CN108243116B - 一种流量控制方法及交换设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流量控制方法，包括：第一交换设备在检测到拥塞时从多个数据流中确定关键流，生成包括所述关键流的流属性值的反压消息，将反压消息发送给关键流的上游设备，关键流的上游设备暂停发送关键流，其中反压消息不影响关键流的上游设备发送除关键流之外的其他数据流。本发明还提供一种可以实现上述流量控制方法的交换设备。本发明能够有效缓解拥塞以及避免丢包，并且能够有效控制拥塞扩散，从而提高网络的数据交换性能。

Description

一种流量控制方法及交换设备

技术领域

本发明涉及网络技术领域，尤其涉及一种流量控制方法及交换设备。

背景技术

流量控制可以有效的防止由于瞬间的大量数据对网络带来的冲击，保证用户网络高效而稳定地运行。

基于优先级的流量控制(英文：priority-based flow control，简称PFC)，也称为基于优先级暂停(英文：per priority pause)或基于类的流量控制(英文：class basedflow control，简称CBFC)，是对现有以太Pause机制的增强。在PFC机制中，发送端设置有若干不同优先级的发送队列，接收端设置有与发送队列对应的接收队列。对于不同优先级的发送队列，接收端可以通过单独的反压帧(back pressure frame)进行控制，反压帧也称为Pause帧。如图1所示，当接收端(如设备B)中优先级为7的接收队列发生拥塞时，则向发送端(如设备A)发送反压帧，通知设备A暂停发送优先级为7的发送队列中的数据帧。当优先级为7的接收队列的数据容量低于一定门限时，设备B可以向设备A发送取消反压帧，通知设备A正常发送优先级为7的发送队列中的数据帧。上述反压过程中，其他发送队列和接收队列不受影响。

如图2所示，当设备A的输出端口3拥塞时，设备A向使端口3拥塞的全部输入端口反馈pause帧。根据设备A反馈的pause帧，设备B暂停从端口3发送所有数据。即使设备B的端口3中待发送数据不是发往设备A的端口3，设备B也暂停发送这部分数据，形成头部阻塞。在PFC机制下，下游交换设备向上游交换设备发送反压帧，使得网络中大量交换设备暂停发送报文，造成拥塞扩散，导致吞吐率下降和平均时延增加，进而导致整个网络的性能下降。

发明内容

本发明提供了一种流量控制方法以及交换设备，能够有效缓解拥塞以及避免丢包，并且能够有效控制拥塞扩散，从而提高网络的数据交换性能。

第一方面提供了一种流量控制方法，包括：第一交换设备在检测到拥塞时根据预设条件从多个数据流中确定关键流，生成包括关键流的流属性值的反压消息，将反压消息发送给关键流的上游设备，该反压消息指示关键流的上游设备暂停发送关键流，反压消息不影响关键流的上游设备发送除关键流之外的其他数据流。其中，关键流的上游设备与第一交换设备相连。依此实施，网络设备仅对关键流进行延迟发送。由于关键流包含的流属性更多，因此粒度更小，与现有技术暂停优先级对应的全部数据流相比，可以降低拥塞扩散，从而提高网络的数据交换性能。

在第一方面的一种可能实现方式中，在生成包括所述关键流的流属性值的反压消息之前，第一交换设备为关键流创建关键流虚通道，将属于关键流的后续报文或后续报文的缓存地址加入关键流虚通道，将另一数据流的后续报文加入该另一数据流对应的发送队列。后续报文为第一交换设备接收且未加入发送队列的报文。依此实施，交换设备可以分离关键流和非关键流，在暂停发送关键流的同时，不影响非关键流报文的发送。

进一步的，在第一方面的另一种可能实现方式中，当关键流对应的发送队列中的报文数据量不超过第一预设阈值时，第一交换设备从关键流虚通道对应的缓冲区提取关键流的报文，将提取的报文加入发送队列。依此实施，当检测到不再拥塞时，第一交换设备可继续转发关键流。

