CN106027416A - 一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法及系统。应用于交换机，方法包括：接收发送终端发送的数据包及目标虚拟局域网编号值，基于目标虚拟局域网编号值确定传输数据包的目标输出端口；确定数据包的优先级，基于数据包的优先级将数据包缓存至目标优先级队列；判断目标优先级队列所包含的数据包的数量是否超过预设门限值，若否，利用目标优先级队列传输该数据包和缓存在目标优先级队列的其他数据包；若是，在该数据包的包头中标识第一标识，利用目标优先级队列传输标识有第一标识的数据包和缓存在目标优先级队列的其他数据包。应用本发明实施例，能够保证高优先级业务的服务质量，还能减少每个优先级任务的完成时间。

Description

一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法及系统

技术领域

本发明涉及网络技术领域，特别是涉及一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法及系统。

背景技术

目前，由于数据中心网络变得越来越复杂，很多种新的流量调度机制被应用到数据中心网络中。但是，这些新的流量调度机制仅能提高数据中心网络的带宽利用率，或者仅能优先满足高优先级业务的流量传输时延要求，并不能对这两个方面同时进行优化。

具体地，这些新的流量调度机制被分为两类，一类是基于时间的流量调度：将流量均衡的分配到冗余链路上，旨在提高数据中心网络的带宽利用率，进而缩短数据流量的传输时间，但是该类流量调度机制无法优先调度高优先级业务的流量；另一类是基于空间流量调度：对业务的优先级进行划分，并优先传输高优先级业务的流量，以满足高优先级业务的流量传输的时延要求，但是无法充分利用冗余链路，造成带宽利用率低。

其中，目前应用比较广泛的流量调度技术为ECMP(Equal-Cost MultipathRouting，等价多路径)，该流量调度技术属于基于时间的流量调度机制，其最大的特点是实现了同时使用多条链路进行流量传输，提高了带宽利用率，并且可以无时延、无丢包地备份失效链路的数据传输。并且在静态路由技术和OSPF(Open Shortest Path First，开放式最短路径优先)技术中基本上都支持ECMP功能。但是ECMP技术属于盲目转发技术，不能智能的根据链路的负载(拥塞)情况分配流量，而是绝对平均的、轮询的方式随机分配每个流量到不同的链路，这样就导致某些长流量被分配到相同的链路上去，造成流量碰撞和链路拥塞。且链路拥塞会造成大量的数据包被丢弃，从而影响到整个网络的性能。

此外，常用的基于空间流量调度的调度机制，包括：基于业务的优先级分配流量的技术。该种技术方案在进行流量调度时，严格按照业务优先级从高到低的次序，优先发送较高优先级队列中的流量分组，当较高优先级队列为空时，再发送较低优先级队列中的流量分组。缺乏流量均衡，无法充分利用网络中的冗余链路，均衡网络中具有不同优先等级的流量。

因此，亟需提供一种新的数据中心网络流量调度方案，以在能够优先保证高优先级业务的服务质量的同时，还能够充分利用网络中的冗余链路资源来把每个优先级的流量均匀分布到不同链路中去，从而减少每个优先级任务的完成时间。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法及系统，以在能够优先保证高优先级业务的服务质量的同时，还能够充分利用网络中的冗余链路资源来把每个优先级的流量均匀分布到不同链路中去，从而减少每个优先级任务的完成时间。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法，应用于交换机，所述方法可以包括：

接收发送终端发送的数据包及所述数据包所对应的目标虚拟局域网编号值，其中，所述目标虚拟局域网编号值由所述发送终端基于所述数据包、所接收到确认数据包和预设的流量调度算法计算得到；

基于所述目标虚拟局域网编号值，确定传输所述数据包的目标输出端口，其中，所述交换机的目标输出端口至少预设有两个不同优先级的优先级队列；

确定所述数据包的优先级，并基于所述数据包的优先级，将所述数据包缓存至所述目标输出端口的目标优先级队列中，其中，所述目标优先级队列所对应的优先级与所述数据包的优先级相同；

判断所述目标优先级队列所包含的数据包的数量是否超过预设门限值，若不超过，利用所述目标优先级队列传输所述数据包和缓存在所述目标优先级队列的其他数据包；

若判断所述目标优先级队列所包含的数据包的数量超过预设门限值，在所述数据包的包头中标识第一标识，并利用所述目标优先级队列传输标识有所述第一标识的数据包和缓存在所述目标优先级队列的其他数据包，以供接收终端在接收到标识有所述第一标识的数据包后，反馈一个标识有第二标识的确认数据包给所述发送终端。

可选地，所述确定所述数据包的优先级，可以包括：

基于所述数据包的大小或所述数据包所对应的业务等级，确定所述数据包的优先级，并将所述数据包的优先级加入至所述数据包包头的优先级字段内。

可选地，所述基于所述目标虚拟局域网编号值，确定传输所述数据包的目标输出端口，可以包括：

基于所述数据包的源物理地址MAC地址、目的MAC地址、源网络协议IP地址和目标虚拟局域网编号值，利用哈希算法计算所述数据包包头的目标哈希值；

基于所述目标哈希值，确定传输所述数据包的目标输出端口。

可选地，所述基于所述目标哈希值，确定传输所述数据包的目标输出端口，可以包括：

基于所述目标哈希值，利用等价多路径ECMP算法确定传输所述数据包的目标输出端口。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法，应用于发送终端，所述方法可以包括：

