CN104012057B - 用于网络光纤信道网络的灵活且可扩缩的增强的传输选择方法 - Google Patents

用于网络光纤信道网络的灵活且可扩缩的增强的传输选择方法 Download PDF

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CN104012057B CN201280063398.2A CN201280063398A CN104012057B CN 104012057 B CN104012057 B CN 104012057B CN 201280063398 A CN201280063398 A CN 201280063398A CN 104012057 B CN104012057 B CN 104012057B
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Abstract

IEEE802.1Q及增强的传输选择仅提供八个不同业务类型，该八个不同业务类型可用于控制特定物理连接(或链路)中的带宽。替代仅依赖于这八个业务类型来管理带宽，本文中所讨论的实施例公开了使用增强的传输选择调度器，其允许网络设备设定用于单独虚拟LAN的带宽。基于虚拟LAN ID来分派端口中的带宽允许网络设备将带宽分派至例如数百万个唯一虚拟LAN。因此，此技术可增加网络光纤信道网络的细粒控制及其性能。

Description

用于网络光纤信道网络的灵活且可扩缩的增强的传输选择 方法
技术领域
本发明一般涉及在网络光纤信道网络(fabric)中分配带宽，或更具体地，涉及向网络光纤信道网络内的特定逻辑数据流分配带宽。
背景技术
计算机系统时常使用一起耦接于共同机箱中的多个计算机。这些计算机可为通过机箱内的共同主干(backbone)耦接的独立服务器。每一服务器为可插入板，其包括至少一处理器、板上存储器及输入/输出(I/O)接口。另外，这些服务器可连接至交换机以扩展服务器的能力。例如，交换机可允许服务器访问附加以太网或PCIe槽，以及允许相同或不同机箱中的服务器之间的通信。
多个交换机可被组合形成一逻辑交换机。另外，多个交换机与服务器之间的每一物理连接可被管理为使得向连接中的特定数据流分配最小量的带宽。即，物理连接中的一数据流相比于另一数据流可被分配更多带宽。增加系统管理员将带宽分配给特定数据流的能力也增加系统管理员对网络的控制。
发明内容
本发明的实施例公开一种提供连接两个计算设备的物理连接的方法及计算机可读存储介质，其中流过该物理连接的网络业务(traffic)在逻辑上被划分为多个虚拟局域网(VLAN)信道。该方法及计算机可读存储介质在该多个VLAN信道中的至少两个之间分派该物理连接的带宽，且在多个业务类型之间再划分(subdivide)分派至该多个VLAN信道之一的带宽。
在另一实施例中，一种网络设备包含端口，该端口被配置为经由物理连接连接至计算设备，其中流过该物理连接的网络业务在逻辑上被划分为多个虚拟局域网(VLAN)信道。该网络设备还包含带宽调度器，该带宽调度器被配置为在该多个VLAN信道中的至少两个之间分派该端口的带宽，且在多个业务类型之间再划分分派至该多个VLAN信道之一的带宽。
附图说明
为能详细理解获得以上所述方面的方式，可以通过参考附图对以上简要概述的本发明的实施例进行更具体的描述。
然而，应注意，附图仅说明本发明的典型实施例，且因此不应将其视为对本发明范围的限制，这是因为本发明可容许其他同等有效的实施例。
图1说明根据本发明的一实施例的包括分布式虚拟交换机的系统架构。
图2说明根据本发明的一实施例的实施虚拟交换机的系统的硬件表示。
图3说明根据本发明的一实施例的虚拟交换机。
图4说明根据本发明的实施例的在图1的系统中使用虚拟局域存取网络。
图5为根据本发明的一实施例的用于基于虚拟局域网ID来识别网络业务的数据帧。
图6说明根据本发明的实施例的在图1的系统中使用增强的传输选择的增强版本。
图7A至图7B说明根据本发明的一实施例的使用虚拟局域网的增强的传输选择的增强版本。
图8说明根据本发明的一实施例的在图2的系统中使用虚拟局域网的增强的传输选择的增强版本。
具体实施方式
