度层级因此是对指定的队列范围进行服务的顺序。

发明内容

本公开的一个或者多个实施例涉及一种动态地去耦合调度层级中的物理队列和逻辑队列的网络设备、一种在不清空物理队列的情况下将物理队列映射到逻辑队列集合的网络设备、一种用于动态地去耦合调度层级中的物理队列和逻辑队列的方法以及一种在不清空物理队列的情况下将物理队列映射到逻辑队列集合的方法。

根据本公开的实施例，提供了一种网络设备，该网络设备包括被配置成管理数据分组的物理队列的属性的物理队列管理处理器。该网络设备还包括被配置成管理调度节点的调度处理器，调度节点利用物理队列到逻辑队列的双向映射在网络中建立在物理队列当中的调度层级。该网络设备还包括被配置成修改上述双向映射的业务管理处理器。

根据本公开的实施例，提供了一种网络设备，该网络设备包括被配置成在存储介质中更新调度节点与逻辑队列范围的关联的业务管理处理器。

根据本公开的实施例，提供了一种网络设备，该网络设备包括被配置成通过修改指示的物理队列到逻辑队列之一的双向映射来对指定该物理队列及其关联调度节点的命令做出响应的业务管理处理器，并且其中当业务管理处理器修改双向映射时，所述物理队列继续发送和接收操作而没有中断。

根据本公开的实施例，提供了一种网络设备，该网络设备包括被配置成在接收到下述消息时构造连续逻辑队列范围的业务管理处理器，该消息指定用于向调度节点添加第一多个物理队列的指令，该范围包括未映射的逻辑队列和映射到第一多个物理队列的第一多个逻辑队列。网络设备还被配置成在存储介质中存储将范围关联到调度节点的第一条目、启用第一多个物理队列、禁用在已经与调度节点关联的第二多个物理队列与第二多个逻辑队列之间的映射、在存储介质中保存将该范围中的未映射的逻辑队列关联到第二多个物理队列的第二条目、以及启用在第二多个物理队列与未映射的逻辑队列之间的映射。另外，业务管理处理器被配置成保存第一条目以包括第一队列编号和第二队列编号，第一队列编号指示范围的开始，并且第二队列编号指示范围的结束。

根据本公开的又一实施例，提供了一种方法，该方法在由网络设备执行时使得网络设备接收下述消息，该消息指定用于将与网络的第一调度节点关联的并且与第一多个逻辑队列关联的第一多个物理队列移动至网络的第二调度节点的指令。网络设备还构造连续逻辑队列范围，该范围包括未映射的逻辑队列和映射到与第二调度节点关联的第二多个物理队列的第二多个逻辑队列、在存储介质中保存将范围关联到第二调度节点的第一条目、启用第二多个物理队列、禁用在与第一调度节点关联的第一多个物理队列与第一多个逻辑队列之间的第一映射、在存储介质中保存将范围中的未映射的逻辑队列关联到第一多个物理队列的第二条目、以及启用在第一多个物理队列与未映射的逻辑队列之间的第二映射。

附图说明

图1A图示根据本公开实施例的被配置成修改在与调度节点关联的物理队列与逻辑队列之间的双向映射的网络设备。

图1B图示根据本公开实施例的调度层级的重排(reshufning)。

图2图示根据本公开实施例的动态业务管理和调度方法，该方法在由网络设备执行时将逻辑队列重新映射到物理队列而使得物理队列不受影响。

具体实施方式

下文将参照附图更具体描述实施例。提供以下具体描述以帮助读者获得对这里描述的方法、装置和/或系统及其等价修改的全面理解。因而这里描述的方法、装置和/或系统的各种改变、修改和等价物对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。另外，为了更清楚和简洁，可以省略对公知功能和构造的描述。

在描述中使用的术语旨在于仅描述实施例而决不应当为限制。除非另有明示，单数形式的表达包括复数形式的含义。在本说明书中，诸如“包括”或“包含”这样的表达旨在于指明特性、数量、步骤、操作、单元、部分或者其组合而不应解释为排除一个或者多个其它特性、数量、步骤、操作、单元、部分或者其组合的任何存在或者可能性。

