CN104980359A - 以太网光纤通道的流量控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以太网光纤通道的流量控制方法、装置及系统，其中，该方法包括：判断磁阵设备的入节点端口的流量是否超过预定阈值；在判断结果为是的情况下，发送配置消息至与入节点端口连接的源节点设备，其中，配置消息用于指示该源节点设备调整其应用程序的数据发送速率。通过本发明，解决了相关技术的FCoE组网中上层业务无法感知链路拥塞的问题，提高了磁阵系统的服务质量。

Description

以太网光纤通道的流量控制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种以太网光纤通道的流量控制方法、装置及系统。

背景技术

光纤通道（Fiber Channel，简称为FC）是存储局域网络（Storage Area Network，简称为SAN）中应用最为广泛的一种协议，即SAN中基于FC网络传输数据。但是实现FC网络需使用的交换机、网络接口卡、以及线缆的数量较大，加之这些设备的成本较高，因而使得FC网络的设备成本高、维护难度大、可扩展性差。为解决上述问题，现有技术利用以太网光纤通道（Fiber Channel over Ethernet，简称为FCoE）协议，在以太网的基础上承载FC协议，以将SAN和局域网（Local Area Network，简称为LAN）整合。

数据中心内大多数存储阵列为FC目标器（FC Target）时，FCoE启动器（FCoE Initiator）连接到无损以太网（Lossless Ethernet），通过FCoE交换机（FCoE Switch）将FC数据传输到FC SAN，最终访问FC目标器。但是，随着FCoE标准的发展，开始出现了FCoE目标器（FCoETarget），FCoE启动器可以直接通过无损以太网访问FCoE Target。

由于磁阵设备是一种共享资源，其前端端口比主机少的多，为了方便更多的主机接入，所以典型的SAN网络必然会有SAN switch接入，所以磁阵的典型组网是多台主机连接一台磁阵或一台磁阵的一个端口；随着网络技术的快速发展，网络业务对数据流的传输质量要求也越来越高，例如网络语音业务和网络视频业务，都对数据流的突发、抖动等指标有着较高的要求。SAN业务数据流需要通过网络中各级节点存储转发，在转发过程中，网络业务数据流的流量模型将会发生变化，突发、抖动等指标会降低。比如基于IP网络的视频业务，从视频源端发送的数据流经过沿途节点的存储转发，其突发、抖动等指标会降低，超出了接收端的缓存处理能力，导致出现丢包、马赛克等影响视频质量的问题。

图1是根据相关技术的磁阵组网结构示意图，图2是根据相关技术的磁阵组网的流量带宽波动情况示意图，如图1所示，当两台主机H1，H2通过交换机的同一端口P3接入阵列一个端口T1时，由于主机H1到交换机P1的速率是10吉比特每秒（Gbps，简称为G）主机H2到交换机P2的速率是10G，而交换机P3到磁阵T1的速率只有10G，所以这种组网模块在交换机与磁阵之前肯定有大量拥塞，导致主机H1和H2的应用程序的性能抖动。主机H1和H2的应用程序的流量带宽会如图2一样波动。

相关技术的解决方案是使用无损以太网流控，基于802.1Qbb和802.3bd，实现了在全双工点对点链路上基于优先级的流控功能。当前以太网使用PAUSE帧暂停也能达到无丢包的要求，但它会阻止一条链路上的所有流量，本质上会暂停整条链路。基于优先级的流量控制（Priority-based Flow Control，简称为PFC）允许在一条以太网链路上创建8个虚拟通道，并为每条虚拟通道指定一个IEEE802.1P优先等级，允许单独暂停和重启其中任意一条虚拟通道，同时允许其它虚拟通道的流量无中断通过。这一方法使网络能够为单个虚拟链路创建无丢包类别的服务，使其能够与同一接口上的其它流量类型共存。

在相关技术的上述方案中，在交换机端口的8个队列进行缓存（buffer）空间的分配，形成了网络中8个虚拟化通道，数据流带上自身的通道标签（通过802.1P进行标识），buffer大小使得各队列有不同的数据缓存能力。一旦出现瞬时拥塞（即某个设备的队列缓存消耗较快，且超过一定阈值）设备即向数据进入的方向发送反压信息，上游设备接收到反压信息，会根据反压信息指示停止发送或延迟发送数据，并将数据存储在本地端口buffer；如果本地端口的buffer消耗超过阈值，则继续向上游反压，如此一级级反压，直到网络终端设备，从而消除网络节点因拥塞造成的丢包。

可见，在相关技术的上述方案中，在本端检测到拥塞时，通过发送暂停（PAUSE）帧通知对端暂时停止发送请求，PAUSE帧携带停止请求发送的时间长短信息及IEEE802.1P优先级向量信息，通知对端在上述时间段内暂时停止发送携带上述优先级的请求。