IEEE802.1Q(或802.lp)允许将一物理连接上的数据流在逻辑上划分为八个不同优先级或业务类型。该标准还提供用于在八个业务类型之间分裂物理连接的总带宽的技术。例如，管理员可设定必须提供至给定业务类型的最小带宽。为了提供额外的灵活性，IEEE802.1Qaz(后文中称作增强的传输选择(ETS))提供用于在业务类型之间重新分派带宽的标准。当分配给一业务类型的网络业务不使用其所分派的带宽时，ETS允许其他业务类型使用该可用带宽。ETS可甚至与严格的优先级共存，即，用于特定业务类型的带宽不可被共享。若用于两个业务类型的带宽并非严格的优先级，则ETS允许一业务类型的未使用带宽被另一业务类型使用。例如，若与两个业务类型相关联的数据流为突发型(即，经历短时段的高负载)，则只要这些高负载不同时发生，当前经历高负载的业务类型即可使用分配给另一业务类型的带宽中的一些或所有。若这些高负载同时发生以使得各业务类型使用所有分派的带宽，则ETS不允许一业务类型从另一业务类型借用带宽。
IEEE802.1Q还标准化虚拟局域网(VLAN)在聚合式增强型以太网(CEE)网络中的使用。一般地，VLAN允许物理LAN的终端站被分组在一起，即使LAN的这些终端站不位于同一网络交换机上也如此。即，与两个不同交换机相关联的两个物理连接可在逻辑上连接为同一LAN(即，VLAN)的部分。分组包括VLAN ID(即，VLAN标签)，其将这些分组分配给特定VLAN。VLAN提供传统上由路由器所提供的分段服务且增加LAN的可扩缩性、安全性及网络管理。
IEEE802.1Q提供12个位用于识别服务VLAN(S-VLAN)，即，4096个可唯一寻址的S-VLAN。后来的路由标准添加每一S-VLAN可具有多个相关联的客户VLAN(C-VLAN)。在IEEE802.1QinQ中，例如，每一S-VLAN可与高达4096个C-VLAN相关联。遵循此标准的LAN可具有高达16,777,216个VLAN(2^12*2^12)。然而，IEEE802.1Q及ETS仅提供八个不同业务类型，该八个不同业务类型可用于控制特定物理连接(或链路)中的带宽。替代仅仅依赖于这八个业务类型来管理带宽，本文中所说明的实施例公开了使用增强的ETS调度器来将物理连接的带宽分派给各单独VLAN。使用VLAN ID替代仅仅依赖于业务类型允许网络设备将带宽分派给例如数百万个唯一VLAN。因此，VLAN ID的使用可增加网络光纤信道网络的细粒控制及其性能。
在下文中，参考本发明的实施例。然而，应理解，本发明不限于所描述的特定实施例。而是，以下特征及组件(不论是否与不同实施例相关)的任何组合都认为是实施和实践本发明。另外，尽管本发明的实施例可达成优于其他可能解决方案和/或优于先前技术的优点，但给定实施例是否达成特定优点并非对本发明的限制。因此，以下方面、特征、实施例及优点仅为说明性的，且除在(多个)权利要求中明确叙述之外，其不被视为所附权利要求的要素或限制。同样，对“本发明”的提及不应被视为对本文中所公开的任何发明性主题的概括，且除在(多个)权利要求中明确叙述之外，其不应被视为所附权利要求的要素或限制。
所属技术领域的技术人员知道，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、驻留软件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明的各个方面还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
可以采用一个或多个计算机可读介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读信号介质可包括传播的数据信号，该传播的数据信号具有体现于其中(例如，在基频中或作为载波的部分)的计算机可读程序代码。此传播的信号可采用多种形式中的任一种，包括但不限于电磁、光学或其任何合适组合。计算机可读信号介质可为非计算机可读存储介质且可传送、传播或输送供指令执行系统、装置或器件使用或结合指令执行系统、装置或器件而使用的程序的任何计算机可读媒体。
可使用任何合适介质来传输体现于计算机可读介质上的程序代码，合适介质包括但不限于无线、有线、光纤缆线、RF等或前述各者的任何合适组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
下面将参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些计算机程序指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。
也可以把这些计算机程序指令存储在计算机可读介质中，这些指令使得计算机、其它可编程数据处理装置、或其他设备以特定方式工作，从而，存储在计算机可读介质中的指令就产生出包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的指令的制造品(article of manufacture)。