图1A示出本公开的实施例100。附图标记106一般地指示调度节点的网络及其队列。为了清楚说明，仅图示了三个调度节点和有限数目的队列。

三个调度节点107a、107b和107c具有相应节点标识符A0、

A1和A2。调度节点107a、107b和107c这里统称为网络106的调度节点107。

调度节点107与逻辑队列范围关联。具体而言，调度节点107a与逻辑队列范围109a关联；调度节点107b与逻辑队列范围109b关联；并且调度节点107c与逻辑队列范围109c关联。逻辑队列范围109a、109b和109c可以统称为逻辑队列范围109。以虚线框示出逻辑队列范围109以强调这些是逻辑队列而不是物理队列这一点。图1A还包括逻辑队列范围109a’、109b’和109c’，这些逻辑队列范围描绘相同调度节点107的相同逻辑队列109在由于下文将进一步讨论的某些操作所致的某些改变之后的布置。

逻辑队列范围109与物理队列范围关联。具体而言，逻辑队列范围109a与物理队列范围110a关联；逻辑队列范围109b与物理队列范围110b关联；并且逻辑队列范围109c与物理队列范围110c关联。物理队列范围110a、110b和110c可以统称为物理队列范围110。与用于不代表物理队列的逻辑队列范围109的虚线框相对，以实线框示出物理队列范围110以帮助读者理解这些代表物理队列。图1A还包括物理队列范围110b’和110c’，这些物理队列范围描绘物理队列范围110b和物理队列范围110c在由于下文将进一步讨论的某些操作所致的某些改变之后的布置。

将逻辑队列范围109a描绘为包括由队列标识符Q0、Q1、Q2和Q3标识的逻辑队列。因此，逻辑队列范围109a包括逻辑队列Q0-Q3这一范围。类似地，逻辑队列范围109b包括逻辑队列Q4-Q7这一范围，并且逻辑队列范围109c包括逻辑队列Q12-Q13。类似地，物理队列范围110a包括物理队列Q0-Q3；物理队列范围110b包括物理队列Q4-Q7；并且物理队列范围110c包括物理队列Q12-Q13。

附图标记104指示存储介质，该存储介质在一个实施例中被配置成存储关于逻辑队列范围109、物理队列范围110和调度节点107的信息。在一个示例性实施例中，调度节点107、逻辑队列范围109和物理队列范围110通过被描绘为驻留于存储介质104中的关联表113来相互关联。对表，诸如图1A中描绘的表的使用仅为示例。可以利用包括而不限于列表、映射或者其它结构的多种形式中的任何形式来代表或者实现这样的关联或者映射。

为了说明，将关联表113描绘为包括三个字段，每个字段与具有记录的列相对应。关联表113的列包括与调度节点107、逻辑队列范围109和物理队列范围110对应的标识符。更具体而言，存储介质104中的关联表包括调度节点字段104a、逻辑队列字段104b和物理队列字段104c。调度节点字段104a包括调度节点107的标识符。逻辑队列字段104b包括逻辑队列范围109的标识符。物理队列字段104c包括物理队列范围110的标识符。

在关联表的第一行中，调度节点字段104a指示调度节点A0(这是与107a对应的标识符)。逻辑队列字段104b指示在从Q0至Q3的范围中的逻辑队列。在Q0-Q3的相应调度节点和逻辑队列字段中，A0在与Q0-Q3相同的行上出现指示调度节点A0与逻辑队列Q0、Q1、Q2和Q3关联。虽然可以用逻辑队列Q0、Q1、Q2和Q3中的每个逻辑队列的完整列表实现逻辑队列字段，但是其中指示范围Q0-Q3的实施方式通过仅需要范围开始标识符(即“Q0”)和范围结束标识符(即“Q3”)并且使用如下约定来节省空间：该约定是递增在Q0和Q3所跨越的范围内的队列的标识符，即范围包括Q0、Q1、Q2和Q3。

在关联表113的第一行中，物理队列字段104c指示在从Q0至Q3的范围中的物理队列。Q0-Q3在逻辑队列字段104b中的出现和Q0-Q3在物理队列字段104c中的出现指示逻辑队列Q0、Q1、Q2和Q3分别与物理队列Q0、Q1、Q2和Q3关联。可传递地，在调度节点A0与物理队列Q0-Q3之间的关联也由存储介质104中的关联表113指示。

由于关联表113的第一行指示逻辑队列Q0-Q3与物理队列Q0-Q3的映射，因此所述行也指示物理队列Q0-Q3与逻辑队列Q0-Q3的映射。存储介质104中的关联表113的结构因此指示在逻辑队列与物理队列之间的双向映射。关联表113’描绘关联表113在由于下文将进一步讨论的某些操作所致的某些改变之后的内容。这样的操作例如可以包括而不限于将物理队列范围109a从调度节点107a移动至调度节点107c。