基于所接收到确认数据包、待发送的数据包和预设的流量调度算法，计算所述待发送的数据包所对应的目标虚拟局域网编号值；

将所述待发送的数据包和所述目标虚拟局域网编号值发送至交换机。

可选地，所述基于所接收到确认数据包、待发送的数据包和预设的流量调度算法，计算所述待发送的数据包所对应的目标虚拟局域网编号值，可以包括：

在接收到一个由接收终端发送的确认数据包后，计算在传输协议中所限定的接收确认数据包的各个传输控制协议TCP窗口中，标识有第二标识的确认数据包占总的确认数据包的比例F；

基于预设的拥塞因子更新公式及所述比例F，更新拥塞因子α，其中，预设的拥塞因子更新公式为：α＝(1-g)*α+g*F，0＜g＜1；

判断所述F是否大于第一预设门限值，并判断所述α是否大于第二预设门限值，当判断比值F大于第一预设门限值且α大于第二预设门限值时，将所述目标输出端口的网络拥塞次数增一，以得到新的网络拥塞次数；

判断所述新的网络拥塞次数是否大于第三预设门限值，若大于，则判断待传输的数据包的包头的初始哈希值是否为0；

若判断待传输的数据包的包头的初始哈希值为0，将所述待传输的数据包所对应的初始虚拟局域网编号值增一，否则，将所述待传输的数据包的初始虚拟局域网编号值减一，并将调整后的初始虚拟局域网编号值作为目标虚拟局域网编号值。

可选地，在所述判断待传输的数据包的包头的初始哈希值是否为0之前，还可以包括：

基于所述数据包的源物理地址MAC地址、目的MAC地址、源网络协议IP地址和初始虚拟局域网编号值，利用哈希算法计算初始哈希值。

可选地，所述方法还可以包括：

当判断所述新的网络拥塞次数小于第三预设门限值时，维持原有的数据包的初始虚拟局域网编号值，并将所述初始虚拟局域网编号值作为目标虚拟局域网编号值。

第三方面，本发明实施例提供了一种基于时空结合的数据中心网络流量调度系统，应用于交换机，所述系统可以包括：接收单元、目标输出端口确定单元、缓存单元、第一传输单元和第二传输单元；

所述接收单元，用于接收发送终端发送的数据包及所述数据包所对应的目标虚拟局域网编号值，其中，所述目标虚拟局域网编号值由所述发送终端基于所述数据包、所接收到确认数据包和预设的流量调度算法计算得到；

所述目标输出端口确定单元，用于基于所述目标虚拟局域网编号值，确定传输所述数据包的目标输出端口，其中，所述交换机的目标输出端口至少预设有两个不同优先级的优先级队列；

所述缓存单元，用于确定所述数据包的优先级，并基于所述数据包的优先级，将所述数据包缓存至所述目标输出端口的目标优先级队列中，其中，所述目标优先级队列所对应的优先级与所述数据包的优先级相同；

所述第一传输单元，用于判断所述目标优先级队列所包含的数据包的数量是否超过预设门限值，若不超过，利用所述目标优先级队列传输所述数据包和缓存在所述目标优先级队列的其他数据包；

所述第二传输单元，用于若判断所述目标优先级队列所包含的数据包的数量超过预设门限值，在所述数据包的包头中标识第一标识，并利用所述目标优先级队列传输标识有所述第一标识的数据包和缓存在所述目标优先级队列的其他数据包，以供接收终端在接收到标识有所述第一标识的数据包后，反馈一个标识有第二标识的确认数据包给所述发送终端。

可选地，所述缓存单元可以包括：优先级确定子单元；

所述优先级确定子单元，用于基于所述数据包的大小或所述数据包所对应的业务等级，确定所述数据包的优先级，并将所述数据包的优先级加入至所述数据包包头的优先级字段内。

可选地，所述目标输出端口确定单元，包括：目标哈希值计算子单元和目标输出端口确定子单元；

所述目标哈希值计算子单元，用于基于所述数据包的源物理地址MAC地址、目的MAC地址、源网络协议IP地址和目标虚拟局域网编号值，利用哈希算法计算所述数据包包头的目标哈希值；

所述目标输出端口确定子单元，用于基于所述目标哈希值，确定传输所述数据包的目标输出端口。

可选地，所述目标输出端口确定子单元，包括：目标输出端口确定子模块；

所述目标输出端口确定子模块，用于基于所述目标哈希值，利用等价多路径ECMP算法确定传输所述数据包的目标输出端口。

第四方面，本发明实施例提供了一种基于时空结合的数据中心网络流量调度系统，应用于发送终端，所述系统包括：计算单元和发送单元；

所述计算单元，用于基于所接收到确认数据包、待发送的数据包和预设的流量调度算法，计算所述待发送的数据包所对应的目标虚拟局域网编号值；

所述发送单元，用于将所述待发送的数据包和所述目标虚拟局域网编号值发送至交换机。

可选地，所述计算单元可以包括：第一计算子单元、更新子单元、第二计算子单元、第一判断子单元和第三计算子单元；

所述第一计算子单元，用于在接收到一个由接收终端发送的确认数据包后，计算在传输协议中所限定的接收确认数据包的各个传输控制协议TCP窗口中，标识有第二标识的确认数据包占总的确认数据包的比例F；

所述更新子单元，用于基于预设的拥塞因子更新公式及所述比例F，更新拥塞因子α，其中，预设的拥塞因子更新公式为：α＝(1-g)*α+g*F，0＜g＜1；

所述第二计算子单元，用于判断所述F是否大于第一预设门限值，并判断所述α是否大于第二预设门限值，当判断比值F大于第一预设门限值且α大于第二预设门限值时，将所述目标输出端口的网络拥塞次数增一，以得到新的网络拥塞次数；