也可将这些计算机程序指令加载至计算机、其它可编程数据处理装置、或其他设备上，以使一系列操作步骤在该计算机、其它可编程数据处理装置、或其他设备上执行以产生计算机实施处理，使得在该计算机或其它可编程装置上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的指令的处理。
可经由云计算基础结构将本发明的实施例提供至终端用户。云计算一般指代经由网络提供可扩缩的计算资源作为服务。更正式地，可将云计算定义为提供在计算资源与其基础技术架构(例如，服务器、储存器、网络)之间的抽象的计算能力，从而使得能够对可配置计算资源的共享池进行便利、按需网络存取，这些可配置计算资源可通过最少的管理努力或服务提供商互动而被迅速地提供和发行。因此，云计算允许用户访问“云”中的虚拟计算资源(例如，储存器、数据、应用以及甚至完整的虚拟计算系统)，而无需考虑用以提供这些计算资源的基础物理系统(或这些系统的位置)。
通常，基于按使用计费将云计算资源提供至用户，其中仅针对实际上所使用的计算资源(例如，用户所消耗的储存空间的量，或由该用户实例化的虚拟化系统的数目)向用户收费。用户可跨越因特网在任何时间任何地方访问驻存于云中的任意资源。在本发明的上下文中，用户可访问在服务器上运行或储存于服务器上的云中可用的应用或相关数据。例如，应用可在实施云中的虚拟交换机的服务器上执行。如此操作允许用户从附接至连接至云的网络(例如，因特网)的任何计算系统访问此信息。
图1说明根据本发明的一实施例的包括虚拟交换机的系统架构。第一服务器105可包括耦接至存储器110的至少一个处理器109。处理器109可表示一个或多个处理器(例如，微处理器)或多核处理器。存储器110可表示包含服务器105的主储存器的随机存取存储器(RAM)装置、以及存储器的补充层级，这些补充层级例如高速缓存、非易失性或备份存储器(例如，可编程或闪存存储器)、只读存储器等等。另外，存储器110可包括物理地位于服务器105中或在耦接至服务器105的另一计算设备上的存储储存器。
服务器105可在操作系统107的控制下操作且执行各种计算机软件应用、组件、程序、对象、模块及数据结构，诸如，虚拟机111。
服务器105可包括网络适配器115(例如，聚合式网络适配器)。聚合式网络适配器可包括单根I/O虚拟化(SR-IOV)适配器，诸如，支持聚合式增强型以太网(CEE)的快速外围组件互连(PCIe)适配器。系统100的另一实施例可包括多根I/O虚拟化(MR-IOV)适配器。网络适配器115可还被用于实施以太网光纤信道(FCoE)协议、以太网RDMA、因特网小计算机系统接口(iSCSI)，等等。一般地，网络适配器115使用基于以太网或PCI的通信方法来传送数据，且可耦接至虚拟机111中的一个或多个。另外，适配器可促进虚拟机111之间的共享访问。虽然适配器115被显示为包括于服务器105内，但在其他实施例中，适配器可为与服务器105分离的物理上相异的设备。
在一实施例中，每一网络适配器115可包括聚合式适配器虚拟网桥(未图示)，该聚合式适配器虚拟网桥通过协调对虚拟机111的访问而促进适配器115之间的数据传送。每一聚合式适配器虚拟网桥可辨识其域(即，可寻址的空间)内的数据流动。可在不将数据传输至特定聚合式适配器虚拟网桥的域外部的情况下直接对经辨识的域地址进行路由。
每一网络适配器115可包括耦接至网桥组件120中的一个的一个或多个以太网端口。另外，为了促进PCIe通信，服务器可具有一PCI主机网桥117。PCI主机网桥将接着连接至虚拟交换机180中的交换机组件上的上游PCI端口122。该数据接着经由交换层130路由至正确的下游PCI端口123，该正确的下游PCI端口122可位于与上游PCI端口122相同或不同的交换机模块上。该数据可接着被转递至PCI设备150。如本文中所使用的，“虚拟交换机”用以描述多个分布式硬件交换机组件，它们经互连而对于连接至交换机组件中的一个的设备而言表现为单一交换机。
网桥组件120可被配置为贯穿分布式虚拟交换机180来转递数据帧。例如，网络适配器115及网桥组件120可使用两个40Gbit以太网连接或一个100Gbit以太网连接进行连接。网桥组件120将由网络适配器115传输的数据帧转递至交换层130。网桥组件120可包括查找表，该查找表储存用以转递所接收的数据帧的地址数据。例如，网桥组件120可将与所接收的数据帧相关联的地址数据与储存于查找表内的地址数据比较。因此，网络适配器115不需要知道分布式虚拟交换机180的网络拓扑。
一般地，分布式虚拟交换机180包括可位于多个独立(但互连的)硬件组件上的多个网桥组件120。从网络适配器115的角度，虚拟交换机180如同单一交换机般起作用，尽管交换机180可由物理上位于不同组件上的多个交换机组成。使交换机180分散在出故障的情况下提供冗余，且扩展以便以相对于单个大交换机而言更具成本效益的方式互连更多服务器。