虽然存储介质104的关联表113示出若干字段(104a-b)，各个字段分别对应于调度节点字段104a、逻辑队列字段104b和物理队列字段104c，但是本公开不限于这样的布置。注意可以用适当替代格式记录前述信息，即如图1中所示标识符及其相应关联。另外，

尽管示出存储介质104为独立部件，但是可以将存储介质104实施为在多个设备之中共享的存储器单元，所述多个设备位于网络106中或者以外或者如果网络106是数据中心的访问段则位于网络106的边缘，该数据中心包括经由互连层接合的多个访问段。另外，存储介质104可以包括附加信息，诸如物理队列范围110的和逻辑队列范围109的其它属性。

例如，位于物理队列范围110a中的物理队列Q0的属性可以包括而不限于下述标识符：该标识符指定物理队列Q0到逻辑队列(在这一情况下为逻辑队列范围109a中的逻辑队列Q0)的映射。

类似地，位于逻辑队列范围109a中的逻辑队列Q0的属性可以包括而不限于下述标识符：该标识符指示逻辑队列Q0到物理队列(在这一情况下为位于物理队列110中的物理队列Q0)的映射。

虽然已经关于逻辑队列范围109和逻辑队列范围110描述了单个属性，但是注意这里未具体列举的其它属性也适当落入本公开的范围内。

在图1A中，示出存储介质104不仅具有字段104a、104b和104c而且具有字段104a’、104b’和104c’。这些描绘相同字段104a、104b和104c在由于下文将进一步讨论的某些操作所致的某些改变之后的内容。这样的操作例如可以包括而不限于将物理队列范围109a从调度节点107a移动至调度节点107c。

另外，根据本实施例，提供了网络设备101。网络设备101包括被配置成管理物理队列范围110的属性的物理队列管理处理器111、被配置成管理调度节点107和与调度节点107关联的逻辑队列范围109的属性的调度处理器112。

调度节点107利用物理队列110到逻辑队列109的双向映射来在物理队列110当中建立调度层级，其中双向映射由存储于存储介质104中的数据表示。网络设备101还包括被配置成修改双向映射并因此有效地重排调度层级的业务管理处理器102。

转向如下示例，该示例举例说明如在实施例100中描述的本公开的一个方面，控制平面设备105发送消息103，该消息指令网络设备101的业务管理处理器102例如向物理队列范围110c添加物理队列范围110a的物理队列Q0至Q3。物理队列Q0至Q3可以例如与源自位于网络106中的多个网络设备(未示出)的数据分组的队列相对应。另外，逻辑队列109a包括逻辑队列Q0至逻辑队列Q3，并且逻辑队列范围109a中的每个逻辑队列与承载相同标识符的物理队列范围110a的物理队列相对应。这例如意味着逻辑队列范围109a的逻辑队列Q0与物理队列范围110a的物理队列Q0关联。然而，在逻辑队列范围109与物理队列范围110之间的该特定映射仅用于示例目的而非限制性的。换而言之，逻辑队列109a无需承载与它们的物理对应物(物理队列110a)的标识符相同的标识符，因为逻辑队列是虚拟单元并且因而逻辑队列范围无需包括连续队列。在上例中，消息103指令业务管理处理器102将物理队列Q0至Q3从调度节点A0(107a)去关联并且将它们与调度节点A2(107c)关联。控制平面设备105可以是位于数据平面中的仅专用于控制在网络106的边缘和在网络106内的设备的网络设备。注意尽管实施例100示出消息103源自控制平面设备105，但是消息103可以源自网络106内或者源自位于网络106的边缘的设备。

在接收到消息103时，业务管理处理器102配置逻辑队列范围109c’中的逻辑队列Q8-Q11并且在存储介质104中保存如下条目：该条目在存储介质104中与调度节点A2(107c)关联地映射新配置的逻辑队列(即Q8-Q11)(见列104b’和104c’)。

在这一示例实施例中，假设在存储介质104中逻辑队列范围109c中的逻辑队列Q12和Q13已经与调度节点A2关联。接着，业务管理处理器102启用逻辑队列范围109c的物理队列Q12和Q13并且禁用物理队列范围109a的物理队列Q0-Q3。业务管理处理器102然后将物理队列Q0-Q3(见110c’)重新映射到逻辑队列Q8-Q11(见109c’)并且一旦映射完成就启用物理队列Q0-Q3。