所述第一判断子单元，用于判断所述新的网络拥塞次数是否大于第三预设门限值，若大于，则判断待传输的数据包的包头的初始哈希值是否为0；

所述第三计算子单元，用于若判断待传输的数据包的包头的初始哈希值为0，将所述待传输的数据包所对应的初始虚拟局域网编号值增一，否则，将所述待传输的数据包的初始虚拟局域网编号值减一，并将调整后的初始虚拟局域网编号值作为目标虚拟局域网编号值。

可选地，所述计算单元还可以包括：初始哈希值计算子单元；

所述初始哈希值计算子单元，用于基于所述数据包的源物理地址MAC地址、目的MAC地址、源网络协议IP地址和初始虚拟局域网编号值，利用哈希算法计算初始哈希值。

可选地，所述计算单元还可以包括：第二判断子单元；

所述第二判断子单元，用于当判断所述新的网络拥塞次数小于第三预设门限值时，维持原有的数据包的初始虚拟局域网编号值，并将所述初始虚拟局域网编号值作为目标虚拟局域网编号值。

本发明实施例提供的基于时空结合的数据中心网络流量调度方法及系统，通过交换机对待传输的数据包进行转发，实现将待传输的数据包从发送终端转发至接收终端。具体地，在交换机的每个输出端口预设至少两个不同优先级的优先级队列，能够根据数据包的优先级选择对应的优先级队列对该数据包进行传输，优先保证了高优先级业务流量的服务质量，进而减少每个优先级任务的完成时间。当待传输的数据包缓存至对应的优先级队列后，判断此时该优先级队列缓存的数据包总数大于预设门限值时，表明该优先级队列出现拥塞；否则，则该优先级队列未出现拥塞。此时利用第一标识对该待传输的数据包进行标识，使得接收终端接收到该带第一标识的数据包时，给发送终端反馈一个带有第二标识的确认数据包。发送终端则能根据接收到的带有第二标识确认数据包和不带有第二标识的确认数据包，计算该优先级队列的拥塞情况；并根据该拥塞情况、待传输的数据包和预设的流量调度算法计算目标虚拟局域网编号值；进而交换机可根据该目标虚拟局域网编号值，确定待传输数据包所要利用的目标输出端口，即能够根据优先级队列的拥塞情况选择合适的目标输出端口，即基于输出端口的拥塞程度充分利用冗余的输出端口，使得流量的分配更加均衡，实现了将基于时间的流量调度方案和基于空间的流量调度方案结合起来对流量进行调度。当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种基于时空结合的数据中心网络流量调度系统的结构框图；

图4为本发明实施例提供的另一种基于时空结合的数据中心网络流量调度系统的结构框图；

图5为本发明实施例提供的又一种基于时空结合的数据中心网络流量调度系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术问题，本发明实施例分别从交换机和发送终端的角度提供了一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法及系统。

下面，首先从交换机角度，对本发明实施例提供了一种应用于交换机的基于时空结合的数据中心网络流量调度方法进行介绍。

需要说明的是，该交换机与发送终端相通信，其中，该发送终端可以为：电脑、智能手机以及服务器等需要发送数据包的设备。

如图1所示，本发明实施例从交换机角度所提供的一种应用于交换机的基于时空结合的数据中心网络流量调度方法，可以包括如下步骤：

S101：接收发送终端发送的数据包及该数据包所对应的目标虚拟局域网编号值，其中，该目标虚拟局域网编号值由该发送终端基于该数据包、所接收到确认数据包和预设的流量调度算法计算得到；

其中，交换机接收由发送终端所发送的数据包，并接收该数据包对应的目标虚拟网编号值。具体地，该目标虚拟网编号值在终端侧计算得到，并且在终端每接收到一个反馈数据包时，执行一次计算目标虚拟网编号值的步骤，并将该带传输的数据包与计算得到的目标虚拟网编号值发送至交换机。

S102：基于该目标虚拟局域网编号值，确定传输该数据包的目标输出端口，其中，该交换机的目标输出端口至少预设有两个不同优先级的优先级队列；

其中，根据接收到的目标虚拟局域网编号值，确定传输对应数据包的目标输出端口，即根据该目标虚拟局域网编号值，将数据包分配到交换机中拥塞程度较小的输出端口，避免了将数据包随机的分配到各个输出端口所造成的网络拥堵的问题。

需要强调的是，交换机的各个输出端口均至少预设有两个不同优先级的优先级队列。

S103：确定该数据包的优先级，并基于该数据包的优先级，将该数据包缓存至该目标输出端口的目标优先级队列中，其中，该目标优先级队列所对应的优先级与该数据包的优先级相同；

其中，由于交换机的各个输出端口至少预设有两个不同优先级的优先级队列，当将多个数据包被分配到目标输出端口时，也可根据数据包的优先级选择对应的优先级队列，即能够保证优先级高的数据包进行传输，满足了高优先级业务的时延要求。使得交换机能够优先转发高优先级队列中的数据包。

当然，在将数据包缓存至目标输出端口的目标优先级队列前，应先确定对应数据包的优先级。其中，可以根据数据包的大小或者数据包所对应的业务的重要等级确定该数据包的优先级，在此不做限定。