网桥组件120中的每一个可连接至一个或多个传输层模块125，该一个或多个传输层模块125将所接收的数据帧转译为由交换层130使用的协议。例如，传输层模块125可将使用以太网或PCI通信方法接收的数据转译为经由交换层130(即，基元光纤信道网络)传输的具有通用格式的分组(即，基元(cell))。因此，包含交换机180的交换机模块与至少两个不同的通信协议——例如，以太网和PCI通信标准——兼容。即，至少一个交换机模块具有用于在同一交换层130上传送不同协议的有效负载(payload)的必要逻辑。
尽管未展示于图1中，但在一实施例中，交换层130可包含局部机架互连(其连接位于同一机箱和机架内的网桥组件120)以及连接至其他机箱和机架中的网桥组件120的链接。
在路由基元之后，交换层130可与传输层模块126通信，该传输层模块126将基元转译回对应于适当通信协议的数据帧或消息。网桥组件120的一部分可促进与以太网155的通信，该以太网155提供对LAN或WAN(例如，因特网)的访问。此外，可将PCI数据路由至连接到PCIe设备150的下游PCI端口123。PCIe设备150可为无源底板互连(作为用于附加板的扩展卡接口)，或可为可由连接至交换机180的服务器中的任一个存取的共同储存器。
第二服务器106可包括连接至操作系统107的处理器109和存储器110，存储器110包括类似于出现在第一服务器105中的虚拟机的一个或多个虚拟机111。服务器106的存储器110还包括具有虚拟网桥114的管理程序(hypervisor)113。管理程序113管理在不同虚拟机111之间共享的数据。具体而言，虚拟网桥114允许经连接的虚拟机111之间的直接通信，而不需要虚拟机111使用网桥组件120或交换层130来将数据传输至通信地耦接到管理程序113的其他虚拟机111。
输入/输出管理控制器(IOMC)140(即，专用处理器)耦接至至少一个网桥组件120，网桥组件120向IOMC140提供对交换层130的访问。IOMC140的一功能可为从管理员接收命令以配置分布式虚拟交换机180的不同硬件组件。在一实施例中，可从交换层130从独立交换网络接收这些命令。
尽管展示了一个IOMC140，但系统100可包括多个IOMC140。在一实施例中，可以层级体系配置这些IOMC140，使得选择一个IOMC140作为主控制器而其他被指派为成员控制器(或从属控制器)。
图2说明根据一实施例的系统200的硬件层级图。服务器210和212可物理地位于同一机箱205中；然而，机箱205可包括任何数目的服务器。机箱205还包括多个交换机模块250、251，交换机模块250、251包括一或多个子交换机254。在一实施例中，交换机模块250、251、252为提供网络适配器115与网桥组件120之间的物理支持和连接性的硬件组件(例如，PCB板、FPGA板、片上系统，等)。一般地，交换机模块250、251、252包括连接系统200中的不同机箱205、207与服务器210、212、214的硬件。
交换机模块250、251、252(即，机箱互连组件)包括一个或多个子交换机254和IOMC255、256、257。子交换机254可包括网桥组件120的逻辑或物理分组。每一网桥组件120可物理地连接至服务器210、212。例如，网桥组件120可将使用以太网或PCI通信协议发送的数据路由至附接到交换层130的其他网桥组件120。然而，在一实施例中，网桥组件120可以不需要提供从网络适配器115至交换层130的连接性用于PCI或PCIe通信。
每一交换机模块250、251、252包括用于管理和配置系统200中的不同硬件资源的IOMC255、256、257。在一实施例中，每一交换机模块250、251、252的各自IOMC可负责配置特定交换机模块上的硬件资源。然而，因为使用交换层130互连交换机模块，所以一个交换机模块上的IOMC可管理不同交换机模块上的硬件资源。
机箱205中的点线界定服务器210、212与交换机模块250、251之间的中平面220。即，中平面220包括在网络适配器115与子交换机254之间传输数据的数据路径。
每一网桥组件120连接至交换层130。另外，桥接组件120也可连接至网络适配器115或上行链路。如本文中所使用，桥接组件120的上行链路端口提供扩展系统200的连接性或能力的服务。如在机箱207中所展示，一个桥接组件120包括至以太网或PCI连接器260的连接。对于以太网通信而言，连接器260可向系统200提供对LAN或WAN(例如，因特网)的访问。或者，端口连接器260可将系统连接至PCIe扩展槽，例如，PCIe设备150。设备150可为附加储存器或存储器，每一服务器210、212、214可经由交换层130来存取所述附加储存器或存储器。有利地，系统200提供对具有与至少两个不同通信方法兼容的网络设备的交换层130的访问。
