CN104718735A - 网络中的拥塞通知 - Google Patents

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Abstract

一个示例提供一种网络设备,所述网络设备包括用来接收轮廓内帧和轮廓外帧的队列、处理器以及通信地耦合到所述处理器的存储器。所述存储器存储指令从而在通过所述处理器执行所述指令之后,使所述处理器确定是否已超过所述队列的预定操作点,并且响应于确定了已超过所述队列的所述预定操作点,转发所述轮廓内帧,对所述轮廓外帧进行采样,并且针对每个采样的轮廓外帧生成待发送到所述轮廓外帧的源的拥塞通知消息以减小帧的传输速率。

Description

网络中的拥塞通知
背景技术
在帧或分组交换网络中数据通信业务(traffic)拥塞是常见问题。常规的拥塞控制方法包括量化拥塞通知(QCN),其被标准化为电气和电子工程师协会(IEEE)标准802.1ua-2010。该拥塞控制方法依靠源基于来自网络内的拥塞点的反馈的速率自适应。对于QCN拥塞控制,指示拥塞的反馈包括关于过载率的显式信息并且该信息使用反向拥塞通知消息被递送到流源。QCN系统提供公平带宽划分。然而,在诸如订户网络的一些网络中,期望为一些流比为其它流提供更高的带宽。
附图说明
图1是图示了网络系统的一个示例的框图。
图2是图示了通过网络系统流动的通信业务的一个示例的图。
图3是图示了服务器的一个示例的框图。
图4是图示了交换机的一个示例的框图。
图5是图示了着色量化拥塞通知(cQCN)的一个示例的图。
图6是图示了拥塞点的一个示例的图。
具体实施方式
在以下具体描述中,对形成其一部分的附图进行参考,并且在附图中通过图例的方式示出了在其中可以实践本公开的特定示例。应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,可以利用其它示例并且可以做出结构上的或逻辑上的改变。以下具体描述因此将不在限制意义上进行,并且本公开的范围由所附权利要求来限定。应当理解,除非另外具体地指出,否则本文中所描述的各种示例的特征可以彼此组合。
图1是图示了网络系统100的一个示例的框图。网络系统100包括多个网络设备。特别地,网络系统100包括包含有服务器102a-102d的多个服务器和交换网络106。交换网络106包括包含有交换机108a和交换机108b的多个互连的交换机。交换机108a通过通信链路110被通信地耦合到交换机108b。每个服务器102a-102d分别通过通信链路104a-104d被通信地耦合到交换网络106。每个服务器102a-102d可以通过交换网络106与其他服务器102a-102d中的每一个进行通信。在一个示例中,网络系统100是数据中心。
网络系统100利用着色量化拥塞通知(cQCN)协议。cQCN协议修改量化拥塞通知(QCN)协议,其被标准化为电气和电子工程师协会(IEEE)标准802.1ua-2010。特别地,网络系统100利用cQCN协议以得到不公平带宽分配。cQCN协议使用帧的丢弃适当性(drop eligibility)来确定拥塞通知消息是否将作为帧的结果被生成。基于帧的丢弃适当性指示符(DEI)确定帧的丢弃适当性。DEI是用来识别帧的通信业务轮廓(profile)的IEEE标准802.1 ua-2010帧内的比特。DEI比特指示帧是在轮廓内(in profile) (即,由DEI比特所指示的丢弃适当性被设置为0)还是在轮廓外(out of profile) (即,由DEI所指示的丢弃适当性被设置为1)。
使用cQCN拥塞管理的队列优先于具有DEI比特清零的帧(即,标记为在轮廓内的帧)而选择具有DEI比特置位的帧(即,标记为在轮廓外的帧)用于生成拥塞通知消息。通过针对轮廓外帧而不针对轮廓内帧生成拥塞通知并且对拥塞通知做出响应,cQCN协议仅限制(throttle)轮廓外通信业务。因此,流稳定至它们的轮廓内通信业务的带宽加上在所有轮廓内通信业务之外剩余的带宽的公平份额。
图2是图示了通过网络系统120流动的通信业务的一个示例的图。在一个示例中,网络系统120是第2层网络。网络系统120包括第一服务器122、第二服务器128、第三服务器152、第四服务器156以及交换网络134。交换网络134包括第一交换机136和第二交换机142。第一服务器122通过通信链路126被通信地耦合到第一交换机136。第一交换机136通过通信链路140被通信地耦合到第二交换机142。第二服务器128通过通信链路132被通信地耦合到第二交换机142。第二交换机142通过通信链路148被通信地耦合到第三服务器152并且通过通信链路150通信地耦合到第四服务器156。