S104：判断该目标优先级队列所包含的数据包的数量是否超过预设门限值，若不超过，利用该目标优先级队列传输该数据包和缓存在该目标优先级队列的其他数据包；

其中，当存在一个数据包输入至对应的目标优先级队列的队尾时，判断此时目标优先级队列所包含的数据包的总数是否超过预设门限值，当判断该总数未超过该预设门限值时，可以判断该目标优先级队列并未出现拥塞，并按照先进先出的顺序依次传输缓存在该目标优先级队列中的数据包。

其中，该预设门限值可以有本领域的技术人员根据具体情况进行设定，在此不做详述。

S105：若判断该目标优先级队列所包含的数据包的数量超过预设门限值，在该数据包的包头中标识第一标识，并利用该目标优先级队列传输标识有该第一标识的数据包和缓存在该目标优先级队列的其他数据包，以供接收终端在接收到标识有该第一标识的数据包后，反馈一个标识有第二标识的确认数据包给该发送终端。

其中，当存在一个数据包输入至对应的目标优先级队列的队尾时，判断此时目标优先级队列所包含的数据包的总数是否超过预设门限值，当判断该总数超过预设门限值时，即可以判断该目标优先级队列出现拥塞，并通过在该数据包的包头中标识第一标识，实现对该目标优先级队列的拥塞感知。

当接收终端接收到具有该第一标识的数据包时，给发送终端反馈一个带有第二标识的确认数据包，发送终端则可以根据该带有第二标识的确认数据包对该目标优先级队列的拥塞情况进行感知，从而发送终端在制定流量分配策略时，不会再向该目标优先级队列发送数据包，则该目标优先级队列的拥塞就能够得到缓解，有效的避免网络拥塞情况发生。

在本发明实施例中，通过交换机对待传输的数据包进行转发，实现将待传输的数据包从发送终端转发至接收终端。具体地，在交换机的每个输出端口预设至少两个不同优先级的优先级队列，能够根据数据包的优先级选择对应的优先级队列对该数据包进行传输，优先保证了高优先级业务流量的服务质量，进而减少每个优先级任务的完成时间。当待传输的数据包缓存至对应的优先级队列后，判断此时该优先级队列缓存的数据包总数大于预设门限值时，表明该优先级队列出现拥塞；否则，则该优先级队列未出现拥塞。此时利用第一标识对该待传输的数据包进行标识，使得接收终端接收到该带第一标识的数据包时，给发送终端反馈一个带有第二标识的确认数据包。发送终端则能根据接收到的带有第二标识确认数据包和不带有第二标识的确认数据包，计算该优先级队列的拥塞情况；并根据该拥塞情况、待传输的数据包和预设的流量调度算法计算目标虚拟局域网编号值；进而交换机可根据该目标虚拟局域网编号值，确定待传输数据包所要利用的目标输出端口，即能够根据优先级队列的拥塞情况选择合适的目标输出端口，即基于输出端口的拥塞程度充分利用冗余的输出端口，使得流量的分配更加均衡，实现了将基于时间的流量调度方案和基于空间的流量调度方案结合起来对流量进行调度。

可选地，该确定该数据包的优先级，可以包括：

基于该数据包的大小或该数据包所对应的业务等级，确定该数据包的优先级，并将该数据包的优先级加入至该数据包包头的优先级字段内。

可以理解的是，在该种实现方式中，可以根据数据包的大小或者数据包的业务等级确定数据包的优先级，并将该数据包的优先级加入至该数据包包头的优先级字段内。当然，确定数据包优先级的方式并不局限于此。

具体地，可以当数据包的大小小于等于第一预定阈值时，确定该数据包为第一优先级；当数据包的大小大于第一预定阈值且小于第二预定阈值时，确定该数据包为第二优先级等等，其中，可定义第一优先级的优先处理级别高于第二优先级；并且，该第一预定阈值和该第二预定阈值可由本领域的技术人员根据具体情况进行设定，在此不做详述。

同理，可以根据数据包所对应的业务等级确定数据包的优先级，可令第一业务等级对应第一优先级，第二业务等级对应第二优先级，且定义第一优先级的优先处理级别高于第二优先级，这都是合理的。

可选地，该基于该目标虚拟局域网编号值，确定传输该数据包的目标输出端口，可以包括：

基于该数据包的源物理地址MAC地址、目的MAC地址、源网络协议IP地址和目标虚拟局域网编号值，利用哈希算法计算该数据包包头的目标哈希值；

基于该目标哈希值，确定传输该数据包的目标输出端口。

可以理解的是，在该种实现方式中，利用该数据包的源物理地址MAC地址、目的MAC地址、源网络协议IP地址和目标虚拟局域网编号值计算该数据包包头的哈希值；并根据目标哈希值确定传输该数目包的目标输出端口，其中，通过计算数据包包头的哈希值可以加快查找目标输出端口的速度。

可选地，该基于该目标哈希值，确定传输该数据包的目标输出端口，可以包括：

基于该目标哈希值，利用等价多路径ECMP算法确定传输该数据包的目标输出端口。

可以理解的是，在该种实现方式中，通过等价多路径ECMP(Equal-CostMultipath Routing，等价多路径)算法，实现同时使用多条链路对数据包进行传输，且根据目标哈希值给待传输的数据包选择其对应的目标输出端口，解决了通过常规的ECMP算法给数据包选择输出端口具有盲目性的问题，能够根据输出端口的拥塞状态选择得到最佳的目标输出端口对数据包进行传输。

其次，从发送终端角度，对本发明实施例提供了一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法进行介绍。

需要说明的是，该发送终端与交换机相通信，其中，该发送终端可以为：电脑、智能手机以及服务器等需要发送数据包的设备。

如图2所示，本发明实施例从发送终端角度所提供的一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法，可以包括如下步骤：

