CN105103524A - Swan：实现网络中的高利用率 - Google Patents

Abstract

通过基于要传送的数据以及传送数据的消费者对网络服务和资源进行动态网络重新配置和分配来实现更高的网络利用率。利用分层系统，藉此来自低层的请求在被提供给上层之前聚集并且从上层接收到的分配被分发至低层。为了最大化网络利用率，通过标识将以特定方式标记的特定类型的分组并且然后通过进一步标识将在传送此类分组时应用的特定路由规则来重新配置贯穿网络的路径。在增量基础上执行网络重新配置以避免使路径过载，并且可沿着一条或多条路径保留容量以防止此类过载。后台数据就具体传输时间而言是不可知的，并且被用来防止由于重新配置而导致的过载。

Description

SWAN：实现网络中的高利用率

背景

能够在两个或更多计算设备之间传输计算机可读数据有着大量优点。通常，此类传输是通过跨计算设备的网络交换通信来最方便地执行的。由此，跨计算设备网络传输的数据量持续增加。为了支持传输这一不断增加的数据量，计算机网络服务的提供者向计算机联网硬件投入大量资源。最大化此类计算机联网硬件的利用率从效率的观点来看因此可以是合乎需要的。

不幸的是，生成网络数据话务的消费者经常不知道彼此，并且简单地利用网络来传输其数据，只要他们想要这样做。通常，此类消费者寻求在相同的时间段期间跨计算设备网络传输大量数据，由此使网络负担非常繁重。即使一个或多个消费者可具有将他们的传输延迟至另一时间的选项，此类重叠传输也可能发生，因为未提供可用于将此类数据传输在时间上移至更方便的时间的机制。因此，这样的不灵活性不仅可导致过多网络负担时段，而且还可导致其间此类消费者大多数是空闲的其他时间段，这可导致网络利用率不足。因此，计算机网络服务的提供者经常被迫在知道昂贵的计算机联网硬件将很有可能在其大部分使用寿命中仍然未被充分利用的情况下购置此类昂贵的计算机联网硬件来适应网络服务的多个消费者全都寻求在相同的时间段期间传输大量数据的情况。

概述

在一个实施例中，集中式控制器可以从寻求访问网络服务的消费者接收请求。此类请求可指示将要传输的数据对于传输该数据的具体时间是否是不敏感的。该集中式控制器还可接收关于网络拓扑、统计数据和故障的信息。利用此类信息，集中式控制器可以向一个或多个消费者或一种或多种类型的消费者分配可用网络服务的预定部分，并且这些消费者可将他们对所请求的网络服务的利用限于分配给他们的部分。

在又一实施例中，在网络未被充分利用的时段期间，集中式控制器可将可用网络服务的更大部分分配给其数据对传输数据的具体时间不敏感的消费者。分配给消费者的网络服务的各部分可由一个或多个中介发放给各个消费者，由此提供了用于高效地处理更大量的消费者和请求的分层结构。

在又一实施例中，可基于可被分配并且然后用作分配可用网络服务的基础的权重或优先级来遵循服务级目标和优先级。类似地，在分配网络服务时，可通过将较低优先级的数据传输移至稍后时间来遵循诸如绝限之类的基于时间的特定约束。

在另一实施例中，集中式控制器可以从消费者可用于跨计算机网络传送数据的通过计算设备网络的多条路径中进行选择。这些路径可通过集中式控制器接收到的网络拓扑信息来告知，并且集中式控制器可根据此类联网服务的消费者请求跨该网络传送的数据的类型和量来动态地重新配置这些路径。

在又一实施例中，网络重新配置可由集中式控制器通过分组标记机制来实现，藉由该分组标记机制，集中式控制器可生成用于标识和标记相关分组的一系列规则，并且还可生成供输入到流表中的一系列规则，该流表可以就将有多少分组跨网络传送告知一个或多个交换机或类似联网计算设备。

在又一实施例中，可以在增量基础上执行网络重新配置以避免使任何网络路径或链路过载。可保留过剩容量以适应这一重新配置。或者，可以在任何时间传送的后台数据的传输可被推迟以有利于其他时间要求更严格的话务，由此提供用于增量式网络重新配置的过剩容量。

提供本概述是为了以精简的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。

当参考附图阅读以下详细描述时，将使得其它特征和优点是显而易见的。

附图简述

以下详细描述在结合附图参考时可得到最佳的理解，附图中：

图1是提供更高网络利用率的示例性体系结构的框图；

图2是适应请求并提高网络利用率的网络服务的示例性配置的框图；

图3是示例性增量式网络重新配置的框图；

图4是用于提供更高网络利用率的示例性配置过程的流程图；以及

图5是示出示例性通用计算设备的框图。

详细描述

以下描述涉及软件控制的网络，其中通过根据要传输的数据的类型以及网络服务和资源的消费者的类型对此类网络服务和资源进行动态网络重新配置和分配来实现更高的网络利用率。对实时用户体验是关键的交互数据能够以传统方式通过网络传送。对具体传输时间可以是不敏感但并非不可知的弹性数据可根据可响应于预先提交的请求而授予的网络资源分配来传送。可利用分层系统，藉此来自低层的请求可以在被提供给上层之前聚集，并且从上层接收到的分配可被分发给低层。为了最大化网络利用率，可通过标识将以特定方式标记的特定类型的分组并且然后通过进一步标识将在跨网络传送此类分组时应用的特定路由规则来重新配置或重定向贯穿网络的路径。可以在增量基础上执行网络重新配置以避免使路径或链路过载，并且可沿着一条或多条路径或链路保留容量以防止此类过载。对具体传输时间可以是不可知的后台数据也可用于通过减少分配给此类后台数据的网络服务部分来防止此类过载。