这样，将逻辑队列Q0-Q3映射到与调度节点A2(107c)关联的逻辑队列Q8-Q11。简单地通过改变现有双向映射以便映射逻辑队列Q8-Q11(见109c’和104b’)和物理队列Q0-Q3(见110c’和104c’)来进行这一重排而无需清空物理队列。这样，根据本公开的一个实施例，因为仅改变在物理队列与逻辑队列之间的映射，所以可以无缝地并且在无需清空物理队列的情况下完成将队列范围从一个调度节点移动至另一调度节点。这通过在移动之前将待移动的物理队列从它们与之关联的逻辑队列去耦合来实现；这产生如图1B中所见的层级的动态重排。

因此，根据本公开的实施例，即使在现有队列范围中没有空闲空间，仍然可以向现有队列范围添加新队列或者队列范围。另外，根据实施例，向现有队列范围添加新队列或者队列范围不会不利地影响现有队列范围中的其它队列，因为不必移动现有队列范围中的其它队列以便为新添加的队列或者队列范围提供空间。这样，根据本公开的实施例，将新队列或者队列范围移动至现有队列范围不扰动业务流。

如图1B中所示，在业务管理处理器102接收到消息103之后，将物理队列Q0-Q3重新映射到逻辑队列Q8-Q11。由于Q8-Q11与调度节点A2(图1A中的107c)关联，因此将Q0-Q3映射到Q8-Q11有效地将物理队列Q0-Q3“移动”至调度节点A2(107c)。

根据本公开的实施例，提供了如图2中所示用于动态重排调度层级的方法2000。

在方法2000中，图1A的网络设备101接收下述消息(操作2001)，该消息指定用于将与网络的源调度节点并且与第一多个逻辑队列关联的第一多个物理队列移动至网络的目的地调度节点的指令。响应于该消息，网络设备101构造逻辑队列范围(操作2003)。可以在与调度节点关联的现有逻辑队列范围之中、之前或者之后插入新构造的范围。

例如考虑图1A，操作2001使网络设备101接收消息103，该消息指定用于向物理队列范围110c加入包括物理队列Q0-Q3的物理队列范围110a从而产生110c’中所示布置(未示出110a’，因为没有物理队列保持与逻辑队列范围109a’关联)的指令。另外，在方法2000中，网络设备101配置逻辑队列范围109c’中的逻辑队列Q8-Q11(操作2003)并且在存储介质104中保存如下条目(104b’和104c’)：该条目在存储介质104中与调度节点A2(107c)关联地映射新配置的逻辑队列(即Q8-Q11)(操作2005)。接着，网络设备101启用逻辑队列范围109c的物理队列Q12和Q13(操作2007)并且禁用物理队列范围109a的物理队列Q0-Q3(操作2009)。在这些操作之后，网络设备101然后将物理队列Q0-Q3映射到逻辑队列Q8-Q11(操作2011)并且一旦映射完成就启用物理队列Q0-Q3(操作2013)。这样，根据本实施例，当改变调度层级时，仅改变在物理队列与逻辑队列之间的映射。这无需清空物理队列，因为在不考虑物理队列的内容、而是通过仅考虑物理队列与逻辑队列的关联的情况下实现对映射的改变。

虽然上文已经关于各种实施例描述发明概念，但是注意可以存在由本领域技术人员对描述的特征的多种变换和修改而不背离该特征的应当由所附权利要求限定的技术思想和范围。

另外，尽管本说明书包含许多特征，但是这些特征不应解释为对公开或者所附权利要求的范围的限制。也可以以组合的方式实施在单独实施例的背景中描述的某些特征。反言之，也可以在多个实施例中单独地或者以任何适当子组合的方式实施在单个实施例的背景中描述的各种特征。

虽然附图按照特定顺序描述操作和/或示出部件的特定布置并且在网络的调度节点的背景中描述附图或者需要所有执行的操作和公开的部件以获得希望的结果，但是存在可以被配置以在本公开中关于各种实施例描述的方式重新配置队列的许多硬件和软件设备。因而，其它实施方式在所附权利要求的范围内。

Claims (14)