S201：基于所接收到确认数据包、待发送的数据包和预设的流量调度算法，计算该待发送的数据包所对应的目标虚拟局域网编号值；

其中，在发送终端，每当接收到一个确认数据包，则根据预设的流量调度算法计算待发送的数据包所对应的目标虚拟局域网编号值。其中，交换机在接收到该目标虚拟局域网编号值后，可以据接收到的目标虚拟局域网编号值，确定传输该目标虚拟局域网编号值所对应数据包的目标输出端口，即根据该目标虚拟局域网编号值，将数据包分配到交换机中拥塞程度较小的输出端口，避免了将数据包随机的分配到各个输出端口所造成的网络拥堵的问题。

S202：将该待发送的数据包和该目标虚拟局域网编号值发送至交换机。

其中，发送终端在计算得到该目标虚拟局域网编号值之后，将该目标虚拟局域网和所对应的数据包发送至交换机。其中，交换机的各个输出端口至少预设有两个不同优先级的优先级队列。

另外，在交换机侧，当计算得到数据包的目标输出端口后，将该数据包分配到目标输出端口，并根据数据包的优先级选择对应的优先级队列。该种方式，在多个数据包被分配至目标输出端口时，能够保证优先级高的数据包优先进行传输，可以满足高优先级业务的时延要求。使得交换机能够优先转发高优先级队列中的数据包。

当然，在将数据包缓存至目标输出端口的目标优先级队列前，应先确定对应数据包的优先级。且确定数据包优先级的操作可以在发送终端执行，也可在交换机执行，在此不做限定。另外，可以根据数据包的大小或者数据包所对应的业务的重要等级确定该数据包的优先级，在此不做限定。

此外，在交换机，当存在一个数据包输入至对应的目标优先级队列的队尾时，判断此时目标优先级队列所包含的数据包的总数是否超过预设门限值，当判断该总数未超过该预设门限值时，可以判断该目标优先级队列并未出现拥塞，并按照先进先出的顺序依次传输缓存在该目标优先级队列中的数据包。其中，该预设门限值可以有本领域的技术人员根据具体情况进行设定，在此不做详述。

相反的，当判断该总数超过预设门限值时，即可以判断该目标优先级队列出现拥塞，并通过在该数据包的包头中标识第一标识，实现对该目标优先级队列的拥塞感知。

在接收终端，当接收到具有该第一标识的数据包时，给发送终端反馈一个带有第二标识的确认数据包，发送终端则可以根据该带有第二标识的确认数据包对该目标优先级队列的拥塞情况进行感知，从而发送终端在制定流量分配策略(计算目标虚拟局域网编号值)时，不会再向该目标优先级队列发送数据包，则该目标优先级队列的拥塞就能够得到缓解，有效的避免网络拥塞情况发生。

在本发明实施例中，发送终端发送待传输数据包以及所对应的目标虚拟局域网编号值至交换机，交换机对待传输的数据包进行转发，实现将待传输的数据包从发送终端转发至接收终端。具体地，在交换机的每个输出端口预设至少两个不同优先级的优先级队列，能够根据数据包的优先级选择对应的优先级队列对该数据包进行传输，优先保证了高优先级业务流量的服务质量，进而减少每个优先级任务的完成时间。当待传输的数据包缓存至对应的优先级队列后，判断此时该优先级队列缓存的数据包总数大于预设门限值时，表明该优先级队列出现拥塞；否则，则该优先级队列未出现拥塞。此时利用第一标识对该待传输的数据包进行标识，使得接收终端接收到该带第一标识的数据包时，给发送终端反馈一个带有第二标识的确认数据包。发送终端则能根据接收到的带有第二标识确认数据包和不带有第二标识的确认数据包，计算该优先级队列的拥塞情况；并根据该拥塞情况、待传输的数据包和预设的流量调度算法计算目标虚拟局域网编号值；进而交换机可根据该目标虚拟局域网编号值，确定待传输数据包所要利用的目标输出端口，即能够根据优先级队列的拥塞情况选择合适的目标输出端口，即基于输出端口的拥塞程度充分利用冗余的输出端口，使得流量的分配更加均衡，实现了将基于时间的流量调度方案和基于空间的流量调度方案结合起来对流量进行调度。

可选地，该基于所接收到确认数据包、待发送的数据包和预设的流量调度算法，计算该待发送的数据包所对应的目标虚拟局域网编号值，可以包括：

在接收到一个由接收终端发送的确认数据包后，计算在传输协议中所限定的接收确认数据包的各个传输控制协议TCP窗口中，标识有第二标识的确认数据包占总的确认数据包的比例F；

基于预设的拥塞因子更新公式及该比例F，更新拥塞因子α，其中，预设的拥塞因子更新公式为：α＝(1-g)*α+g*F，0＜g＜1；

判断该F是否大于第一预设门限值，并判断该α是否大于第二预设门限值，当判断比值F大于第一预设门限值且α大于第二预设门限值时，将该目标输出端口的网络拥塞次数增一，以得到新的网络拥塞次数；

判断该新的网络拥塞次数是否大于第三预设门限值，若大于，则判断待传输的数据包的包头的初始哈希值是否为0；

若判断待传输的数据包的包头的初始哈希值为0，将该待传输的数据包所对应的初始虚拟局域网编号值增一，否则，将该待传输的数据包的初始虚拟局域网编号值减一，并将调整后的初始虚拟局域网编号值作为目标虚拟局域网编号值。