本文描述的技术参考特定类型的网络服务和特定类型的网络消费者。例如，以下描述将主要涉及网络带宽的供应。然而，这些参考是严格地示例性的，并且是为了描述和陈述清楚且为了易于理解而做出的。的确，本文描述的技术是同等地可适用的，而不修改其它类型的网络服务的供应，诸如满足指定等待时间要求的数据传输、满足指定丢失要求的数据传输以及其他类似的可定义网络服务。

虽然未作要求，但以下描述的各方面将在诸如程序模块等正由计算设备执行的计算机可执行指令的一般上下文中提供。更具体而言，除非另外指明，否则描述的各方面将参考一个或多个计算设备或外围设备所执行的动作以及其所执行的操作的符号表示。由此，应当理解，有时被称作计算机可执行的这种动作和操作包括处理单元对以结构化形式表示数据的电信号的操纵。这种操纵转换了数据或将其维持在存储器的位置中，这就以本领域技术人员所熟知的方式来重新配置或更改计算设备或外设的操作。数据被维护在其中的数据结构是具有由数据形式所定义的特定属性的物理位置。

一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。此外，本领域技术人员将会认识到这些计算设备不必限于常规服务器计算机架或常规个人计算机，并且包括其他计算配置，包括手持式设备、多处理器系统、基于微处理器的或可编程消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机等等。类似地，这些计算设备不必限于独立计算设备，因为各机制也可以在通过通信网络链接的分布式计算环境中实现。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程存储器存储设备两者中。

参考图1，示出了包括计算设备的网络190的示例性系统100。出于为以下描述提供示例性基础的目的，网络190被示为包括以图1所示的方式互连的交换机131、132、133、134和135的形式的多个专用计算设备。诸如计算设备111、112、113、121、122和123等一个或多个计算设备可执行计算机可执行指令，这些指令可生成并消费数据并由此可充当网络190的消费者。例如，计算设备111和121可执行涉及在线销售产品的网站的计算机可执行指令。计算设备111可在其上存储计算机可读数据形式的姓以字母A-M开始的用户的帐户信息。类似地，计算设备121可在其上存储姓以字母N-Z开始的用户的帐户信息。如果姓以字母A开始的用户与计算设备121建立通信并且然后寻求访问其帐户，则计算设备121可通过网络190向计算设备111请求关于这一用户的帐户信息，并且作为响应计算设备111可通过网络190提供表示这一用户的帐户的数据。以这样的方式，在计算设备111和121上执行的计算机可读指令可以是网络190所提供的服务的消费者。

在一个实施例中，在利用网络190的服务之前(诸如在跨网络190传送某一量的数据之前)，消费者可首先请求被分配网络资源的某一部分以传送这某一量的数据。例如，如果计算设备112和122正在执行涉及搜索引擎的计算机可执行指令且计算设备112寻求向计算设备122传输十太字节的数据，则与在计算设备112上执行的搜索引擎相关联的进程可以向诸如服务中介151等服务中介做出诸如个体服务请求171之一等服务请求，以请求跨网络190传输10TB数据。在做出这一个体服务请求171时，不仅可指定将跨网络190传输的数据量，而且还可指定关于将要传输的这些数据的附加元数据。例如，正由计算设备112执行的搜索引擎可作为个体服务请求171的一部分来指示它想要在接下来的24小时内传输十太字节的数据。

在另一实施例中，可以诸如通过个体服务请求171来提前请求对网络190的仅仅特定类型的利用。更具体而言，交互数据的传输可以立即且以传统方式进行，而不首先做出个体服务请求171。如此处所利用的，术语“交互数据”意指正通过网络传输以响应保持待决直到这一数据传输完成的用户请求的数据。作为对比，诸如弹性数据或后台数据等其他类型的数据的传输可以在可响应于个体服务请求171之一而接收到的服务分配的边界内进行。如此处所利用的，术语“弹性数据”意指将以及时但不即时的方式通过网络传输的数据。另外，如此处所利用的，术语“后台数据”意指在没有任何明确绝限的情况下或者在具有未来期限足够远以便实际上不给予绝限妨碍的绝限的情况下通过网络传输的数据。

诸如服务中介151等服务中介可接收个体服务请求171中的一个或多个并且可将这些个体服务请求聚集成聚集服务请求172。更具体而言，诸如服务中介151等服务中介可以从特定类型的服务接收个体服务请求171。由此，尽管为了说明简单只示出了单个服务中介151，但在计算设备111、112和113上执行的网络消费者可由多个服务中介服务。例如，正由计算设备111执行的电子商务网站计算机可执行指令可由涉及电子商务网站请求的一个服务中介服务，而正由计算设备112执行的搜索引擎计算机可执行指令可由可涉及搜索引擎请求的另一不同服务中介来服务。涉及例如搜索引擎请求的服务中介可聚集来自多个个体搜索引擎或搜索引擎组件的个体服务请求，或者可以聚集来自相同的搜索引擎的多个个体服务请求。聚集服务请求172可被提供给集中式控制器，诸如软件广域网(SWAN)控制器140。