如所展示，服务器210、212、214可具有多个网络适配器115。这在适配器115中的一个有故障的情况下提供冗余。另外，每一适配器115可经由中平面220附接至不同交换机模块250、251、252。如所说明，服务器210的一个适配器通信地耦接至位于交换机模块250中的网桥组件120，而另一适配器连接至交换机模块251中的网桥组件120。若交换机模块250、251中的一个有故障，则服务器210仍能够经由另一交换模块来访问交换层130。有故障的交换机模块可接着被替换(例如，热调换(hot-swap))，这使得IOMC255、256、257以及桥接组件120更新路由表并查找表以包括新交换模块上的硬件组件。
图3说明根据本发明的一实施例的虚拟交换层。经由网型连接方式(meshconnection schema)使用交换层130及网桥组件120将系统100和200中的每一子交换机254彼此连接。即，不管所使用的子交换机254为何，基元(即，数据分组)皆可被路由至位于任何其他交换机模块250、251、252上的另一子交换机254。这可通过直接连接每一子交换机254而实现——即，每一子交换机254具有至每个其他子交换机254的专用数据路径。或者，交换层130可使用脊柱叶(spine-leaf)架构，其中每一子交换机254(即，叶节点)附接至至少一个脊柱节点。脊柱节点将从子交换机254接收的基元路由至正确的目的地子交换机254。然而，本发明并不限于用于互连子交换机254的任何特定技术。
实施VLAN的网络光纤信道网络
图4说明根据本发明的实施例的在图2的系统中使用虚拟局部存取网络。具体而言，图4简化图2以包括服务器210及子交换机254。网络适配器115经由中平面220连接至网桥组件120。然而，中平面220被简化为仅展示构成网络适配器115与网桥组件120之间的LAN的物理连接。在一实施例中，每一网络适配器115将具有至相应网桥组件120的一个或多个连接。
虚线界定网络适配器115与特定网桥组件120之间的不同VLAN信道405A至405C。尽管网络适配器115可仅具有至网桥组件120的一个或两个物理以太网连接(例如，一个100G/bit连接或两个40G/bit连接)，但这些连接可在逻辑上划分为包括用于点对点通信的一个或多个VLAN信道的VLAN。即，中平面220中的每一物理连接可被划分为数千(若非数百万)不同VLAN及其各自的VLAN信道。此外，如在IEEE802.1QinQ中所定义，VLAN信道可为用于S-VLAN或C-VLAN的S信道或C信道。将分组分配给VLAN允许对LAN的更细粒的控制。例如，管理员可将不同安全协议分配给不同VLAN或以不同方式管理每一VLAN的分组。
在图4中，每一网络适配器115可建立至网桥组件120的一个或多个VLAN信道，只要适配器115经由中平面220物理地连接至网桥组件120即可。因此，最上的网络适配器115还可具有至除所展示的一个网桥组件以外的其他网桥组件120的VLAN信道。系统400可分配与存在的可唯一寻址的VLAN一样多的VLAN信道。对于IEEE802.1Q而言，此为4096个S-VLAN。VLAN信道可以任何方式分布于中平面220的不同物理连接之中。注意，根据802.1Q的每个物理连接可配置相同的VLAN信道(或VLAN信道的子集)。
图5为根据本发明的一实施例的用于基于VLAN ID来识别网络业务的数据帧。具体而言，数据帧500示出了与IEEE802.1QinQ兼容的数据帧的一部分。将数据帧500划分为两个不同部分：外部标签(S标签)501及内部标签(C标签)502。外部标签501与首先将VLAN引入CEE网络中的IEEE802.1Q中所定义的标签相同。然而，为了向管理员提供对LAN的更大控制，IEEE802.1QinQ通过添加内部标签502而引入加双标签的概念。因此，本文中所公开的实施例可用与寻址基于IEEE802.1Q或802.1QinQ所建立的VLAN。
标签501、502包括以太网类型/大小505、优先级代码点(PCP)510、规范格式指示符(CFI)515以及S-VLAN ID520或C-VLAN ID525。以太网类型505通常为16位(或两个字节)的字段，其用以指示在数据分组的有效负载中封装哪个协议。PCP510为3位的字段，其分别指代分配给S-VLAN或C-VLAN的优先级或业务类型(即，优先级1至优先级8)。CFI515为1位的字段，其指示MAC地址(储存于数据帧500中的其他处)是否呈一非规范格式。