PFC的优点是对拥塞的反应比较快，能够及时流控；缺点是容易导致拥塞扩散。另外，PFC的PAUSE帧如果比较频繁地向上游发送，将对链路的带宽利用产生负面影响。图3是根据相关技术的PFC导致拥塞扩散的示意图，如图3所示，当交换机S3的P7端口出现拥塞，则会沿图中的虚线发送PAUSE帧给上游设备，包括交换机S1和交换机S2，从而可能造成S1和S2的上游设备拥塞。

由上述描述可见，相关技术中的流控机制的缺陷是PAUSE帧是属于L2层的流控，由于在相关技术的FCoE协议中，L2（链路link）层只保证链路的控制，L2层出现PAUSE帧时无法传递给L3（网络network）层的FCoE协议栈。如图1中的组网，在交换机P3到磁阵T1的L2层出现PAUSE时，主机H1和主机H2的应用程序无法感知到，还是继续按照10G的速率下发业务。

图4是根据相关技术的SAN网络中网络拥塞的示意图，对于网络的拥塞现象典型的描述如图4所示。当网络负载较小时，吞吐量基本上随着负载的增长而增长，呈线性关系，响应时间增长缓慢；当负载达到网络容量时，吞吐量呈现出缓慢增长，而响应时间急剧增加；如果负载继续增加，路由器开始丢包；当负载超过一定量时，吞吐量开始急剧下降。

相关技术中的拥塞控制机制包含拥塞避免和拥塞控制两种策略。前者的目的是在达到网络容量时避免拥塞的发生；后者则是达到网络容量后的处理。前者是一种“预防”措施，维持网络的高吞吐量、低延迟状态，以避免进入拥塞；后者是一种“恢复”措施，使网络从拥塞中恢复过来，以进入正常的运行状态。

拥塞增加了请求传输的延迟和抖动，可能会引起请求重传，从而导致更多的拥塞产生；同时还会使网络的有效吞吐率降低，造成网络资源的利用率降低。SAN的体系结构必须确保底层网络设备被设计成合适的负载，超载的链路可能会被一些应用程序允许，但是一些应用程序无法接受这种超载和超时，所以必须要考虑FCoE中从上至下的流控控制。且如果磁阵设备提供的能力波动太大，会引起一些用户业务中断。对于存储业界的测试SPC-1测试结果的关键指标是时延，其中会统计不同负载等级落在每个时间段的请求比例，如果抖动过大最后的曲线会产生波动导致测试无效。

针对相关技术的FCoE组网中上层业务无法感知链路拥塞的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种以太网光纤通道的流量控制方法、装置及系统，以至少解决相关技术的FCoE组网中上层业务无法感知链路拥塞的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种以太网光纤通道的流量控制方法，包括：判断磁阵设备的入节点端口的流量是否超过预定阈值；在判断结果为是的情况下，发送配置消息至与所述入节点端口连接的源节点设备，其中，所述配置消息用于指示所述源节点设备调整其应用程序的数据发送速率。

优选地，在与所述入节点端口连接的源节点设备的数目为多个的情况下，在判断所述流量是否超过预定阈值之前，所述方法还包括：确定所述入节点端口与多个源节点设备之间的每个连接的流量控制策略；根据所述流量控制策略，处理所述每个连接的流量。

优选地，确定所述入节点端口与多个源节点设备之间的每个连接的流量控制策略包括：根据预设配置，获取所述流量控制策略；和/或根据所述每个连接的优先级和/或所述每个连接上业务的负载情况，调整所述流量控制策略。

优选地，根据所述每个连接的优先级和/或所述每个连接上的流量情况，调整所述流量控制策略包括：在所述优先级高的连接上的流量增加的情况下，将所述优先级低的连接所分配的带宽提供给所述优先级高的连接，以满足所述优先级高的连接上的流量的带宽需求；和/或在预定时间内检测所述每个连接的流量情况，并将所述预定时间内未检测到流量的连接所分配的带宽添加到公共资源区，以供其他连接使用。

优选地，在所述预定时间内检测所述每个连接的流量情况包括：保存所述每个连接上所述源节点设备对所述入节点端口的最新的读写请求的接收时间；根据所述预定时间的时间间隔检测每个连接的所述接收时间；在所述接收时间与当前时间的间隔大于或等于所述预定时间的情况下，确定所述预定时间内对应的连接上未检测到流量。

优选地，在所述流量控制策略包括带宽权重的情况下，根据所述流量控制策略，处理所述每个连接的流量包括：根据所述每个连接的带宽权重，确定所述每个连接所分配的带宽；通过所述每个连接所分配的带宽，处理所述每个连接的流量。

优选地，通过所述每个连接所分配的带宽，处理所述每个连接的流量包括：接收所述源节点设备的读写请求；判断所述源节点设备与所述入节点端口之间的连接的流量是否达到所分配的带宽；在判断结果为是的情况下，丢弃或者挂起所述读写请求。