在一个实施例中，诸如SWAN控制器140等集中式控制器可经由通信182从网络控制器160接收网络拓扑、网络统计数据、网络故障和其他类似的网络信息。网络控制器160可被专门配置成与交换机131、132、133、134和135或实现网络190的其他类似计算设备中的一个或多个进行交互。作为这一交互的一部分，网络控制器160可以从个体交换机接收(如通信181所示)网络信息，网络控制器160然后可将这些网络信息聚集成通过通信182提供给SWAN控制器140的信息。例如，网络控制器160可以与用于配置和收集来自交换机131、132、133、134和135中的一个或多个的数据的协议兼容。以这样的方式，SWAN控制器140可获取可使该SWAN控制器140能够响应它从诸如服务中介151等服务中介接收到的聚集服务请求172的信息。

可由SWAN控制器140提供给诸如服务中介151等服务中介的一个响应可以是分配173，服务中介151可响应于个体服务的个体服务请求171而在个体服务之间分发这些分配173。例如，诸如服务中介151等服务中介可接收一系列个体服务请求171，作为示例，这一系列个体服务请求171总体可以表示在接下来十分钟内跨网络190传输一百吉字节数据的请求。这些请求可由服务中介151聚集成聚集服务请求172，聚集服务请求172可以向SWAN控制器140请求网络服务的分配以使得可以在接下来十分钟内跨网络190传输一百吉字节数据。SWAN控制器140可基于可由网络控制器160诸如经由通信182提供的网络拓扑、统计数据、故障和其他类似网络信息来确定响应于聚集服务请求172向服务中介151分配多少由网络190提供的服务，诸如所请求的数据传输服务。例如，SWAN控制器140可提供聚集分配173，该聚集分配允许在接下来十分钟内跨网络190传输25TB的数据。

继续这一示例，一旦服务中介151接收到这种聚集服务分配173，服务中介151然后就可将个体服务分配175发放给已经做出个体服务请求171的个体服务。在一个实施例中，这一个体服务分配175的发放能够以线性方式完成，其中在接下来十分钟内传送十吉字节数据的服务请求接收到十次用于在接下来十分钟内传送一吉字节数据的服务请求分配。在另一实施例中，个体服务分配175的这一发放可以利用加权方法来完成，其中可基于不同请求者的请求的优先级、做出该请求的进程的优先级、所涉及的以时间为中心的因素(诸如即将到来的绝限)、网络服务水平目标和合同(诸如有保证的最小网络服务分配)以及其他类似加权因素来向不同请求者分配不同的权重。例如，一个客户可能已经签署了保证最少分配的合同。在这种情况下，网络服务可被分配给这一客户直到满足最小值。作为另一示例，客户可指定该客户寻求传送的数据必须在此之前完成其传输的绝限。在这种情况下，网络服务能够以比其他客户更高的比例分配给这一客户以满足所指定的绝限。

更一般而言，诸如服务中介151等服务中介启用网络190的客户与网络服务的分配者之间的更丰富的对接。由此，个体服务请求171可包括大量信息，而不仅仅包括对诸如对于所定义的时间段的特定带宽量之类的特定网络服务的请求。如以上示例所示，个体服务请求171可提供绝限信息、法律或合同信息以及其他类似信息，诸如服务中介151等服务中介可利用这些信息来确定如何分配已由SWAN控制器140分配给该服务中介151的网络分配。在一个实施例中，个体服务请求171中所指定的各种信息可用于分配权重，且可基于权重来进行分配。由此，在一简单示例中，如果一个客户已被分配权重二，且其他客户已被分配权重一(这些客户表示服务中介在其间分配网络服务的客户总体)，则可将分配给服务中介的网络服务的一半分配给第一客户，而其他两个客户中的每一个接收到这些服务的另一四分之一。SWAN控制器140可类似地考虑可以通过诸如聚集服务请求172等聚集服务请求接收到的此类丰富数据，并且能够以类似方式进行加权分配。

为了确定SWAN控制器140可以向服务中介分配多少网络服务(诸如给服务中介151的分配173)，SWAN控制器140可考虑贯穿网络190的多条路径以最大化网络190的容量的利用率。例如，并且如将在下文中更详细地描述的，SWAN控制器140可标识将多个个体链路串在一起的贯穿网络190的路径，这些路径中的每一条都可具有可用于通过网络190传送更多数据的附加容量。