1.一种网络设备，包括：

物理队列管理处理器，被配置成管理数据分组的物理队列的属性；

调度处理器，被配置成管理调度节点，所述调度节点利用所述物理队列到逻辑队列的双向映射在网络中建立在所述物理队列当中的调度层级；

业务管理处理器，被配置成，响应于修改包含在所述物理队列之中的第一物理队列中的所述数据分组的所述调度层级的指令，通过(i)将所述第一物理队列与第一调度节点的第一逻辑队列去关联；以及(ii)将所述第一物理队列与第二调度节点的第二逻辑队列关联来修改所述双向映射，

其中修改包含在所述第一物理队列中的所述一个或多个数据分组的所述调度层级的所述指令不需要清空分别包含在所述第一物理队列中的所述一个或多个数据分组。

2.如权利要求1所述的网络设备，其中所述调度处理器被配置成将所述双向映射作为在调度节点、逻辑队列范围和物理队列范围之间的关联保存在存储介质中。

3.如权利要求1所述的网络设备，其中所述业务管理处理器还被配置成在存储介质中更新所述调度节点与所述逻辑队列的关联。

4.如权利要求3所述的网络设备，其中所述业务管理处理器还被配置成通过下述方式对指示物理队列及其关联的调度节点的命令做出响应：所述方式是修改所指示的物理队列到所述逻辑队列中的一个逻辑队列的双向映射。

5.如权利要求4所述的网络设备，其中所述业务管理处理器被配置成指定所述逻辑队列中的所述一个逻辑队列具有基于所述逻辑队列中的已经与所指示的节点关联的另一逻辑队列的一个或者多个属性。

6.如权利要求3所述的网络设备，其中所述业务管理处理器被配置成在所述存储介质中保存指示所述节点之一与多个所述逻辑队列的关联的条目，所述条目包括逻辑队列范围开始标识符和逻辑队列范围结束标识符。

7.如权利要求6所述的网络设备，其中所述业务管理处理器被配置成在所述存储介质中保存所述条目，所述条目不包括相对于所述逻辑队列范围开始标识符和所述逻辑队列范围结束标识符而言处于中间的一个或者多个逻辑队列标识符。

8.如权利要求1所述的网络设备，其中所述业务管理处理器修改所述双向映射而不使所述物理队列停止发送和接收操作。

9.一种网络设备，包括：

物理队列管理处理器，被配置成管理数据分组的物理队列的属性；

调度处理器，被配置成管理调度节点，所述调度节点利用所述物理队列到逻辑队列的双向映射在网络中建立在所述物理队列当中的调度层级；

业务管理处理器，被配置成构造逻辑队列的范围，所述范围包括未映射的逻辑队列和映射到第一多个物理队列的第一多个逻辑队列。

10.如权利要求9所述的网络设备，其中所述业务管理处理器还被配置成：

在存储介质中保存将所述范围关联到调度节点的第一条目；

启用所述第一多个物理队列；

禁用在已经与所述调度节点关联的第二多个物理队列和第二多个逻辑队列之间的映射；

在所述存储介质中保存将所述范围中的所述未映射的逻辑队列关联到所述第二多个物理队列的第二条目；以及

启用在所述第二多个物理队列与所述未映射的逻辑队列之间的映射。

11.一种调度方法，在由网络设备执行时包括：

接收消息，所述消息指定用于将与网络的第一调度节点关联的并且与第一多个逻辑队列关联的第一多个物理队列移动至所述网络的第二调度节点的指令；

构造逻辑队列的范围，所述范围包括未映射的逻辑队列和映射到与所述第二调度节点关联的第二多个物理队列的第二多个逻辑队列；

在存储介质中保存将所述范围关联到所述第二调度节点的第一条目；

启用所述第二多个物理队列；

禁用在与所述第一调度节点关联的所述第一多个物理队列和所述第一多个逻辑队列之间的第一映射；

在所述存储介质中保存将所述范围中的所述未映射的逻辑队列关联到所述第一多个物理队列的第二条目；以及

启用在所述第一多个物理队列与所述未映射的逻辑队列之间的第二映射。

12.如权利要求11所述的方法，其中：

所述消息指定用于向所述调度节点添加所述第一多个物理队列的指令。

13.如权利要求11所述的方法，其中：

所述构造的范围具有下述队列大小：该队列大小至少等于所述第一多个物理队列中的队列的数目与所述第二多个物理队列中的队列的数目相加。

14.如权利要求11所述的方法，其中：

所述第一条目包括第一队列编号和第二队列编号，所述第一队列编号指示所述范围的开始，并且所述第二队列编号指示所述范围的结束。