对于IEEE802.1Q及802.1QinQ而言，S-VLAN ID520为12位，且指定帧500所属于的S-VLAN。未在IEEE802.1Q标准中定义的C-VLAN ID也为12位长，且指定帧500所属于的C-VLAN。即，IEEE802.1QinQ扩展IEEE802.1Q，使得每一S-VLAN可具有高达4096个可唯一寻址的C-VLAN，由此提供超过一千六百万个可寻址VLAN。然而，仅由IEEE802.1Q定义的数据帧将包括部分505A、510A、515A及520但将不包括部分505B、510B、515B及525。在任一情形下，本文中所公开的实施例并不限于IEEE802.1Q和802.1QinQ，而可用于这些标准的任何相关标准或衍生标准(例如，IEEE802.1Qat或IEEE802.lak)或目前或将来可与产生VLAN兼容的任何其他标准。
一般地，数据帧500为跨越网络从源传输至目的地的较大数据帧(即，数据分组)的一部分。整个数据帧将包括其他分区，其他分区例如包括前导项(preamble)、源及目的地地址、有效负载、错误校正码等。
在VLAN信道内分派带宽
图6说明根据本发明的一实施例的在图1的系统中使用VLAN的ETS的增强版本。图6示出了网桥组件120、存储器639及端口630。存储器639可表示随机存取存储器(RAM)器件、高速缓存、非易失性或备份存储器(例如，可编程或闪存存储器)、只读存储器，等等。存储器639包括ETS调度器640，该ETS调度器640划分与两个计算设备之间(例如，两个网桥组件120之间)的物理连接相关联的带宽。在一实施例中，ETS调度器640被配置为遵守IEEE802.1Qaz。
端口630由网桥组件120用于建立至计算设备的连接。例如，端口630可为一物理连接器，以太网缆线附接至该物理连接器。如所展示，可在逻辑上划分端口630，以表示针对使用该物理连接的VLAN信道的带宽分派。例如，ETS调度器640可被配置为根据光纤信道网络中的VLAN信道或VLAN的数目来分派带宽。可向每一VLAN信道保证可用于端口630的一特定百分比的带宽。若VLAN信道中的一个当前并未使用其被分派的带宽，则ETS调度器640可临时允许与不同的VLAN信道相关联的网络业务使用其带宽。
另外，可将带宽分派分配给VLAN信道的区块或群组。即，VLAN信道1至3可被分配端口的带宽的2％。此外，在一实施例中，ETS调度器640可将带宽分派至使用端口630的VLAN信道的子集。因此，并非每一使用端口630的VLAN信道都必须由ETS调度器640分派或保证带宽。
在一实施例中，ETS调度器640可位于虚拟交换机180中其他处的存储器中。
图7A至图7B说明根据本发明的一实施例的ETS调度器层级体系。替代仅依赖于将带宽分派至单一VLAN信道或VLAN信道的群组，ETS调度器也可将带宽分派至VLAN内的业务类型。如由图5中的数据帧500所展示，分配给VLAN的每一帧也可被分配给VLAN内的特定业务类型(即，由PCP510所表示的值)。可基于VLAN的VLAN ID(即，S-VLAN ID520和/或C-VLANID525)将每一数据帧分配给VLAN以及特定业务类型。
存储器739可包括由ETS VLAN调度器741及ETS优先级调度器742构成的ETS调度器层级体系。ETS VLAN调度器741可执行与图6的ETS调度器640类似的功能。即，ETS VLAN调度器741可将带宽分派至使用出口端口730的一个或多个VLAN信道。除了在VLAN信道之间分派带宽以外，ETS调度器层级体系的ETS优先级调度器742还可进一步在业务类型之间划分带宽。即，ETS优先级调度器742可在VLAN信道中的不同业务类型(即，优先级1至8)之间再划分分派至特定VLAN信道的带宽
图7B说明用于基于业务类型来分派分配给VLAN信道或VLAN的带宽的示例。如所展示，ETS VLAN调度器741将与端口730相关联的带宽的15％分派至分配给VLAN信道1的网络业务。另外，ETS优先级调度器742在不同业务类型(即，优先级1至8)之间进一步划分该15％的分派。因此，优先级8接收到端口730的总带宽的6％，而优先级1仅接收到总带宽的1％。相应地，向分配给VLAN信道1的优先级8的网络业务保证端口的带宽的至少6％，而向优先级1保证1％。以此方式，端口730的带宽可被划分为任何期望的分派。