在标识和配置此类路径时，SWAN控制器140可以向网络控制器160提供分组标记和转发规则183。更具体而言，在一个实施例中，SWAN控制器140可通过指令诸如入口交换机等入口计算设备标记属于特定消费者或特定类型的消费者的分组来建立贯穿网络190的路径。SWAN控制器还可指令诸如交换机或将数据路由通过网络190的路由器等其他计算设备以特定方式路由具有这些标志的分组，如将在下文中参考图2更详细地描述的。在这一实施例中，网络服务的消费者无需不同地生成分组，但这些分组将根据SWAN控制器140建立的分组标记和转发规则183来沿着网络190中的不同路径路由。SWAN控制器140由此可建立贯穿网络190的其他路线，并且然后可诸如经由SWAN控制器140传递至服务中介151的服务分配173来将这些路线分配给服务中介，由此确保网络190的容量被高效利用。

网络控制器160在接收到分组标记和转发规则183之际可将这些规则转换成个体交换机指令184，网络控制器160然后可将这些个体交换机指令184传递至网络190中的一个或多个交换机，诸如示例性交换机131、132、133、134和135。例如，网络控制器160可依照交换机131、132、133、134和135所采用的编程方法来生成个体交换机指令184以生成或修改流表，包括基于分组是否以指定方式标记来添加条件。作为另一示例，网络控制器160可依照入口交换机所采用的编程方法来生成个体交换机指令184以便以指定方式标记分组。

尽管是参考服务中介151来描述的，但也在图1的系统100中示出的SWAN控制器140和服务中介152的操作能够以类似方式进行。由此，例如，在计算设备121、122和123中的一个或多个上执行的个体消费者可以向服务中介152传送个体服务请求191，服务中介152然后可将这些服务请求聚集成聚集服务请求192，服务中介152能够以上文详细描述的方式将聚集服务请求192传递至SWAN控制器140。作为响应，SWAN控制器140可以向服务中介152提供聚集服务分配193，并且服务中介152然后可发放来自聚集服务分配193的个体服务分配195。

尽管只在图1的示例性系统100中示出了单层服务中介，但在其他实施例中，多层服务中介可实现本文描述的机制和系统的更大可伸缩性。例如，初始层的服务中介可接收个体服务请求并将其聚集成聚集服务请求，并且然后后续层的服务中介可接收这些聚集服务请求并将其进一步聚集成进一步聚集的服务请求。类似地，更高层的服务中介可以诸如从SWAN控制器140接收聚集服务分配，并且可将这些服务分配分成更小、更离散的服务分配并且然后将其发送到更低层的服务中介。这些更低层的服务中介然后可进一步划分这些分配，最终为网络服务的个体消费者生成个体服务分配。

在接收到诸如个体服务分配175或个体服务分配195等个体服务分配之际，向其分配这些个体服务分配的网络服务的消费者可确保其对这些网络服务的利用和消费不超出分派给它们的分配。由此，例如，如果搜索引擎网络服务消费者已经请求足以在十分钟内传送十吉字节数据的网络服务并且只被分配用于在十分钟内传送五吉字节数据的足够量的带宽，则这一搜索引擎或其组件可提供各项机制来确保由这一搜索引擎传送的数据不超过分配给它的带宽。在其他实施例中，这些数据被传输通过的联网服务器计算设备或交换机可强制实施速率限制。

在一个实施例中，网络服务的个体消费者可以在相当频繁的基础上维护与诸如服务中介151等服务中介的通信。例如，网络服务的个体消费者做出的个体服务请求171可以每隔几秒或每分钟向诸如服务中介151等服务中介做出。服务中介151然后可寻求通过提供来自已可由SWAN控制器140提供给服务中介151的聚集服务分配173的个体服务分配175来满足这些个体服务请求171。服务中介151和SWAN控制器140之间的通信(诸如聚集服务请求172和聚集服务分配173)可以每隔较长时间区间进行。例如，服务中介151可以每十分钟生成一次聚集服务请求172，并且聚集服务请求172可包括在类似的时间段内接收到的服务请求的聚集。聚集服务分配173然后可类似地提供服务分配达延长的时间段，服务中介151可以响应于更频繁地接收到的个体服务请求171而在更频繁的基础上发放来自这些服务分配的个体服务分配175。

在一个实施例中，如果在先前由SWAN控制器140提供给服务中介151的聚集服务分配173中存在过剩容量，则服务中介151可利用这些过剩容量来向新消费者或新个体服务请求171提供个体服务分配175。以此方式，这一新个体服务请求171可避免等待服务中介151生成后续聚集服务请求172以及SWAN控制器140生成后续聚集服务分配173。例如，如果SWAN控制器140已经通过网络190向服务中介151分配带宽且服务中介151尚未将该带宽分配给消费者，则可由服务中介151从仍然分配给该服务中介151的过剩带宽响应针对附加带宽的新消费者或新请求，而不必传送另一聚集服务请求172，并且不必等待直到下一调度的聚集服务请求172被传送到SWAN控制器140且作为响应提供相关联的聚集服务分配173。

在另一实施例中，SWAN控制器140可提供诸如回调174和194等回调，SWAN控制器140可使用这些回调来将对例如已经分配给诸如服务中介151和服务中介152等服务中介的服务分配的改变通知给那些服务中介。例如，如果网络信息181指示沿特定路径的故障，则网络控制器160可经由通信182将这一故障传达给SWAN控制器140。这一故障可能对可从网络190获取的服务产生负面影响。例如，这一故障可能对网络190中可用的带宽量产生负面影响。在这种情况下，诸如分配给服务中介151的聚集服务分配173或者分配给服务中介152的聚集服务分配193之类的分配给服务中介的服务分配可能太多，并且可导致试图通过网络190传送的数据超过网络190的当前减少的带宽。另外，在一个实施例中，SWAN控制器140可利用诸如回调174和194等回调来通知诸如服务中介151和152等服务中介已经存在对已经分配给这些服务中介的服务分配的改变。