优选地，在所述流量控制策略包括流量类型的优先级的情况下，根据所述流量控制策略，处理所述每个连接的流量包括：在优先级高的流量类型所需求的带宽增加的情况下，将优先级低的流量类型所分配的带宽分配给所述优先级高的流量类型；随机丢弃所述每个连接中发送所述优先级低的流量类型的连接上所述优先级低的流量类型对应的读写请求。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种以太网光纤通道的流量控制装置，包括：判断模块，用于判断磁阵设备的入节点端口的流量是否超过预定阈值；发送模块，用于在判断结果为是的情况下，发送配置消息至与所述入节点端口连接的源节点设备，其中，所述配置消息用于指示所述源节点设备调整其应用程序的数据发送速率。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种以太网光纤通道的流量控制系统，包括源节点设备和磁阵设备，还包括：磁阵控制模块，位于所述磁阵设备中，用于监控所述磁阵设备的入节点端口的流量，并在所述流量超过预定阈值的情况下，发送配置消息至源节点控制模块；所述源节点控制模块，位于所述源节点设备的以太网光纤通道FCoE驱动协议层中，用于接收所述配置消息，并根据所述配置消息调整所述源节点设备中的应用程序向所述磁阵设备发送数据的速率。

通过本发明，判断磁阵设备的入节点端口的流量是否超过预定阈值；在判断结果为是的情况下，发送配置消息至与入节点端口连接的源节点设备，其中，配置消息用于指示该源节点设备调整其应用程序的数据发送速率的方式，解决了相关技术的FCoE组网中上层业务无法感知链路拥塞的问题，提高了磁阵系统的服务质量。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的磁阵组网结构示意图；

图2是根据相关技术的磁阵组网的流量带宽波动情况示意图；

图3是根据相关技术的PFC导致拥塞扩散的示意图；

图4是根据相关技术的SAN网络中网络拥塞的示意图；

图5是根据本发明实施例的以太网光纤通道的流量控制方法的流程示意图；

图6是根据本发明实施例的以太网光纤通道的流量控制装置的结构示意图；

图7是根据本发明实施例的以太网光纤通道的流量控制系统的结构示意图；

图8是根据发明优选实施例的FCoE帧结构的结构示意图；

图9是根据本发明实施例的磁阵组网的流量带宽波动情况示意图；

图10是根据本发明优选实施例的流量控制系统的系统结构图；

图11是根据本发明优选实施例的磁阵设备流量控制方法的流程示意图；

图12是根据本发明优选实施例的磁阵设备流量控制方法中IOPS控制的流程示意；

图13是根据本发明优选实施例的磁阵设备的结构示意图；

图14是根据本发明优选实施例的磁阵设备接收主机IO请求的处理流程示意图；

图15a是根据本发明优选实施例的磁阵端口接收主机请求的示意图；

图15b是根据本发明优选实施例的磁阵设备按照优先级的增长方向整理所有流量类型的示意图；

图15c是根据本发明优选实施例的磁阵设备按照磁阵调度优先级的增长方向整理所有流量类型的示意图；

图16是根据本发明优选实施例的磁阵设备接收主机IO请求的流量监控流程示意图；

图17是根据本发明优选实施例的磁阵设备当前权重与默认权重的调整流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

并且，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本实施例提供了一种以太网光纤通道的流量控制方法，图5是根据本发明实施例的以太网光纤通道的流量控制方法的流程示意图，如图5所示，该流程包括如下步骤：

步骤S502，判断磁阵设备的入节点端口的流量是否超过预定阈值；

步骤S504，在判断结果为是的情况下，发送配置消息至与入节点端口连接的源节点设备，其中，配置消息用于指示源节点设备调整其应用程序的数据发送速率。

通过上述步骤，在磁阵设备的入节点端口的流量超过预定阈值的情况下向同样处于L3层的、与入节点端口连接的源节点设备发送配置消息，以指示源节点设备调整其应用程序的数据发送速率，从而解决了相关技术的FCoE组网中上层业务无法感知链路拥塞的问题，提高了磁阵系统的服务质量。

优选地，在与入节点端口连接的源节点设备的数目为多个的情况下，在步骤S502之前，该流程还可以包括：

步骤S501，确定入节点端口与多个源节点设备之间的每个连接的流量控制策略；

步骤S500，根据流量控制策略，处理每个连接的流量。

通过该方式，对于每个连接设置流量控制策略，从而使得磁阵设备可以根据设置的流量控制策略对每个连接的流量进行流控处理，进一步提升避免流量拥塞的效果。

优选地，对于每个连接设置的流量控制策略的获取方式有多种，例如，在步骤S501中确定入节点端口与多个源节点设备之间的每个连接的流量控制策略可以采用：根据预设配置，获取流量控制策略；和/或根据每个连接的优先级和/或每个连接上业务的负载情况，调整流量控制策略。

优选地，根据每个连接的优先级和/或每个连接上的流量情况调整流量控制策略包括：在优先级高的连接上的流量增加的情况下，将优先级低的连接所分配的带宽提供给优先级高的连接，以满足优先级高的连接上的流量的带宽需求；和/或在预定时间内检测每个连接的流量情况，并将预定时间内未检测到流量的连接所分配的带宽添加到公共资源区，以供其他连接使用。通过该方式，提供了一种基于连接的优先级的带宽分配机制，通过将低优先级的连接的带宽分配给高优先级的连接，从而保证了高优先级连接上业务的传输；通过将闲置连接的带宽资源共享给其他工作连接使用，从而提高了带宽资源的利用效率。