此外，ETS调度器层级体系可用于在多个VLAN信道被分组在一起时分派带宽。例如，若ETS VLAN调度器741将端口的带宽的15％分派至VLAN信道1至3，则ETS优先级调度器742可将该带宽的一部分分派至与这些VLAN信道相关联的业务类型中的每一个。例如，VLAN信道1的优先级1及VLAN信道2的优先级5可接收到所有带宽，而其他优先级未被分派带宽。或者，ETS优先级调度器742可同样地对待各个VLAN信道的每一业务类型。在该情形下，带宽分派将类似于图7B中所展示的带宽分派，不同之处在于分派应用于多个VLAN信道。即，用于VLAN信道中的每一个的优先级1(作为一群组)将被分派总带宽的1％，用于VLAN信道中的每一个的优先级5将被分派总共2％等等，直至针对多个VLAN信道的15％分派已被分布为止。然而，类似于VLAN，并非VLAN内的所有业务类型都必须被分派带宽，即使该VLAN自身被分派乐带宽也如此。
尽管展示为独立组件，但在一实施例中，ETS VLAN调度器741及ETS优先级调度器742可整合至单一组件中。
图8为图2中所说明的系统的简化表示。图8说明服务器与网络设备(即，网桥组件120)之间、网络设备之间、网络设备与其他WAN或LAN之间的连接，以及网络设备与其他计算设备之间的连接。
如所展示，图8包括具有虚拟机111的服务器805，该虚拟机111可具有两个正运行的不同应用810、815。应用810、815各自与将数据分组从应用810、815路由至虚拟交换机180中的至少一网桥组件120的独立VLAN(或更具体而言，S信道)相关联。为了清楚起见，省略服务器805与网桥组件120之间的物理连接。另外，VLAN信道405D及405E可与相同连接或不同物理连接相关联。
虚拟交换机180包括多个网桥组件120A至120C，该多个网桥组件120A至120C包括入口端口825、出口端口830、835及838，以及ETS调度器840。尽管未图示，但服务器805也可包括ETS调度器及在逻辑上被划分以基于网络中的VLAN来分派带宽的出口端口。
网桥组件120A从被分配给相应VLAN信道的两个应用810、815接收数据分组(即，数据帧)。使用队列，网桥组件120A可使用虚拟交换机180中的网型网络(mesh network)以经由出口端口830将分组转递至虚拟交换机180中的不同网络设备。与应用815相关联的数据路径870传送分配给VLAN信道405E的数据帧。网桥组件120A的ETS调度器840可将带宽分派至此网络业务以及在朝向服务器805的方向上跨越VLAN信道405D及405E流动的数据业务。
在ETS调度器840建立针对端口830的带宽分派之后，当网桥组件120A接收到数据帧时，其评估VLAN ID以判定其属于哪个VLAN。当接着转递分组时，网桥组件120A知道多少带宽可用于该VLAN。例如，若ETS调度器840将带宽的4％分派至VLAN，则当具有对应VLAN ID的所有数据帧跨越对应VLAN信道被转递时向这些数据帧保证至少那么多的带宽。
若ETS调度器840含有ETS调度器层级体系，则调度器840可基于含有VLAN信道405E的VLAN内的业务类型来进一步划分所分派的带宽。ETS调度器840可针对用于应用810的VLAN信道405D执行相同处理(即，数据路径875)。这里，所接收的数据帧中的优先级代码及VLAN ID用于确保在转递分组时使用正确量的带宽。以此方式，ETS调度器840可保证数据路径870及875的VLAN及业务类型具有端口830的带宽的最小百分比可用。
然而，用于网桥组件120B及120C的ETS调度器840可将不同百分比的带宽分配给数据路径870及875。即，给予流过网桥组件120A的数据路径870的网络业务的带宽分派可例如大于或小于给予流过网桥组件120C的数据路径870的网络业务的带宽分派。或者，网桥组件120C中的ETS调度器840可不将带宽分派至数据路径870的数据帧或不向数据路径870的数据帧保证带宽。一般地，系统管理员可配置网桥组件120A至120C的ETS调度器840以满足特定网桥组件120的需要。例如，网桥组件120B可将数据业务转递至不同WAN，而网桥组件120C可将数据业务转递至诸如连接至虚拟交换机180的另一服务器或储存设备的计算设备。这些不同配置可使得管理员针对不同网桥组件120不同地分配带宽。
如IEEE802.1Qaz中所定义的ETS不提供以大于业务类型的粒度的任何粒度来分派物理连接的带宽的方式。如先前所提及，IEEE802.1Q允许网络管理员建立高达4096个不同VLAN，而IEEE802.1QinQ提供超过一千六百万个VLAN。能够基于VLAN而非业务类型来分派带宽可增加网络管理员控制如何分派带宽的能力。本文中所公开的ETS调度器840可将带宽的不同部分分派至应用810(即，VLAN信道405D)及应用815(即，VLAN信道405E)。替代必须将VLAN信道405D、405E分配至不同业务类型以便在应用程序之间不同地分派带宽，ETS调度器840可被配置为基于所接收的数据帧在特定VLAN中的成员资格而将带宽分派至所接收的数据帧。