现在转向图2，其中示出的系统200示出了示例性网络190(图1所示)的一部分，即包括示例性交换机131、132、133、134和135建立的链路的部分。如图2的系统200所示，示例性交换机131、132、133、134和135可经由链路211、212、213、214、215和216连接。例如，示例性交换机131可经由链路211连接到示例性交换机132。这一链路可具有所确定的容量以便沿该链路传送数据，该容量在图2中被图形地示为容量221。以类似方式，链路212可具有容量222，链路213可具有容量223，链路214可具有容量224，链路215可具有容量225，而链路216可具有容量226。另外，示例性交换机131、132、133、134和135中的每一个可具有与其相关联的可指定有多少交换机将定向经过它们的分组的流表。例如，开关131可具有流表231，该流表可指定具有一种类型的标签的分组将沿链路211定向，而具有另一种类型的标签的分组将沿链路214定向。以此方式，如将在下文中更详细地描述的，可以诸如由SWAN控制器140来建立贯穿网络的特定路径。

例如，如在图2中被示为白色的通信241所示，特定量的数据可被传送通过网络，这些数据可以是以上定义的交互数据。如可以从图2中看到的，在所示示例中，此类交互数据可消耗链路214的容量224中的某一些以及链路215的容量225中的某一些。如上所示，在一个实施例中，此类交互数据无需显式地请求任何网络服务分配，而是可以简单地以传统方式消耗链路214的容量224以及链路215的容量225的所示部分。在一个实施例中，出于分配剩余容量的目的，诸如SWAN控制器140(图1所示)等集中式控制器可估计将被交互数据消耗的容量(诸如被通信241消耗的容量)的量。这一估计可使用诸如指数加权移动平均或其他类似预测器等预测器来基于对此类交互数据的历史容量利用。剩余容量然后可被标识和分配。

为了阐明容量的分配，集中式控制器可以为弹性数据通信242和243分配容量。如在图2的示例性系统200中示出的，通信242可以沿链路214和215定向，并且可以分别消耗容量224和225中的附加容量。类似地，通信243可以沿链路211、212和213定向，并且可分别消耗容量221、222和223中的某一些，如图所示。出于提供说明性示例的目的，通信242和243可包括当前请求容量的所有弹性数据通信。在这种情况下，集中式控制器可寻求标识其中可存在容量且后台数据可被路由通过的贯穿网络的附加路径。例如，链路216可具有可能未被通信241所表示的交互数据以及通信242和243所表示的弹性数据利用的容量226。由此，在当前示例中，可沿其路由后台数据的一条路径可以是如由通信246示出的包括链路211、212、216和215的路径。通信246由此可消耗链路211的容量221中的某一些、链路212的容量222中的某一些、链路216的先前未使用的容量226中的某一些以及链路215的容量225中的某一些。附加通信244和245也可表示后台数据可经由其路由通过网络的路线。

为了使得网络中的计算设备(诸如交换机131、132、133、134和135)以由图2的示例性系统200确定和示出的方式路由分组，诸如示例性分组251等分组可具有诸如标签252等诸如由入口交换机应用于这些分组的一个或多个标签。更具体而言，分组251可通过在图2所示的当前示例中可以是交换机131的入口交换机来被接收到网络中。交换机131可能已经用以下一组规则来编程：从特定消费者接收到的或者以其他方式被标识为携带例如弹性数据的分组将具有应用于这些分组的标签252且标签252可指定值“X”。交换机131、132、133、134和135中的每一个然后可分别包括诸如流表231、232、233、234和235等流表，这些流表可指定具有具备值“X”的标签的分组将沿其定向的特定链路。例如，交换机131的流表231可具有指示具有具备值“X”的标签的分组将被定向通过链路211或通过链路214的条目。继续该示例，交换机132的流表232可具有指示具有具备值“X”的标签的分组将被定向通过链路212的条目。类似地，交换机133的流表233可具有指示具有具备值“X”的标签的分组将被定向通过链路213的条目，而交换机134的流表234可具有指示具有具备值“X”的标签的分组将被定向通过链路215的条目。以此方式，贯穿网络的离散路径可通过可被输入到流表中且由交换机或其他类似的专用计算设备实施的规则来选择并且然后实现。

一种可用于在流表中编码和引用路径集合的直接机制可以是使用唯一标签和交换机中的对应规则来编码每一路径。由此，例如，图2所示的将沿通信245发送的分组可以用一个标识符来标记，将沿通信246发送的分组可以用另一不同标识符来标记，而将沿通信244发送的最终分组可以用又一不同标识符来标记。然而，这一表示可以是浪费的，因为甚至当两条或更多路径遍历相同的链路或链路组合时也需要多个规则。例如，通信241、242、244和246全都遍历链路215。由此，在一个实施例中，可沿着以目的地为根的树组合路径，并且每一棵树可利用单个标签。以此方式，贯穿网络的各条离散路径可被聚集到反向树状树的集合中，并且每一棵树可利用单个唯一标签。