优选地，在上述方式中，在预定时间内检测每个连接的流量情况可以采用如下方式：保存每个连接上源节点设备对入节点端口的最新的读写请求的接收时间；根据预定时间的时间间隔检测每个连接的接收时间；在接收时间与当前时间的间隔大于或等于预定时间的情况下，确定预定时间内对应的连接上未检测到流量。通过上述方式，采用记录最新的读写请求的接收时间，并采用一定的间隔时间检测接收时间的方式遍历每个连接的流量状况，避免了磁阵设备频繁检测每条连接上的流量情况导致的额外系统资源被消耗，从而降低了磁阵设备的开销。

优选地，在流量控制策略包括带宽权重的情况下，步骤S500可以包括：根据每个连接的带宽权重，确定每个连接所分配的带宽；通过每个连接所分配的带宽，处理每个连接的流量。

优选地，在上述方式中，通过每个连接所分配的带宽处理每个连接的流量包括：接收源节点设备的读写请求；判断源节点设备与入节点端口之间的连接的流量是否达到所分配的带宽；在判断结果为是的情况下，丢弃或者挂起读写请求。

优选地，在流量控制策略包括流量类型的优先级的情况下，步骤S500可以包括：在优先级高的流量类型所需求的带宽增加的情况下，将优先级低的流量类型所分配的带宽分配给优先级高的流量类型；随机丢弃每个连接中发送优先级低的流量类型的连接上优先级低的流量类型对应的读写请求。通过该方式，对于每个流量类型设置相应的优先级，并对优先级不同的流量类型分别进行处理，从而保证了高优先级的流量类型的传输。

本实施例还提供了一种以太网光纤通道的流量控制装置，该装置用于实现上述以太网光纤通道的流量控制方法。该装置中涉及的模块和单元的功能可以结合上述文件分块方法对应的功能实现进行结合描述和说明，在本实施例中将不再赘述。

图6是根据本发明实施例的以太网光纤通道的流量控制装置的结构示意图，如图6所示，该装置包括：判断模块62和发送模块64，其中，判断模块62，用于判断磁阵设备的入节点端口的流量是否超过预定阈值；发送模块64耦合至判断模块62，用于在判断结果为是的情况下，发送配置消息至与入节点端口连接的源节点设备，其中，配置消息用于指示源节点设备调整其应用程序的数据发送速率。

优选地，该装置还包括确定模60，用于在与入节点端口连接的源节点设备的数目为多个的情况下，确定入节点端口与多个源节点设备之间的每个连接的流量控制策略；处理模块61，耦合至确定模块60和判断模块62，用于根据流量控制策略，处理每个连接的流量。

优选地，确定模块60还可以用于根据预设配置，获取流量控制策略；和/或根据每个连接的优先级和/或每个连接上业务的负载情况，调整流量控制策略。

优选地，确定模块60还可以用于在优先级高的连接上的流量增加的情况下，将优先级低的连接所分配的带宽提供给优先级高的连接，以满足优先级高的连接上的流量的带宽需求；和/或在预定时间内检测每个连接的流量情况，并将预定时间内未检测到流量的连接所分配的带宽添加到公共资源区，以供其他连接使用。

优选地，确定模块60还可以用于保存每个连接上源节点设备对入节点端口的最新的读写请求的接收时间；根据预定时间的时间间隔检测每个连接的接收时间；在接收时间与当前时间的间隔大于或等于预定时间的情况下，确定预定时间内对应的连接上未检测到流量。

优选地，在流量控制策略包括带宽权重的情况下，根据流量控制策略，处理模块61可以用于根据每个连接的带宽权重，确定每个连接所分配的带宽；通过每个连接所分配的带宽，处理每个连接的流量。

优选地，处理模块61还可以用于接收源节点设备的读写请求；判断源节点设备与入节点端口之间的连接的流量是否达到所分配的带宽；在判断结果为是的情况下，丢弃或者挂起读写请求。

优选地，处理模块61还用于在流量控制策略包括流量类型的优先级的情况下，在优先级高的流量类型所需求的带宽增加的情况下将优先级低的流量类型所分配的带宽分配给优先级高的流量类型；随机丢弃每个连接中发送优先级低的流量类型的连接上优先级低的流量类型对应的读写请求。

本实施例还提供了一种以太网光纤通道的流量控制系统，图7是根据本发明实施例的以太网光纤通道的流量控制系统的结构示意图，如图7所示，该系统包括源节点设备72和磁阵设备74，其中，还包括：磁阵控制模块742和源节点控制模块722。磁阵控制模块742，位于磁阵设备74中，用于监控磁阵设备74的入节点端口的流量，并在流量超过预定阈值的情况下，发送配置消息至源节点控制模块722；源节点控制模块722耦合至磁阵控制模块742，位于源节点设备72的FCoE驱动协议层中，用于接收配置消息，并根据配置消息调整源节点设备中的应用程序向磁阵设备发送数据的速率。