可基于VLAN ID(例如，S-VLAN及C-VLAN)将出口端口830、835、838划分为数千或数百万个不同分派。目前，ETS以1％的增量来提供带宽分派(即，最多100个VLAN可被分派带宽的1％)；然而，本文中所公开的实施例可与将来的带宽分派方式一起使用，所述将来的带宽分派方式可以远远更大的精度来分派带宽。将来的方式可能允许ETS调度器840在目前可能使用IEEE802.1QinQ的一千六百万个不同VLAN之间将物理连接的带宽划分为任意不同的组合。若使用基于八个业务类型来再划分分派至VLAN的带宽的ETS调度器层级体系，则此数目可被进一步扩展。
结论
IEEE802.1Q及ETS仅提供八个不同业务类型，该八个不同业务类型可用于控制特定物理连接(或链路)中的带宽。替代仅依赖于这八个业务类型来管理带宽，本文中所讨论的实施例公开了使用增强的ETS调度器，其允许网络设备设定用于单独VLAN的带宽。基于VLAN ID来分派端口中的带宽允许网络设备将带宽分派至数百万个唯一VLAN。因此，此技术可增加网络光纤信道网络的细粒控制及其性能。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
虽然前述内容针对本发明的实施例，但在不脱离本发明的基本范围的情况下可设计本发明的其他及另外的实施例，且本发明的范围由以下权利要求确定。

Claims (14)

1.一种分配带宽的方法，包含：
提供连接两个计算设备的物理连接，其中流过该物理连接的网络业务在逻辑上被划分为多个虚拟局域网(VLAN)信道；
基于流过所述多个VLAN信道中的至少一个的网络业务在该多个VLAN信道中的至少两个之间分派该物理连接的带宽；以及
在多个业务类型之间再划分分派至该多个VLAN信道中的一个的带宽。
2.如权利要求1的方法，其中基于以下中的至少一个配置该多个VLAN信道以及该多个业务类型：IEEE 802.1Q以及IEEE 802.1Q的衍生。
3.如权利要求1的方法，进一步包含：
判定分配给该多个VLAN信道中的该一个的网络业务是否正使用所分派的带宽，
如果不，则将分配给该多个VLAN信道中的该一个的带宽的至少一部分分派至不同的VLAN信道；以及
将该带宽的该部分从该不同的VLAN信道重新分派至该多个VLAN信道中的该一个。
4.如权利要求1的方法，其中该VLAN信道与服务VLAN(S-VLAN)相关联。
5.如权利要求1的方法，其中该VLAN信道与分配给S-VLAN的客户VLAN(C-VLAN)相关联。
6.如权利要求5的方法，其中基于以下中的至少一个配置该S-VLAN和该C-VLAN：IEEE802.1QinQ以及IEEE 802.1QinQ的衍生。
7.如权利要求1的方法，其中仅该物理连接的该多个VLAN信道的子集被分派带宽。
8.一种分配带宽的网络设备，其包含：
端口，被配置为经由物理连接连接至计算设备，其中流过该物理连接的网络业务在逻辑上被划分为多个虚拟局域网(VLAN)信道；及
带宽调度器，被配置为基于流过所述多个VLAN信道中的至少一个的网络业务在该多个VLAN信道中的至少两个之间分派该端口的带宽且在多个业务类型之间再划分分派至该多个VLAN信道中的一个的带宽。
9.如权利要求8的网络设备，其中基于以下中的至少一个配置该多个VLAN信道及该多个业务类型：IEEE 802.1Q及IEEE 802.1Q的衍生。
10.如权利要求8的网络设备，其中该带宽调度器被配置为：
判定分配给该多个VLAN信道中的该一个的网络业务是否正使用所分派的带宽，
如果不，则将分配给该多个VLAN信道中的该一个的带宽的至少一部分分派至不同的VLAN信道；及
将该带宽的该部分从该不同的VLAN信道重新分派至该多个VLAN信道中的该一个。
11.如权利要求8的网络设备，其中该VLAN信道与服务VLAN(S-VLAN)相关联。
12.如权利要求8的网络设备，其中该VLAN信道与分配给S-VLAN的客户VLAN(C-VLAN)相关联。
13.如权利要求12的网络设备，其中基于以下中的至少一个配置该S-VLAN及该C-VLAN：IEEE 802.1QinQ及IEEE 802.1QinQ的衍生。
14.如权利要求8的网络设备，其中仅该物理连接的该多个VLAN信道的子集被分派带宽。
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