可以理解的是，在该种实现方式中，发送终端在接收到一个由接收终端所发送的确认数据包后，计算各个传输控制协议TCP窗口中标识有第二标识的确认数据包占总的确认数据包的比例F，根据该比例F以及预设的拥塞因子更新公式，更新拥塞因子α，其中该更新后得到拥塞因子α可以表征交换机各个输出端口的拥塞程度。

具体地，可以设定当F大于第一预设门限值且更新后得到拥塞因子α大于第二预设门限值时，将目标输出端口的网络拥塞次数增一，以得到新的网络拥塞次数；并根据此时网络整体的拥塞状况调整待发送数据包的初始虚拟局域网编号值。具体的调整操作可为：判断该待传输数据包包头的哈希值是否为0，如果是0，则将该待传输的数据包所对应的初始虚拟局域网编号值增一，否则，将该待传输的数据包所对应的初始虚拟局域网编号值增一，并将调整后的初始虚拟局域网编号值作为目标虚拟局域网编号值。

可选地，在该判断待传输的数据包的包头的初始哈希值是否为0之前，还可以包括：

基于该数据包的源物理地址MAC地址、目的MAC地址、源网络协议IP地址和初始虚拟局域网编号值，利用哈希算法计算初始哈希值。

可以理解的是，在该种实现方式中，利用哈希算法计算该待发送的数据包的源物理地址MAC地址的哈希值、目的MAC地址的哈希值、源网络协议IP地址的哈希值，以及初始虚拟局域网编号值所对应的哈希值。

需要强调的是，可以使用任意哈希算法计算待传输的数据包包头的哈希值，在此不做限定。

可选地，该方法还可以包括：

当判断该新的网络拥塞次数小于第三预设门限值时，维持原有的数据包的初始虚拟局域网编号值，并将该初始虚拟局域网编号值作为目标虚拟局域网编号值。

可以理解的是，在该种实现方式中，当判断新的网络拥塞次数小于第三门限值时，不对该待发送的数据包的初始虚拟局域网编号值进行更新，并将该初始虚拟局域网编号值作为目标虚拟局域网编号值。

下面，结合图5对本发明实施例所提供的基于时空结合的数据中心网络流量调度系统进行进一步的说明。

如图5所示，发送终端将待发送的数据包，以及该数据包所对应的目标虚拟网编号值(Vlan ID)发送至交换机的输入端口；交换机在接收到该数据包后，利用ECMP算法，以及该数据包的源物理地址MAC地址、目的MAC地址、源网络协议IP地址和目标虚拟局域网编号值所对应的哈希值来选择目标输出端口；假设所选择的目标输出端口为输出端口2，此时根据该数据包的优先级选择与数据包优先级一致的第一优先级队列；并在判断此时第一优先级队列所缓存的数据包超过预设门限值时，使用第一标识对该数据包的进行标记；且当该数据包被该第一优先级队列转发到下一跳路由，并在经过M跳路由后到达接收终端，此时接收终端将一个带有第二标识的确认数据包反馈给发送终端，以使该发送终端在接收到该带有第二标识的确认数据包后，制定新的流量转发策略，以避免数据中心网络出现拥塞。

值得强调的是，图5中只给出了输出端口2中具有多个优先级队列，可以理解的是，其他输出端口同样具有多个优先级队列。

相应于上述交换机方法实施例，如图3所示，本发明实施例提供了一种基于时空结合的数据中心网络流量调度系统，应用于交换机，该系统可以包括：接收单元301、目标输出端口确定单元302、缓存单元303、第一传输单元304和第二传输单元305；

该接收单元301，用于接收发送终端发送的数据包及该数据包所对应的目标虚拟局域网编号值，其中，该目标虚拟局域网编号值由该发送终端基于该数据包、所接收到确认数据包和预设的流量调度算法计算得到；

该目标输出端口确定单元302，用于基于该目标虚拟局域网编号值，确定传输该数据包的目标输出端口，其中，该交换机的目标输出端口至少预设有两个不同优先级的优先级队列；

该缓存单元303，用于确定该数据包的优先级，并基于该数据包的优先级，将该数据包缓存至该目标输出端口的目标优先级队列中，其中，该目标优先级队列所对应的优先级与该数据包的优先级相同；

该第一传输单元304，用于判断该目标优先级队列所包含的数据包的数量是否超过预设门限值，若不超过，利用该目标优先级队列传输该数据包和缓存在该目标优先级队列的其他数据包；

该第二传输单元305，用于若判断该目标优先级队列所包含的数据包的数量超过预设门限值，在该数据包的包头中标识第一标识，并利用该目标优先级队列传输标识有该第一标识的数据包和缓存在该目标优先级队列的其他数据包，以供接收终端在接收到标识有该第一标识的数据包后，反馈一个标识有第二标识的确认数据包给该发送终端。

在本发明实施例中，通过交换机对待传输的数据包进行转发，实现将待传输的数据包从发送终端转发至接收终端。具体地，在交换机的每个输出端口预设至少两个不同优先级的优先级队列，能够根据数据包的优先级选择对应的优先级队列对该数据包进行传输，优先保证了高优先级业务流量的服务质量，进而减少每个优先级任务的完成时间。当待传输的数据包缓存至对应的优先级队列后，判断此时该优先级队列缓存的数据包总数大于预设门限值时，表明该优先级队列出现拥塞；否则，则该优先级队列未出现拥塞。此时利用第一标识对该待传输的数据包进行标识，使得接收终端接收到该带第一标识的数据包时，给发送终端反馈一个带有第二标识的确认数据包。发送终端则能根据接收到的带有第二标识确认数据包和不带有第二标识的确认数据包，计算该优先级队列的拥塞情况；并根据该拥塞情况、待传输的数据包和预设的流量调度算法计算目标虚拟局域网编号值；进而交换机可根据该目标虚拟局域网编号值，确定待传输数据包所要利用的目标输出端口，即能够根据优先级队列的拥塞情况选择合适的目标输出端口，即基于输出端口的拥塞程度充分利用冗余的输出端口，使得流量的分配更加均衡，实现了将基于时间的流量调度方案和基于空间的流量调度方案结合起来对流量进行调度。