下面结合优选实施例进行描述和说明。

本优选实施例提供了一种以太网光纤通道流量控制的方法和系统，该方法属于达到网络容量前的预防措施，以实现L3（network）层的FCoE协议栈根据目标节点的处理能力来有效控制源结点的带宽和速率。

本优选实施例采用如下的技术方案：

图8是根据发明优选实施例的FCoE帧结构的结构示意图，如图8所示，在FCoE帧结构中添加表示带宽相关的成员，例如，在FCoE协议数据单元（Protocol Data Unit，简称为PDU）格式（FCoE PDU format）的保留（Reserved）字段增加成员，其中，权重表示目的节点端口给源节点分配的带宽占比；优先级针对那种对时延要求较高的应用程序可以调高优先级，以保证执行时延；队列深度是目的节点FCoE协议栈目前正处理的队列深度，源节点业务根据目的节点的实际负载情况来调整应用程序发送节奏和流量控制。

其中，FCoE PDU重点字段及其含义为：

Version：FCoE帧的版本号；

Encapsulated FC Frame：封装的FC帧；

主要利用的Reserved字段中，在该字段中增加的成员包括：

默认权重：在入节点端口用户配置针对某连接配置的权重；

当前权重：该连接当前的权重；

优先级：在入节点端口用户配置针对某连接配置的优先级；

队列深度：入节点端口正在处理请求数量；

在本优选实施例中，为了尽量保证流量的平滑处理，根据优先级的高低来决定在磁阵内部的处理顺序，首先满足高优先级的资源，包括中央处理单元（Central Processing Unit，简称为CPU）调度顺序，输入/输出（I/O）处理优先级，调整缓存（CACHE）的资源；然后再处理低优先级请求，同时判断当带宽超过预分配的额度时，根据相应的策略丢弃请求，并计算丢弃的比重。

如图1中的组网，如果主机H1和H2配置如下，默认权重=50，当前权重=x，优先级=0，队列深度=x，为了不浪费带宽和流量，在权重基本上增加一个系数假如是1.2，则图1中配置的磁阵对主机H1和H2分别提供6G的带宽。

图9是根据本发明实施例的磁阵组网的流量带宽波动情况示意图，主机H1和H2的应用程序的流量带宽会如图9所示的波动。由图9可见，带宽和流量波动比较平衡，可以在应用程序、交换机、磁阵三者之间达到流量控制的平衡。

通过上述的方式，可以解决当多台主机连接一台磁阵或一台磁阵的一个端口时，由于L3（network）的FCoE缺失有效流控引起的用户业务抖动的问题；避免一些应用程序无法接受这种超载、抖动、超时时而无法使用磁阵设备。

当前权重与默认权重的调整：

由于磁阵的资源是宝贵的，会有很多主机同时连接一台磁阵，当用户配置了某主机的权重，但是某段时间该主机却没有业务下发，需要考虑调整该主机的当前权重，以腾出资源给正在运行的磁阵。

如图1中的组网，如果主机H1和H2配置如下，默认权重=50，当前权重=x，优先级=0，队列深度=x，在某段时间H1主机却没有业务下发，则需要动态调整H1主机的当前权重，腾出带宽给H2主机；在磁阵端口T1增加一种当前权重计算装置，为一个端口的每条连接设置一个标记，当该连接有业务时，将该请求的时间戳写入标记，为一个端口设置一个定时器，每隔30秒遍历所有连接的时间标记，当发现时间标记值与当前时间相差30秒及以上，标记该连接第一次没有业务，依次类推，等统计到第三次时开始降低该连接的当前权重值，并提高其它连接的当前权重值；同样，当被的降低当前权重的连接有请求时，恢复其当前权重为默认权重。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下对上述优选实施例进行进一步的描述和说明。

图10是根据本发明优选实施例的流量控制系统的系统结构图，如图10所示，通过主机92（相当于上述源节点设备72）和存储设备94（相当于上述磁阵设备74）之间的通信实现对数据的访问；其中主机92中执行本优选实施例方法的是主机控制模块922（相当于上述源节点控制模块722），该主机控制模块922是相对于相关技术在主机的FCoE驱动协议层增加的一个功能模块，通过增加该模块使得主机92能够执行本优选实施例的方法。用户可以根据组网和带宽需求，手动的或者根据预先设定的策略执行主机控制模块922执行本优选实施例的流量控制方法。磁阵设备中执行本优选实施例方法的是磁阵控制模块942（相当于上述磁阵控制模块742），该磁阵控制模块942是对磁阵设备侧原有的流量控制模块改进后的模块。

图11是根据本发明优选实施例的磁阵设备流量控制方法的流程示意图，如图11所示，该流程包括如下步骤：

步骤S1001，磁阵控制模块初始化；

步骤S1002，磁阵获取预设的数据对象，并根据预设的数据对象，获取所述数据对象的流控策略，其中所述流控策略可以是在主机访问存储设备之前，由用户在磁阵侧配置或者使用磁阵默认配置；