在第一方面的另一种可能实现方式中，在将属于关键流的后续报文的报文地址加入关键流虚通道之后，当关键流虚通道对应的缓冲区中报文数据量超过第一预设门限时，第一交换设备生成包括所述关键流的流属性值的反压消息。由此可见，交换机可以在不同的触发条件下执行反压流程。

在第一方面的另一种可能实现方式中，当关键流虚通道对应的缓冲区中的报文数据量不超过第二预设门限时，第一交换设备生成取消反压消息，将取消反压消息发送给第二交换设备。第二预设门限小于或等于第一预设门限。由此可见，交换机可以在不同的触发条件下执行取消反压流程。

在第一方面的另一种可能实现方式中，预设条件为预设流量阈值，根据预设条件从多个数据流中确定关键流具体可以为：第一交换设备在检测到发送队列中的报文数据量超过第二预设阈值时，将多个数据流中流量大于预设流量阈值的数据流作为关键流；或，第一交换设备在检测到发送队列发生拥塞时，确定发送队列中每个数据流的数据量，将数据量最多的数据流作为关键流。

第二方面提供一种流量控制方法，包括：第二交换设备接收第一交换设备发送的反压消息，根据反压消息包括的流属性值确定多个数据流中的关键流，暂停向第一交换设备发送关键流。依此实施，第二交换设备暂停发送关键流，第一交换设备可以利用暂停时间转发数据流，以解决拥塞问题。

在第二方面的一种可能实现方式中，第二交换设备根据流属性值确定多个数据流中的关键流后，为关键流创建关键流虚通道，将属于关键流的后续报文或后续报文的缓存地址加入关键流虚通道，将不属于关键流的后续报文加入发送队列，后续报文为第二交换设备接收且未加入发送队列的报文。当检测信息满足预设取消反压条件时，第二交换设备从关键流虚通道对应的缓冲区提取关键流的报文，将提取的报文加入发送队列。依此实施，第二交换设备可以分离关键流和非关键流，在暂停发送关键流的同时，不影响非关键流报文的发送。

在第二方面的另一种可能实现方式中，在第二交换设备接收第一交换设备发送的反压消息后，第二交换设备根据反压消息启动定时器；当定时器的计时时长不小于预设时长时，第二交换设备从关键流虚通道对应的缓冲区提取关键流的报文。依此实施，第二交换设备在没有收到取消反压消息的情况下，继续向第一交换设备发送关键流。即使取消反压帧在传输过程中丢失，第二交换设备可继续向第一交换设备发送关键流。

在第二方面的另一种可能实现方式中，当第二交换设备接收到第一交换设备发送的取消反压消息时，第二交换设备从关键流虚通道对应的缓冲区提取关键流的报文。依此实施，第二交换设备在收到取消反压消息时，可继续向第一交换设备发送关键流。

第三方面提供了一种交换设备，该交换设备具有实现第一方面提供的流量控制方法的第一交换设备的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。以上硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。

第四方面提供了一种交换设备，该交换设备具有实现第二方面提供的流量控制方法的第二交换设备的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。

从本发明实施例可以看出，第一交换设备检测到拥塞时，可从多个数据流中确定引起拥塞的关键流，然后将关键流的多项属性值发送给关键流的上游设备，关键流的上游设备可以暂停向第一交换设备发送该关键流。对于整个网络来说，通过向上游设备传递反压帧，可使整个网络中的相关设备暂停发送所述关键流。由于关键流是引起拥塞的主要原因，因此能够有效缓解拥塞以及避免丢包。与基于优先级的流控相比，基于数据流的流控粒度更小。仅对关键流进行延迟发送，与现有技术暂停优先级对应的全部数据流相比，可以降低拥塞扩散，从而提高网络的数据交换性能。