可选地，该缓存单元303可以包括：优先级确定子单元；

该优先级确定子单元，用于基于该数据包的大小或该数据包所对应的业务等级，确定该数据包的优先级，并将该数据包的优先级加入至该数据包包头的优先级字段内。

可选地，该目标输出端口确定单元302可以包括：目标哈希值计算子单元和目标输出端口确定子单元；

该目标哈希值计算子单元，用于基于该数据包的源物理地址MAC地址、目的MAC地址、源网络协议IP地址和目标虚拟局域网编号值，利用哈希算法计算该数据包包头的目标哈希值；

该目标输出端口确定子单元，用于基于该目标哈希值，确定传输该数据包的目标输出端口。

可选地，该目标输出端口确定子单元，包括：目标输出端口确定子模块；

该目标输出端口确定子模块，用于基于该目标哈希值，利用等价多路径ECMP算法确定传输该数据包的目标输出端口。

相应于上述发送终端方法实施例，如图4所示，本发明实施例提供了一种基于时空结合的数据中心网络流量调度系统，应用于发送终端，该系统可以包括：计算单元401和发送单元402；

该计算单元401，用于基于所接收到确认数据包、待发送的数据包和预设的流量调度算法，计算该待发送的数据包所对应的目标虚拟局域网编号值；

该发送单元402，用于将该待发送的数据包和该目标虚拟局域网编号值发送至交换机。

在本发明实施例中，发送终端发送待传输数据包以及所对应的目标虚拟局域网编号值至交换机，交换机对待传输的数据包进行转发，实现将待传输的数据包从发送终端转发至接收终端。具体地，在交换机的每个输出端口预设至少两个不同优先级的优先级队列，能够根据数据包的优先级选择对应的优先级队列对该数据包进行传输，优先保证了高优先级业务流量的服务质量，进而减少每个优先级任务的完成时间。当待传输的数据包缓存至对应的优先级队列后，判断此时该优先级队列缓存的数据包总数大于预设门限值时，表明该优先级队列出现拥塞；否则，则该优先级队列未出现拥塞。此时利用第一标识对该待传输的数据包进行标识，使得接收终端接收到该带第一标识的数据包时，给发送终端反馈一个带有第二标识的确认数据包。发送终端则能根据接收到的带有第二标识确认数据包和不带有第二标识的确认数据包，计算该优先级队列的拥塞情况；并根据该拥塞情况、待传输的数据包和预设的流量调度算法计算目标虚拟局域网编号值；进而交换机可根据该目标虚拟局域网编号值，确定待传输数据包所要利用的目标输出端口，即能够根据优先级队列的拥塞情况选择合适的目标输出端口，即基于输出端口的拥塞程度充分利用冗余的输出端口，使得流量的分配更加均衡，实现了将基于时间的流量调度方案和基于空间的流量调度方案结合起来对流量进行调度。

可选地，该计算单元401可以包括：第一计算子单元、更新子单元、第二计算子单元、第一判断子单元和第三计算子单元；

该第一计算子单元，用于在接收到一个由接收终端发送的确认数据包后，计算在传输协议中所限定的接收确认数据包的各个传输控制协议TCP窗口中，标识有第二标识的确认数据包占总的确认数据包的比例F；

该更新子单元，用于基于预设的拥塞因子更新公式及该比例F，更新拥塞因子α，其中，预设的拥塞因子更新公式为：α＝(1-g)*α+g*F，0＜g＜1；

该第二计算子单元，用于判断该F是否大于第一预设门限值，并判断该α是否大于第二预设门限值，当判断比值F大于第一预设门限值且α大于第二预设门限值时，将该目标输出端口的网络拥塞次数增一，以得到新的网络拥塞次数；

该第一判断子单元，用于判断该新的网络拥塞次数是否大于第三预设门限值，若大于，则判断待传输的数据包的包头的初始哈希值是否为0；

该第三计算子单元，用于若判断待传输的数据包的包头的初始哈希值为0，将该待传输的数据包所对应的初始虚拟局域网编号值增一，否则，将该待传输的数据包的初始虚拟局域网编号值减一，并将调整后的初始虚拟局域网编号值作为目标虚拟局域网编号值。

可选地，该计算单元401还可以包括：初始哈希值计算子单元；

该初始哈希值计算子单元，用于基于该数据包的源物理地址MAC地址、目的MAC地址、源网络协议IP地址和初始虚拟局域网编号值，利用哈希算法计算初始哈希值。

可选地，该计算单元401还可以包括：第二判断子单元；

该第二判断子单元，用于当判断该新的网络拥塞次数小于第三预设门限值时，维持原有的数据包的初始虚拟局域网编号值，并将该初始虚拟局域网编号值作为目标虚拟局域网编号值。

对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法，其特征在于，应用于交换机，所述方法包括：

接收发送终端发送的数据包及所述数据包所对应的目标虚拟局域网编号值，其中，所述目标虚拟局域网编号值由所述发送终端基于所述数据包、所接收到确认数据包和预设的流量调度算法计算得到；