步骤S1003，如果用户没有预读其中所述流控策略数据对象，则使用默认数据对象，是由磁阵初始默认配置，根据磁阵一个端口上所有连接均分权重，初始优先级都相等；

步骤S1004，如果用户没有预读其中所述流控策略数据对象，所述数据对象是某连接的默认权重即在入节点端口用户配置针对某连接配置的权重；某连接的当前权重是该连接当前的权重，情况下等于默认权重；优先级是在入节点端口用户配置针对某连接配置的优先级；队列深度是入节点端口正在处理请求数量初始情况下为零。

如果应用需要磁阵尽量按配置提供需要的每秒进行读写I/O操作的次数（IOPS），则可以设置不同的优先级，各个应用之间可以有不同的优先级，对高优先级应用的访问在存磁阵备侧可以进行优先处理；监控到某连接对应的IOPS为是当前权重与链路速度最大IOPS的积，当该连接的IOPS还尚未达到预设的目标，则磁阵设备将继续调整为该连接对应访问所分配的系统资源，包括增加其CPU的占用比例，调整IO优先级，调整队列深度和数量；直至达到预设达到预设的IOPS。

图12是根据本发明优选实施例的磁阵设备流量控制方法中IOPS控制的流程示意，如图12所示，该流程包括如下步骤：

步骤S1101，磁阵接收主机请求；

步骤S1102，磁阵获取预设的数据对象；

步骤S1103，磁阵判断IOPS是否达到上限，如果达到上限，交给监控模块进行相应处理，由监控模块进行丢弃或者挂起等待处理；

步骤S1104，磁阵判断IOPS是否达到上限，没有达到上限，增加其CPU的占用比例，调整IO优先级，调整队列深度和数量，使该连接上的IOPS尽快达到预设的IOPS。

本发明实施例中的磁阵设备可以执行本发明任意实施例的磁阵设备流量控制方法。图13是根据本发明优选实施例的磁阵设备的结构示意图，如图13所示，该磁阵设备可以包括：策略配置模块1201、服务控制模块1202、策略分析模块1203。

其中，策略配置模块1201，用于从预设的数据对象或默认的数据对象提取对应的数据对象，包括：某连接的默认权重，即在入节点端口用户配置针对某连接配置的权重；某连接的当前权重，是该连接当前的权重，初始情况下等于默认权重；优先级，是在入节点端口用户配置针对某连接配置的优先级；队列深度，是入节点端口正在处理请求数量，初始情况下为零；服务控制模块1202，用于对所述连接进行服务质量控制。策略分析模块1203，用于对每个连接上的策略进行分析，并进行管理。

优选地，该磁阵设备还包括策略监控模块1204，用于对带宽和IOPS监控。其中，带宽和IOPS的监控并不是实时、同步的，为了减小监控模块对磁阵设备的性能影响，保证磁阵设备的可用性，在监控数据对象变化方面，磁阵并不是马上将权重变化实时的通告主机和磁阵内部处理系统，以避免增加磁阵设备负担；可以使用定期监测的方式。策略调整模块1204，可以用于根据所述的策略对权重进行调整；策略发送模块1205，用于将当前的流量控制策略发送给主机。

本优选实施例的磁阵设备通过设置策略配置模块1201和服务控制模块1202等，可以使得磁阵设备对某连接的带宽和IOPS进行控制和动态调整，解决了当多台主机连接一台磁阵或一台磁阵的一个端口时，由于L3（network）的FCoE缺失有效流控引起的用户业务抖动的问题；避免一些应用程序无法接受这种超载、抖动、超时时而无法使用磁阵设备，节约了磁阵系统的系统资源，提高了磁阵系统的服务质量，更加能准确满足用户需求。

图14是根据本发明优选实施例的磁阵设备接收主机IO请求的处理流程示意图，如图14所示，该流程包括如下步骤“

步骤S1301，磁阵接收主机请求；

步骤S1302，策略分析模块1203获取相关配置；

步骤S1303，判断是否达到流量控制上限，如果达到则进入服务控制模块1202；

步骤S1304，判断是否达到流量控制上限，没有达到则进入下一步；

步骤S1305，判断是否是高优先级，如果是则进入服务控制模块1202，按照高优先级优先处理；

步骤S1306，判断是否是高优先级，如果不是则放入普通队列与其它无优先级队列公平处理；

步骤S1307，阀值和优先级判断结束后进入策略调整模块1205和策略监控模块1204处理；

步骤S1308，上述所有流程处理完成，开始处理主机IO请求。

优先级用于标识请求传输的优先程度，可以分为两类：请求携带优先级和磁阵调度优先级。请求携带优先级主要指802.1p优先级由L2层来处理。本优选实施例提供了一种处理磁阵调度优先级的方法。