在一个实施例中，如果被输入到诸如流表231等流表中的规则指定具有特定标签的分组可被定向通过多条链路之一，则任何个体分组被定向通过的链路可独立于任何其他分组已被定向到的链路，并且改为可以从在流表中被标识为是此类分组可被定向通过的链路的多个链路中随机选择。然而，在另一实施例中，任何个体分组被定向通过的链路可取决于先前分组已被定向通过的链路。例如，可实现轮转方法，其中个体分组被定向通过的链路在被给予两个或更多不同长度的选择时可以始终与就在之前的分组已被定向通过的链路不同。当分组可被定向通过多个链路之一时，可检查分组以确保流中的分组未被定向通过两个或更多不同链路以使得该流中的分组可能无序地到达其目的地。例如，可检查源地址、目的地地址端口号和协议信息来确定两个或更多分组是否来自同一流，并且如果确定两个或更多分组来自同一流，则这些分组可被定向沿着同一链路。

如可以从以上描述中看到的，诸如示例性交换机131、132、133、134和135等交换机可以是所谓“软件控制的”交换机，其能支持指定诸如以上详细描述的那些规则之类的用于引导话务的更能表达的转发规则。另外，此类软件控制的交换机还可监视网络中的正在进行的事件和变更，诸如链路故障或交换机故障。在检测到此类事件之际，可将信息中继到诸如网络控制器160(图1所示)，由此向上述机制提供经更新的网络拓扑和其他类似网络信息。

虽然图2所示的简化网络使得能够更容易地理解所述机制，但网络很有可能复杂得多，并因此可包括通过这一网络的分组可被路由通过的大量路径。在一个实施例中，为了处理效率，贯穿网络的少数路径可被预先计算并且集中式控制器只能选择预先计算的路径之一。例如，返回到图2的系统200中所示的示例，由链路211、212、216和215定义的路径可能已经被预先计算，并由此可能已经是被集中式控制器考虑以确定其中是否存在尚未被利用的任何容量的路径之一。由此，例如，如果由链路211、212、216和215定义的路径不是预先计算的路径，则即使容量226可保持使用不足，集中式控制器也无法根据通信246来生成后台数据的路由，因为集中式控制器不会知道贯穿网络的这一路径。为了参考方便，此类预先计算的路径可被称为“候选路径”，控制器可出于分配容量和允许对网络服务的高效利用的目的而从这些候选路径中进行选择。

在一个实施例中，贯穿网络的路径可被重新配置，或者网络本身中的链路可被重新配置成允许更高效地分配网络服务。然而，在执行这一网络重新配置时，现有分配可导致特定网络链路上的过量。例如且参考图3，在图3的顶部示出了初始网络配置301。在示例性初始网络配置301中，交换机131、132、133和134可经由链路311、312、313、314和315来互连。这些链路中的每一个都可具有相应的容量321、322、323、324和325。在示例性初始配置301中，通信集331可消耗链路311的容量321中的某一些、链路315的容量325中的某一些以及链路314的容量324中的某一些。另一通信集332可消耗链路313的容量323中的某一些以及链路314的容量324中的某一些。

出于说明性目的，将示例性初始配置301重新配置成示例性最终配置303可能是理想的。如图所示，示例性最终配置303可将通信332所采取的路径从链路313和314移至如新通信342所示的链路311和312。类似地，示例性最终配置303可将通信331所采取的路径从链路311、315和314移至如新通信341所示的链路313和314。在单个步骤中执行这一重新配置的情况下，可能存在特定链路将变得过饱和的可能性。例如，在转变时段期间，链路311可使得新通信342的所有分组都沿链路311路由，而先前通信331的分组也继续沿链路311路由。为了适应此类情形，在一个实施例中，可采用用于做出做出增量式改变的逐步式方法。例如，示例性中间配置302示出了从示例性初始配置301的一个示例性增量式改变。具体而言，在示例性中间配置302中，作为重新配置的一部分，通信332可被分拆成现有通信332和新通信342，且各自取得最初通过通信332发送的总数据的近乎一半。以此方式，链路311的容量321可避免过饱和。

从示例性中间配置302到最终配置303，可作出另一增量式改变，其中沿通信332传送的数据被减至零，且所有这些通信都沿通信342传送并且现有通信331可转变为新通信341。

为了启用这一重新配置，在一个实施例中，某一容量可以跨网络中的部分或全部链路保持未被利用。例如，如果在示例性原始配置301中链路311的容量321已被通信331完全利用，则其中沿通信332发送的至少某些数据现在被转变为沿新通信342发送的后续增量式改变可能永不发生，因为容量321已被完全利用，且不剩下附加容量来接受沿新通信342传递的数据。