在该示例中,第一服务器122是反应点(即,帧的源)并且包括传送器队列124。第二服务器128也是反应点并且包括传送器队列130。第一交换机136包括队列138,并且第二交换机142包括第一队列144和第二队列146。第三服务器152是帧的目的地并且包括接收器队列154。第四服务器156也是帧的目的地并且包括接收器队列158。在一个示例中,传送器队列124和130、队列138、144和146以及接收器队列154和158是先进先出(FIFO)队列。
在该示例中,第一服务器122正在向第三服务器152传送单播消息。传送器队列124中的帧被传送到第一交换机136,并且在队列138中接收经传送的帧。队列138中的帧被第一交换机136转发到第二交换机142,并且在第一队列144中接收经转发的帧。来自第一服务器122的第一队列144中的帧然后被第二交换机142转发到第三服务器152,并且在接收器队列154中接收经转发的帧。第二服务器128正在向第三服务器152和第四服务器156传送多播消息。传送器队列130中的帧被传送到第二交换机142,并且在第一队列144和第二队列146两者中接收经传送的帧。第二队列146中的帧被转发到第四服务器156,并且在接收器队列158中接收经转发的帧。来自第二服务器128的第一队列144中的帧然后被第二交换机142转发到第三服务器152,并且在接收器队列154中接收经转发的帧。
在该示例中,第二交换机142的第一队列144是由于从第一服务器122和第二服务器128传送的帧的合并而导致的拥塞点。在其他示例中,拥塞点可能由于来自单个源的帧或者由于来自三个或更多个源的帧的合并而发生。为了解决在网络系统内的拥塞点处的这个拥塞,QCN在争用流之间公平地划分带宽。然而,为了在拥塞点处为流的轮廓内帧提供优先的带宽分配,利用了如本文中所公开的cQCN。
图3是图示了服务器180的一个示例的框图。在一个示例中,服务器180提供参考图1先前所描述和图示的每个服务器102a-102d以及参考图2先前所描述和图示的第一服务器122、第二服务器128、第三服务器152和第四服务器156。服务器180包括处理器182和存储器186。处理器182通过通信链路184被通信地耦合到存储器186。
处理器182包括中央处理单元(CPU)或另一适合的处理器。在一个示例中,存储器186存储由处理器182执行以便操作服务器180的指令。存储器186包括易失性和/或非易失性存储器的任何适合的组合,诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪速存储器和/或其他适合的存储器的组合。存储器186存储由处理器182执行的指令,包括cQCN模块188的指令。在一个示例中,处理器182执行cQCN模块188的指令以实现本文中所公开的不公平带宽分配方法。在其他示例中,cQCN由硬件状态机而不是由处理器182来实现。
图4是图示了交换机190的一个示例的框图。在一个示例中,交换机190提供参考图1先前所描述和图示的每个交换机108a和交换机108b以及参考图2先前所描述和图示的第一交换机136和第二交换机142。交换机190包括处理器192和存储器196。处理器192通过通信链路194被通信地耦合到存储器196。
处理器192包括CPU或另一适合的处理器。在一个示例中,存储器196存储由处理器192执行以便操作交换机190的指令。存储器196包括易失性和/或非易失性存储器的任何适合的组合,诸如RAM、ROM、闪速存储器和/或其他适合的存储器的组合。存储器196存储由处理器192执行的指令,包括cQCN模块198的指令。在一个示例中,处理器192执行cQCN模块198的指令以实现本文中所公开的不公平带宽分配方法。在其他示例中,cQCN由硬件状态机而不是由处理器192来实现。
图5是图示了cQCN 200的一个示例的图。cQCN 200牵涉源队列或FIFO (诸如FIFO 202)、网络队列或FIFO (诸如FIFO 204)以及目的地队列或FIFO (诸如FIFO 206)。在该示例中,源设备(诸如服务器)在源FIFO 208中传送帧,并且在转发设备(诸如交换机)的网络FIFO 212中接收经传送的帧。网络FIFO 212中的帧被转发,并且在另一转发设备的网络FIFO 218中接收经转发的帧。网络FIFO 218中的帧被再次转发,并且在目的地设备(诸如服务器)的目的地FIFO 222中接收经转发的帧。