附图说明

图1为现有技术中流量控制方法的一个流程示意图；

图2为现有技术中流量控制方法的另一个流程示意图；

图3为本发明实施例中应用场景的架构示意图；

图4为本发明实施例中流量控制方法的一个流程示意图；

图5为本发明实施例中流量控制方法的一个流程示意图；

图6为本发明实施例中关键流虚通道以及发送队列的一个示意图；

图7为本发明实施例中关键流虚通道的一个示意图；

图8为本发明实施例中关键流虚通道的另一个示意图；

图9为本发明实施例中流量控制方法的另一个流程示意图；

图10为本发明实施例中流量控制方法的另一个流程示意图；

图11为本发明实施例中流量控制方法的另一个流程示意图；

图12为本发明实施例中流量控制方法的另一个流程示意图；

图13为本发明实施例中流量控制方法的另一个流程示意图；

图14为本发明实施例中交换设备的一个结构示意图；

图15为本发明实施例中交换设备的另一个结构示意图；

图16为本发明实施例中交换设备的另一个结构示意图；

图17为本发明实施例中交换设备的另一个结构示意图；

图18为本发明实施例中交换设备的另一个结构示意图；

图19为本发明实施例中交换设备的另一个结构示意图；

图20为本发明实施例中交换设备的另一个结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种流量控制方法，该方法所应用的通信网络可以是以太网或者无限带宽技术(infiniband)构造的网络。该以太网是指标准以太网，快速以太网或后续演进的以太网。首先对通信网络进行介绍，请参阅图3，该通信网络包括主机、交换设备以及服务器。主机、交换设备和服务器的数量可以是一个或多个。交换设备可以为交换机或桥接设备。交换机是用于转发光信号或电信号的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路或光信号通路。

主机可以是移动终端(包括但不限于笔记本、手机、平板、掌上电脑、POS机、MP3、导航仪)、固定终端(包括但不限于台式机、打印机、传真机、数投、数字电视)或无线接入终端等设备。

服务器是提供计算服务的设备。在网络环境下，根据服务器提供的服务类型不同，分为文件服务器，数据库服务器，应用程序服务器，WEB服务器等。

本发明提供的应用于图3所示通信网络的流量控制方法，其核心思想是通过反压帧，将网络中引起拥塞的主要数据流延迟发送，从而解决拥塞问题。由于仅针对关键流，没有传输关键流的网络设备不受影响，仍然可以正常发送报文，因此能够有效降低拥塞扩散。

首先对交换设备间的流量控制方法进行介绍，请参阅图4，本发明提供的流量控制方法的一个实施例包括：

步骤401、第一交换设备确定接收的报文所属的数据流，统计每个数据流的流量。

本实施例中，交换设备可以基于一个或多个流属性的属性值确定接收的报文所属的数据流，流属性包括源因特网协议(英文：Internet Protocol，简称：IP)地址、目的IP地址、协议号、源端口号、目的端口号及报文优先级等。基于确定数据流的流属性，第一交换设备创建流表，分别统计各数据流的流量。确定数据流的方法具体可参阅以下实施例：

在一个可选实施例中，第一交换设备根据源IP地址和报文优先级的取值确定不同的数据流。对于每个数据流，其包括的报文的源IP地址和报文优先级均相同。在另一个可选实施例中，第一交换设备根据源IP地址、目的IP地址和报文优先级的取值确定不同的数据流。在另一个可选实施例中，第一交换设备根据源IP地址、目的IP地址、协议号、源端口号和目的端口号确定不同的数据流。在另一个可选实施例中，第一交换设备根据源IP地址和目的IP地址确定不同的数据流。

步骤402、第一交换设备在检测到拥塞时，根据预设条件从多个数据流中确定关键流。

具体的，当检测到第一交换设备的发送队列中的报文数据量超过第二预设阈值时，可确定第一交换设备发生拥塞。该发送队列可以是指第一交换设备的某个端口的发送队列。第一交换设备根据预设条件从多个数据流中确定关键流可以通过多种方式实现，具体请参阅以下实施例：