基于所述目标虚拟局域网编号值，确定传输所述数据包的目标输出端口，其中，所述交换机的目标输出端口至少预设有两个不同优先级的优先级队列；

确定所述数据包的优先级，并基于所述数据包的优先级，将所述数据包缓存至所述目标输出端口的目标优先级队列中，其中，所述目标优先级队列所对应的优先级与所述数据包的优先级相同；

判断所述目标优先级队列所包含的数据包的数量是否超过预设门限值，若不超过，利用所述目标优先级队列传输所述数据包和缓存在所述目标优先级队列的其他数据包；

若判断所述目标优先级队列所包含的数据包的数量超过预设门限值，在所述数据包的包头中标识第一标识，并利用所述目标优先级队列传输标识有所述第一标识的数据包和缓存在所述目标优先级队列的其他数据包，以供接收终端在接收到标识有所述第一标识的数据包后，反馈一个标识有第二标识的确认数据包给所述发送终端。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述数据包的优先级，包括：

基于所述数据包的大小或所述数据包所对应的业务等级，确定所述数据包的优先级，并将所述数据包的优先级加入至所述数据包包头的优先级字段内。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标虚拟局域网编号值，确定传输所述数据包的目标输出端口，包括：

基于所述数据包的源物理地址MAC地址、目的MAC地址、源网络协议IP地址和目标虚拟局域网编号值，利用哈希算法计算所述数据包包头的目标哈希值；

基于所述目标哈希值，确定传输所述数据包的目标输出端口。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标哈希值，确定传输所述数据包的目标输出端口，包括：

基于所述目标哈希值，利用等价多路径ECMP算法确定传输所述数据包的目标输出端口。

5.一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法，其特征在于，应用于发送终端，所述方法包括：

基于所接收到确认数据包、待发送的数据包和预设的流量调度算法，计算所述待发送的数据包所对应的目标虚拟局域网编号值；

将所述待发送的数据包和所述目标虚拟局域网编号值发送至交换机。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所接收到确认数据包、待发送的数据包和预设的流量调度算法，计算所述待发送的数据包所对应的目标虚拟局域网编号值，包括：

在接收到一个由接收终端发送的确认数据包后，计算在传输协议中所限定的接收确认数据包的各个传输控制协议TCP窗口中，标识有第二标识的确认数据包占总的确认数据包的比例F；

基于预设的拥塞因子更新公式及所述比例F，更新拥塞因子α，其中，预设的拥塞因子更新公式为：α＝(1-g)*α+g*F，0＜g＜1；

判断所述F是否大于第一预设门限值，并判断所述α是否大于第二预设门限值，当判断比值F大于第一预设门限值且α大于第二预设门限值时，将所述目标输出端口的网络拥塞次数增一，以得到新的网络拥塞次数；

判断所述新的网络拥塞次数是否大于第三预设门限值，若大于，则判断待传输的数据包的包头的初始哈希值是否为0；

若判断待传输的数据包的包头的初始哈希值为0，将所述待传输的数据包所对应的初始虚拟局域网编号值增一，否则，将所述待传输的数据包的初始虚拟局域网编号值减一，并将调整后的初始虚拟局域网编号值作为目标虚拟局域网编号值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述判断待传输的数据包的包头的初始哈希值是否为0之前，还包括：

基于所述数据包的源物理地址MAC地址、目的MAC地址、源网络协议IP地址和初始虚拟局域网编号值，利用哈希算法计算初始哈希值。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当判断所述新的网络拥塞次数小于第三预设门限值时，维持原有的数据包的初始虚拟局域网编号值，并将所述初始虚拟局域网编号值作为目标虚拟局域网编号值。

9.一种基于时空结合的数据中心网络流量调度系统，其特征在于，应用于交换机，所述系统包括：

接收单元，用于接收发送终端发送的数据包及所述数据包所对应的目标虚拟局域网编号值，其中，所述目标虚拟局域网编号值由所述发送终端基于所述数据包、所接收到确认数据包和预设的流量调度算法计算得到；

目标输出端口确定单元，用于基于所述目标虚拟局域网编号值，确定传输所述数据包的目标输出端口，其中，所述交换机的目标输出端口至少预设有两个不同优先级的优先级队列；

缓存单元，用于确定所述数据包的优先级，并基于所述数据包的优先级，将所述数据包缓存至所述目标输出端口的目标优先级队列中，其中，所述目标优先级队列所对应的优先级与所述数据包的优先级相同；

第一传输单元，用于判断所述目标优先级队列所包含的数据包的数量是否超过预设门限值，若不超过，利用所述目标优先级队列传输所述数据包和缓存在所述目标优先级队列的其他数据包；

第二传输单元，用于若判断所述目标优先级队列所包含的数据包的数量超过预设门限值，在所述数据包的包头中标识第一标识，并利用所述目标优先级队列传输标识有所述第一标识的数据包和缓存在所述目标优先级队列的其他数据包，以供接收终端在接收到标识有所述第一标识的数据包后，反馈一个标识有第二标识的确认数据包给所述发送终端。

10.一种基于时空结合的数据中心网络流量调度系统，其特征在于，应用于发送终端，所述系统包括：

计算单元，用于基于所接收到确认数据包、待发送的数据包和预设的流量调度算法，计算所述待发送的数据包所对应的目标虚拟局域网编号值；

发送单元，用于将所述待发送的数据包和所述目标虚拟局域网编号值发送至交换机。