网络FIFO 212具有预定操作点214。该预定操作点被设置为物理FIFO大小与最大带宽的百分比同时使丢弃的帧最小化。如果来自源FIFO 208的帧超过网络FIFO 212的预定操作点214并且帧被标记为在轮廓外,则经标记的帧被采样以用于生成如在216处所指示的反向拥塞通知(BCN)消息。对于被标记为在轮廓外(例如,通过使DEI比特设置为1)的每个采样帧生成反向拥塞通知消息。在一个示例中,反向拥塞通知消息在IEEE标准802.1 ua-2010中被定义。如果来自源FIFO 208的帧超过网络FIFO 212的预定操作点214并且帧被去标记(例如,通过使DEI比特设置为0),经去标记的帧不生成反向拥塞通知消息。一旦超过了网络FIFO 212的第二阈值,则标记的帧和去标记的帧两者可以被丢弃和/或生成拥塞通知消息。在一个示例中,第二阈值是在网络FIFO 212的最大容量处。在另一示例中,第二阈值是在网络FIFO 212的最大容量和预定操作点214之间。
网络FIFO 218具有预定操作点220。如果来自源FIFO 208的转发的帧超过网络FIFO 218的预定操作点220并且经转发的帧被标记为在轮廓外,则经标记的帧被采样以用于生成如在216处所指示的反向拥塞通知消息。对于被标记为在轮廓外的每个采样帧生成反向拥塞通知消息。如果来自源FIFO 208的转发的帧超过网络FIFO 218的预定操作点220并且帧被去标记,则经去标记的帧不生成反向拥塞通知消息。一旦超过了网络FIFO 218的第二阈值,则标记的帧和去标记的帧两者就可以被丢弃和/或生成拥塞通知消息。
同样地,目的地FIFO 222具有预定操作点224。如果来自源FIFO 208的转发的帧超过目的地FIFO 222的预定操作点224并且经转发的帧被标记为在轮廓外,则经标记的帧被采样以用于生成如在226处所指示的反向流控制通知消息。对于被标记为在轮廓外的每个采样帧生成反向拥塞通知消息。如果来自源FIFO 208的转发的帧超过目的地FIFO 222的预定操作点224并且帧被去标记,则经去标记的帧不生成反向拥塞通知消息。一旦超过了目的地FIFO 222的第二阈值,则标记的帧和去标记的帧两者就可以被丢弃和/或生成拥塞通知消息。
每个反向拥塞通知消息216和反向拥塞通知消息226包括关于在拥塞点处的拥塞的程度的反馈信息。例如,在响应于网络FIFO 212的预定操作点214被超过而生成的反向拥塞通知消息中包括的反馈信息提供关于在FIFO 212处的拥塞的程度的信息。同样地,在响应于目的地FIFO 222的预定操作点224被超过而生成的反向拥塞通知消息中包括的反馈信息提供关于在目的地FIFO 222处的拥塞的程度的信息。每个反向拥塞通知消息被传送到使FIFO的预定操作点被超过的采样帧的源。在该示例中,每个反向拥塞通知消息216和反向拥塞通知消息226被传送到从源FIFO 208传送帧的源设备。
响应于接收到反向拥塞通知消息,源基于所接收到的反馈信息来减慢帧的流动(即,减小帧的传输速率)。源然后单方面地(即,在没有进一步反馈的情况下)递增地增加帧的流动以恢复损失的带宽并且以探测额外可用的带宽。
在另一示例中,如果FIFO中的接收到的帧超过FIFO的预定操作点并且所接收到的帧被标记为在轮廓外,则经标记的帧被采样以用于生成正向拥塞通知消息。正向拥塞通知消息被发送到采样帧的目的地。目的地然后将正向拥塞通知消息转换成待发送到采样帧的源的反向拥塞通知消息。
图6是图示了拥塞点240的一个示例的图。拥塞点240包括队列242。在该示例中,被标记为在轮廓外的帧是“黄色”的(例如,通过使DEI比特设置为1),并且被去标记为在轮廓内的帧是“绿色”的(例如,通过使DEI比特设置为0)。任何适合的标记或其他标识符都可以被用来确定帧是在轮廓外的“黄色”帧还是在轮廓内的“绿色”帧。“绿色”帧包括帧246a-246d,而“黄色”帧包括帧244a-244f。队列242包括预定操作点246、区域248以及第二阈值250。
在一个示例中,轮廓器(profiler)258使由“绿色”令牌256所指示的承诺信息速率(CIR)被存放到具有承诺突发大小(CBS) 254的C桶252中。嵌入在每个帧中的是在原先传送帧所在的点处被插入到每个帧中的信息的单个比特。信息的单个比特将帧标记为在轮廓内的“绿色”帧或在轮廓外的“黄色”帧。在其他示例中,其他适合的方法被用于确定每个帧的轮廓。例如,每三帧能够被标记为在轮廓外的“黄色”帧。