在另一实施例中，后台数据传输可出于网络重新配置的目的而被视作未使用容量，而不是保留链路中的未使用容量。例如，如果链路311的容量321已被完全利用，但该利用中的某一些是后台数据传输，则在实现示例性中间配置302时可停止通过链路311的那些后台数据传输中的某一些，并且容量321中的附加容量可以变得可用以适应新通信342所消耗的容量。一旦实现示例性最终配置303，就可通过链路311或通过现在包括可被分配给此类后台数据传输的过剩容量的类似链路来恢复先前被停止的后台数据传输。

上述网络重新配置能够以与以上详细描述的方式相同的方式通过交换机的流表中的变更来实现。具体而言，作为一个示例，当在示例性初始配置301和示例性中间配置302之间转变时，未在图3中显式示出的交换机131的流表可被更新，以使得携带将其标识为将沿通信332定向的分组的标签的分组现在能够以上文详细描述的随机或轮转方式在通信332和342之间划分。

转向图4，其中示出的流程图400示出了一系列示例性步骤，通过这些步骤可分配网络服务并且可以一贯地消耗网络容量，从而提供这些步骤所附带的效率益处。最初，如图所示，在步骤410，可接收网络拓扑、统计数据、故障和其他类似网络信息，并且伴随着接收到这些网络信息，在步骤420，可接收分配诸如网络容量或网络带宽等网络服务的请求。在步骤430，可做出对通过网络传输交互数据将消耗的网络服务的量的估计。如上所示，在一个实施例中，交互数据无需做出对网络容量的任何请求，诸如在步骤420接收到的请求。随后，在步骤440，可执行可任选步骤，其中以最大化诸如网络容量等剩下供分配的网络服务的量的方式重新配置网络。如步骤450所示，可将这一剩余网络容量分配给源自寻求跨网络传输弹性数据的消费者的网络服务请求，并且如步骤460所示，作为这一分配的一部分，可更新分组标记规则和流表。

如在步骤470确定的，如果剩下任何网络容量，则这一容量可被分配给寻求利用该网络来跨网络传输后台数据的消费者。以此方式，网络能够一贯地以高容量利用，从而导致对网络成本的高效利用。由此，例如，在步骤480，可将在步骤470被确定为剩下的网络容量分配给那些寻求跨网络传送后台数据的网络服务消费者。随后，在步骤490，可生成分组标记规则和流表以影响步骤480的分配。如果在步骤470没有剩下尚未被分配的网络容量，则处理可直接跳到步骤490。随后，可以对对网络容量的后续请求以及后续网络通知重复步骤410到490的处理。

在未在图4的图400中专门示出的另一实施例中，作为单个过程的一部分，可将网络容量分配给寻求传输弹性数据的消费者以及寻求传输后台数据的消费者两者。在这一实施例中，步骤450可分配剩余网络容量以用于这两种数据的传输，并且步骤460可相应地更新分组标记规则和流表。由此可终止步骤480和490。

如图4的流程图400所示，在步骤410可接收关于网络故障的信息。在一个实施例中，诸如在步骤440的对网络的重新配置可以响应于在步骤410接收到网络内的一个或多个故障而执行。随后，在步骤440重新配置网络以适应这些故障后，处理可继续至步骤460且可更新分组标记规则和流表以影响网络重新配置。

转向图5，示出了示例性计算设备，该计算设备可包括通用计算设备(诸如可执行以上详述的某些机制)以及专用计算设备(诸如上述交换机)。示例性计算设备500可包括但不限于，一个或多个中央处理单元(CPU)520、系统存储器530和将包括该系统存储器在内的各种系统组件耦合至处理单元520的系统总线521。系统总线521可以是若干类型的总线结构中的任一种，包括使用各种总线体系结构中的任一种的存储器总线或存储器控制器、外围总线、以及局部总线。取决于具体物理实现，CPU520、系统存储器530和计算设备500的其他组件中的一个或多个可在物理上位于同处，如在单个芯片上。在这一情况下，系统总线521的一部分或全部可以只不过是单个芯片内的通信通路，且其在图5中的图示只不过是出于说明目的的记法方便。

计算设备500通常还包括计算机可读介质，该计算机可读介质可包括可由计算设备500访问的任何可用介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息的任何方法或技术来实现的介质。计算机存储介质包括但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其它磁性存储设备、或能用于存储所需信息且可以由计算设备500访问的任何其它介质。然而，计算机存储介质不包括通信介质。通信介质通常以诸如载波或其他传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据，并包括任意信息传送介质。作为示例而非限制，通信介质包括诸如有线网络或直接线连接之类的有线介质，以及诸如声学、RF、红外及其他无线介质之类的无线介质。上述中任一组合也应包括在计算机可读介质的范围之内。

系统存储器530包括易失性和/或非易失性存储器形式的计算机存储介质，如只读存储器(ROM)531和随机存取存储器(RAM)532。基本输入/输出系统533(BIOS)包含有助于诸如启动时在计算设备500中元件之间传递信息的基本例程，它通常存储在ROM531中。RAM532通常包含处理单元520可立即访问和/或当前正在操作的数据和/或程序模块。作为示例而非限制，图5示出了操作系统534、其它程序模块535和程序数据536。