磁阵调度优先级是指请求在磁阵内申请CPU、高速缓冲存储器CACHE资源、队列深度时所使用的优先级，只对当前磁阵设备自身有效。磁阵调度优先级主要含义包括有以下几种，磁阵为请求分配的一种具有本地意义的优先级，每个本地优先级对应一个队列，本地优先级值越大的请求，进入的队列优先级越高，从而能够获得优先的调度。在进行请求丢弃时参考的参数，优先级值越小的请求越被优先丢弃。对于用户没有指定优先级的请求，磁阵设备对于进入的流量，会自动获取请求L2层的优先级或者按照磁阵默认优先级来处理。

图15a～图15c是根据本发明优选实施例的磁阵设备接收主机IO请求的优先级处理流程示意图，该流程包括如下步骤：

步骤S1401，图15a是根据本发明优选实施例的磁阵端口接收主机请求的示意图，如图15a所示，磁阵端口接收主机请求；

步骤S1402，如果用户指定了优先级，则按流量类型进行分类整理，将请求按照类型整理成3类，由于某种流量类型只有一种优先级，在确定的流量类型内部，不区分具体报文的优先级；

步骤S1403，图15b是根据本发明优选实施例的磁阵设备按照优先级的增长方向整理所有流量类型的示意图，如图15b所示，按照优先级的增长方向整理所有流量类型；

步骤S1404，图15c是根据本发明优选实施例的磁阵设备按照磁阵调度优先级的增长方向整理所有流量类型的示意图，如图15c所示，按照磁阵调度优先级的增长方向整理所有流量类型；

步骤S1405，如果用户指定的磁阵调度优先级，则在某种流量类型内部区分优先级，在磁阵执行请求按照调度进行磁阵资源分配，在类型内重新排序调度优先级。

流量监控是监控进入网络的某一流量的规格，把它限制在一个合理的范围之内，或对超出的部分流量进行“惩罚”，以按照预设策略进行请求处理；如果发现某个连接的流量超标，流量监控可以选择丢弃请求，或重新设置请求的优先级。

磁阵在丢弃请求时，需要与源端的流量控制动作相配合，调整网络的流量到一个合理的负载状态。丢包策略和源端流控机制有效的组合，可以使网络的吞吐量和利用效率最大化，并且使请求丢弃和延迟最小化。

流量监控应该避免下面的情况出现，即当队列同时丢弃多条连接的请求时，将造成多条连接同时进入拥塞避免状态，主机会降低发送速率并调整流量，而后又会在某个时间同时出现流量高峰。如此反复，使网络流量忽大忽小，网络不停震荡。

所以采用的检测方法主要如下，随机丢弃请求使得当某条连接的请求被丢弃、开始减速发送的时候，其他的连接仍然有较高的发送速度。这样，无论什么时候，总有连接在进行较快的发送，提高了线路带宽的利用率。

为每个队列根据预设的策略都设定上限和下限，对队列中的请求进行如下处理，当队列的长度小于下限时，不丢弃请求；当队列的长度超过上限时，开始随机丢弃到来的请求。队列越长，丢弃概率越高，但有一个最大丢弃概率。

或者为不同优先级的请求设定计算队列平均长度时的指数、上限、下限、丢弃概率，从而对不同优先级的请求提供不同的丢弃特性。

需要在丢弃请求与引入额外延迟之间找到平衡，一方面可以按预设策略进行流量控制，另一方面尽量减少对主机请求引入额外延迟。

图16是根据本发明优选实施例的磁阵设备接收主机IO请求的流量监控流程示意图，如图16所示，该流程包括如下步骤：

步骤S1501，磁阵端口接收主机请求；

步骤S1502，根据流量类型进行整理且按时间点监控；

步骤S1503，现有的处理方式，流量3的优先级最高，在T2时刻由于在空闲带宽可占用，所以流量3占据剩余空闲流量，将其带宽提高至4Gbps；

步骤S1504，流量1优先级最低，在T3时刻由于流量3的主机提高了发送带宽，所以流量3会抢占流量1的带宽，将流量3带宽提高至5Gb，将流量1的带宽降低至2Gb；问题就是流量1的带宽被降低了，但是流量1的主机并感知不到，当流量1对应的主机发送带宽超过2Gb时，磁阵端口会发送PAUSE帧通知对端暂时停止发送请求，主机应用无法感知会继续以3Gb速率发送，会造成流量1对应主机应用产生大量超时甚至业务瞬断；

步骤S1505，假如每种流量类型在磁阵侧对应2条连接，如图16中的连接1和连接2队列，预设好流控策略比如在T3时刻流量3要占用5Gb带宽，则策略监控模块会在T3时刻调整流量1和流量3的带宽；

步骤S1506，设置好流控策略之后，当某种流量类型出现超标，不能同时丢弃多条连接的请求以免造成网络不停震荡；就在连接1和连接2上随机丢弃请求，并且根据连接1和连接2上队列长度的情况和预设的丢弃策略限制进行请求丢弃，同时反馈给主机侧，由主机侧主动降低发送速率，逐渐降低丢弃数量和概率，以达到带宽曲线的平稳。