低于队列242的预定操作点246,“绿色”帧和“黄色”帧两者通过而不生成任何拥塞通知消息。在该示例中,帧244a-244c通过而不生成任何拥塞通知消息。高于预定操作点246,“绿色”帧通过而不生成任何拥塞通知消息然而“黄色”帧生成拥塞通知消息。在区域248内,仅“黄色”帧生成拥塞通知消息。在该示例中,“绿色”帧246a不导致拥塞通知消息的生成。然而,“黄色”帧244d可以导致拥塞通知消息的生成。
在第二阈值250处,“绿色”帧和“黄色”帧两者经受丢弃并且可能导致拥塞通知消息的生成。在一个示例中,第二阈值250是在队列242的最大容量处。在另一示例中,第二阈值250是在队列242的最大容量和预定操作点246之间。
如本文中所公开的着色QCN将大于公平份额的带宽提供给包括标记为在轮廓内的帧(即,“绿色”帧)的通信业务。一旦超过了队列的预定操作点仅被标记为在轮廓外的帧生成拥塞通知消息。因此,除非轮廓内通信业务超过队列的第二阈值否则cQCN仅限制轮廓外通信业务,在这种情况下被标记为轮廓外和轮廓内的两个帧经受丢弃并且可以生成拥塞通知消息。
尽管已经在本文中图示并描述了特定示例,但是本领域的普通技术人员应当了解,在不脱离本公开的范围的情况下,各种供替换的和/或等同的实施方式可以取代所示出和描述的特定示例。本申请旨在涵盖本文中所讨论的特定示例的任何改编或变化。因此,意图是,本公开仅受权利要求及其等同物限制。

Claims (15)

1.一种网络设备,包括:
队列,用来接收轮廓内帧和轮廓外帧;
处理器;以及
存储器,其被通信地耦合到所述处理器,所述存储器存储指令从而在通过所述处理器执行所述指令之后,使所述处理器:
 确定是否已超过所述队列的预定操作点;并且
 响应于确定了已超过所述队列的预定操作点,转发所述轮廓内帧,对所述轮廓外帧进行采样,并且针对每个采样的轮廓外帧生成待发送到所述轮廓外帧的源的拥塞通知消息以减小帧的传输速率。
2.根据权利要求1所述的网络设备,其中所述存储器存储指令从而在通过所述处理器执行所述指令之后,使所述处理器:
响应于确定了已超过所述队列的第二阈值,使所述轮廓内帧和轮廓外帧经受丢弃并且生成待发送到所述帧的源的拥塞通知消息以减小帧的传输速率,所述第二阈值高于所述预定操作点。
3.根据权利要求2所述的网络设备,其中所述第二阈值是在所述队列的所述最大容量处。
4.根据权利要求2所述的网络设备,其中所述第二阈值是在所述队列的所述预定操作点和所述最大容量之间。
5.根据权利要求1所述的网络设备,其中所述网络设备包括用于第2层网络的交换机。
6.一种网络设备,其包括:
先进先出(FIFO),其用来从多个源接收轮廓内帧和轮廓外帧并且用来将所述轮廓内帧和所述轮廓外帧转发到目的地,所述FIFO包括其中轮廓外帧的样本针对每个采样的轮廓外帧生成待发送到所述采样帧的所述源的拥塞通知消息以减小在所述源处的轮廓外帧的传输速率的区域。
7.根据权利要求6所述的网络设备,其中所述拥塞通知消息是量化拥塞通知(QCN)协议拥塞通知消息。
8.根据权利要求6所述的网络设备,其中所述拥塞通知消息是反向拥塞通知消息。
9.根据权利要求6所述的网络设备,其中所述拥塞通知消息是正向拥塞通知消息。
10.根据权利要求6所述的网络设备,其中所述网络设备用于第2层网络。
11.一种用于在第2层网络中分配带宽的方法,所述方法包括:
在网络设备的队列中接收被标记为丢弃不适当的或丢弃适当的帧;以及
响应于所述帧超过所述队列的预定操作点并且所述帧被标记为丢弃适当的,生成待发送到超过了所述预定操作点的所述帧的所述源的拥塞通知消息以减小被标记为丢弃适当的帧的传输速率。
12.根据权利要求11所述的方法,进一步包括:
响应于所述帧超过所述队列的所述预定操作点并且所述帧被标记为丢弃不适当的,不生成待发送到超过了所述预定操作点的所述帧的所述源的拥塞通知消息以减小被标记为丢弃不适当的帧的传输速率直到达到所述队列的第二阈值为止,所述第二阈值高于所述预定操作点。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述第二阈值是在所述队列的所述最大容量处。
14.根据权利要求12所述的方法,其中所述第二阈值是在所述队列的所述预定操作点和所述最大容量之间。
15.根据权利要求11所述的方法,其中生成所述拥塞通知消息包括生成量化拥塞通知(QCN)协议拥塞通知消息。
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