在使用通信介质时，计算设备500可以经由到一个或多个远程计算机的逻辑连接在联网环境中工作。图5所描绘的逻辑连接是到网络190的通用网络连接571，网络190可以是局域网(LAN)、诸如因特网等广域网(WAN)或其他网络。计算设备500通过网络接口或适配器570连接到通用网络连接571，该网络接口或适配器进而连接到系统总线521。在联网环境中，相对于计算设备500或其部分或外围设备所描绘的程序模块可被存储在通过一般网络连接571通信地耦合到计算设备500的一个或多个其他计算设备的存储器中。可以理解，所示的网络连接是示例性的，且可以使用在计算设备之间建立通信链路的其他手段。

计算机系统500还可包括其它可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质。只作为示例，图5示出了读写不可移动、非易失性介质的硬盘驱动器541。可以与示例性计算设备中一起使用的其他可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质包括但不限于，磁带盒、闪存卡、数字多功能盘、数字录像带、固态RAM、固态ROM等等。硬盘驱动器541通常通过诸如接口540的不可移动存储器接口连接到系统总线521。

上文讨论并在图5中示出的驱动器及其相关联的计算机存储介质为计算设备500提供了对计算机可读指令、数据结构、程序模块和其它数据的存储。例如，在图5中，硬盘驱动器541被示为存储了操作系统544、其他程序模块545，以及程序数据546。注意，这些组件可以与操作系统534、其它程序模块535和程序数据536相同，也可以与它们不同。操作系统544、其它程序模块545和程序数据546在这里被标注了不同的标号是为了说明至少它们是不同的副本。

如可以从以上描述中看到的，已经呈现了用于更高网络利用率的软件控制的网络。考虑此处所述的主题的众多可能的变化，本发明要求保护落入以下权利要求书范围内的所有这样的实施例及其等效实施方式。

Claims (10)

1.一种系统，包括：

执行包括以下动作的步骤的控制器：

接收对网络服务的聚集请求；

接收关于提供所述网络服务的网络的网络信息；

根据接收到的网络信息来将所述网络服务分配成聚集服务分配；以及

用所述聚集服务分配来响应所述聚集请求；以及

执行包括以下动作的步骤的至少一个服务中介：

接收对所述网络服务的个体请求；

将接收到的个体请求聚集成对所述网络服务的所述聚集请求中的至少一个；

将所述聚集请求中的至少一个传送到所述控制器；

响应于所传送的所述聚集请求中的至少一个，接收所述聚集服务分配中的至少一个；以及

响应于接收到的对所述网络服务的个体请求，发放来自接收到的所述聚集服务分配中的至少一个的所述网络服务的分配。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与所述控制器不同的网络控制器，所述网络控制器执行包括以下动作的步骤：

从所述网络接收所述网络信息；

从所述控制器接收用于实现所述聚集服务分配的分组标记和转发规则；

其中所述分组标记规则标识将用第一标识符标记的分组，并且其中所述转发规则进一步标识所述网络中的通过其传送用所述第一标识符标记的分组的一个或多个链路。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器执行进一步包括以下动作的步骤：估计交互数据对所述网络服务的利用，所述交互数据绕开所述控制器的服务分配。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器执行进一步包括以下动作的步骤：通过暂时且增量式地改变网络配置来将所述网络从第一配置重新配置成第二配置，以避免作为到所述第二配置的重新配置的一部分的所述网络中的任一个或多个链路上的过量。

5.一种分配网络服务的方法，所述方法包括以下步骤：

接收对所述网络服务的请求，所述请求包括以时间指定的方式传输弹性数据的请求以及以投机方式传输后台数据的请求；

接收关于提供所述网络服务的网络的信息；

估计绕开所述分配的交互数据对所述网络服务的利用；以及

生成分组标记和分组转发规则，所述分组标记规则标识将用第一标签标记的分组的至少一个集合，且所述分组转发规则指定通过其传送用所述第一标签标记的分组的至少一个链路，所生成的分组标记和分组转发规则首先向所述弹性数据传输请求并且然后向所述后台数据传输请求分配剩余网络服务。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述剩余网络服务的确定是鉴于贯穿所述网络的预先计算的路径来做出的，每一预先计算的路径中的每一链路都具有告知确定所述剩余网络服务的容量。

7.一种或多种包括用于执行权利要求5中的步骤的计算机可执行指令的计算机可读介质。

8.一种重新配置网络的方法，所述方法包括以下步骤：

选择第二配置，将当前处于不同于所述第二配置的第一配置的网络重新配置成所述第二配置；

选择与所述第一配置、所述第二配置和前一增量式配置不同的下一增量式配置，所述下一增量式配置不同于所述前一增量式配置并由此使得至少一个链路接收增加的利用，所述增加的利用消耗所述链路的过剩容量或者通过停止后台数据传输对所述链路的利用来释放的所述链路的容量；以及

重复选择所述下一增量式配置直到所述网络被配置成所述第二配置。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：生成分组标记和分组转发规则，所述分组标记规则标识将用第一标签标记的分组的至少一个集合，且所述分组转发规则指定通过其传送用所述第一标签标记的分组的至少一个链路，所生成的分组标记和分组转发规则导致从所述前一增量式配置到所述下一增量式配置的变化。

10.一种或多种包括用于执行权利要求8中的步骤的计算机可执行指令的计算机可读介质。