在磁阵设备增加策略监控模块，为一个端口的每条连接设置一个标记，当该连接有业务时，将该请求的时间戳写入标记，为一个端口设置一个定时器，每隔30秒遍历所有连接的时间标记，当发现时间标记值与当前时间相差30秒及以上，标记该连接第一次没有业务，依次类推，等统计到第三次时开始降低该连接的当前权重值，并提高其它连接的当前权重值；同样，当被的降低当前权重的连接有请求时，恢复其当前权重为默认权重。

图17是根据本发明优选实施例的磁阵设备当前权重与默认权重的调整流程示意图，如图17所示，统计每条连接上的权重数值，比如某条连接的权重是30则有30个信用，当每接收一个主机请求，减少该信用值，当IO处理完成以后恢复该信用值，流量监控模块每隔30秒检测一次，如果连接3次某条连接上的信用都与默认权重相等即没有变化，则认为该条连接暂时没有主机业务需求，可以将其信用贡献出来，放入一个公共资源区，由其它连接根据负载的情况来使用该公共信用。如果连接上有足够的信用才可以用来处理主机请求。

综上所述，通过本发明实施例和优选实施例，可以有效解决FCoE组网中上层业务无法感知链路拥塞的问题，现有实施方法是维护人员通过手动配置交换机带宽来保证业务抖动小时，由于交换机的静态配置带来的带宽浪费，且当组网复杂时人工配置效率较低且所有节点间的负载调整比较复杂。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种以太网光纤通道的流量控制方法，其特征在于包括：

判断磁阵设备的入节点端口的流量是否超过预定阈值；

在判断结果为是的情况下，发送配置消息至与所述入节点端口连接的源节点设备，其中，所述配置消息用于指示所述源节点设备调整其应用程序的数据发送速率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在与所述入节点端口连接的源节点设备的数目为多个的情况下，在判断所述流量是否超过预定阈值之前，所述方法还包括：

确定所述入节点端口与多个源节点设备之间的每个连接的流量控制策略；

根据所述流量控制策略，处理所述每个连接的流量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述入节点端口与多个源节点设备之间的每个连接的流量控制策略包括：

根据预设配置，获取所述流量控制策略；和/或

根据所述每个连接的优先级和/或所述每个连接上业务的负载情况，调整所述流量控制策略。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述每个连接的优先级和/或所述每个连接上的流量情况，调整所述流量控制策略包括：

在所述优先级高的连接上的流量增加的情况下，将所述优先级低的连接所分配的带宽提供给所述优先级高的连接，以满足所述优先级高的连接上的流量的带宽需求；和/或

在预定时间内检测所述每个连接的流量情况，并将所述预定时间内未检测到流量的连接所分配的带宽添加到公共资源区，以供其他连接使用。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述预定时间内检测所述每个连接的流量情况包括：

保存所述每个连接上所述源节点设备对所述入节点端口的最新的读写请求的接收时间；

根据所述预定时间的时间间隔检测每个连接的所述接收时间；

在所述接收时间与当前时间的间隔大于或等于所述预定时间的情况下，确定所述预定时间内对应的连接上未检测到流量。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述流量控制策略包括带宽权重的情况下，根据所述流量控制策略，处理所述每个连接的流量包括：

根据所述每个连接的带宽权重，确定所述每个连接所分配的带宽；

通过所述每个连接所分配的带宽，处理所述每个连接的流量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过所述每个连接所分配的带宽，处理所述每个连接的流量包括：

接收所述源节点设备的读写请求；

判断所述源节点设备与所述入节点端口之间的连接的流量是否达到所分配的带宽；

在判断结果为是的情况下，丢弃或者挂起所述读写请求。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述流量控制策略包括流量类型的优先级的情况下，根据所述流量控制策略，处理所述每个连接的流量包括：

在优先级高的流量类型所需求的带宽增加的情况下，将优先级低的流量类型所分配的带宽分配给所述优先级高的流量类型；

随机丢弃所述每个连接中发送所述优先级低的流量类型的连接上所述优先级低的流量类型对应的读写请求。

9.一种以太网光纤通道的流量控制装置，其特征在于包括：

判断模块，用于判断磁阵设备的入节点端口的流量是否超过预定阈值；

发送模块，用于在判断结果为是的情况下，发送配置消息至与所述入节点端口连接的源节点设备，其中，所述配置消息用于指示所述源节点设备调整其应用程序的数据发送速率。

10.一种以太网光纤通道的流量控制系统，包括源节点设备和磁阵设备，其特征在于还包括：

磁阵控制模块，位于所述磁阵设备中，用于监控所述磁阵设备的入节点端口的流量，并在所述流量超过预定阈值的情况下，发送配置消息至源节点控制模块；

所述源节点控制模块，位于所述源节点设备的以太网光纤通道FCoE驱动协议层中，用于接收所述配置消息，并根据所述配置消息调整所述源节点设备中的应用程序向所述磁阵设备发送数据的速率。