在一个可选实施例中，第一交换设备分别统计在配置时长内通过发送队列发送的多个数据流中每个数据流的流量，并将所述多个数据流中流量大于预设流量阈值的数据流作为所述关键流。具体的，在交换设备中设置有流表，所述流表包括每个数据流对应的流表项，每个流表项用于记录交换设备在配置时长内发送的属于该流表项对应的数据流的报文的字节数。交换设备根据所述流表对在配置时长内发送的每个数据流的字节数进行统计，若配置时长内发送的第i个数据流的字节数超过预设流量阈值，则表明第i个数据流为大数据流，容易引起拥塞，确定该数据流为关键流。若配置时长内发送的某个数据流的字节数不超过该预设流量阈值，则表明该数据流不容易引起拥塞，确定其不是关键流，以上方法也称为大象流检测方法。预设流量阈值用来衡量数据流是否为关键流，其取值可以根据交换设备的发送能力来设定。

在另一个可选实施例中，交换设备在检测到某个发送队列发生拥塞时，分别统计该发送队列中每个数据流的数据量，并将数据量最多的数据流作为所述关键流；其中，所述数据量用字节数表示。具体的，在交换设备中设置有流表，所述流表包括每个数据流对应的流表项，所述流表项记录所述数据流对应的队列，以及进入所述队列的字节数。交换设备在将报文调度到发送队列之前，先查找所述流表，如果能查到所述报文所属的数据流对应的流表项，则在该流表项记录的字节数上加上所述报文的字节数。如果查不到所述报文所属的数据流对应的流表项，说明所述报文所属的数据流不在任何一个发送队列中，交换设备在该流表中为该报文所属的数据流创建流表项，将所述报文的字节数记录在所述流表项中。当所述报文离开发送队列时，从所述报文所属的数据流的流表项中记录的字节数中减去所述报文的字节数。如果某个流表项中记录的字节数为0，将该流表项设置为无效，释放该流表项。预设数据量用来衡量数据流是否为关键流，其取值可以根据发送队列的数据总容量以及拥塞比例确定，例如，预设数据量＝发送队列的数据总容量×拥塞比例，拥塞比例可以为大于50％且小于100％的任意一个百分比。

步骤403、第一交换设备生成包括所述关键流的流属性值的反压消息。流属性值为关键流的多项流属性的属性值。反压消息可以是反压帧。

需要说明的是，若存在多个关键流，则第一交换设备可以仅根据流量最大的关键流的流属性值，生成反压消息。这样首先对流量最大的关键流进行反压，能够暂停发送流量最大的关键流。如果第一交换设备仍然处于拥塞状态，那么第一交换设备根据剩余关键流中流量最大的关键流的流属性，生成另一反压消息，继续对剩余关键流进行反压，直至第一交换设备的拥塞缓解。

举例来说，本发明的反压帧包括的部分字段可以如下表所示：

循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，简称CRC)。

步骤404、第一交换设备将反压消息发送给第二交换设备。

其中第二交换设备为对于所述第一交换设备来说，所述关键流的上游设备。

步骤405、第二交换设备根据反压消息包括的流属性值确定多个数据流中的关键流，暂停向第一交换设备发送所述关键流。

具体的，关键流的上游设备为与第一交换设备相连的第二交换设备。反压消息用于指示第二交换设备暂停发送关键流，能够有效缓解拥塞以及避免丢包。其中反压消息不影响第二交换设备发送除关键流之外的其他数据流。因此本发明实施例能够对数据流的全部或部分进行准确控制，相比于现有技术，本发明实施例对流量的控制更为精确，也更灵活。

可以理解的是，步骤401至步骤405为第一交换设备与第二交换设备的反压流程。第二交换设备拥塞时，可继续向关键流的上游设备发送暂停帧，其他交换设备可依此类推。可见，本发明实施例可以解决拥塞问题和保持不丢包，并且能够有效降低拥塞扩散程度。

步骤406、当所述关键流对应的发送队列中报文的数据量不超过第一预设阈值时，第一交换设备生成取消反压消息。第一预设阈值小于或等于第二预设阈值。当所述关键流对应的发送队列中报文的数据量不超过第一预设阈值时，表明所述发送队列处于不拥塞状态，具有继续发送更多数据的能力，此时可触发步骤407。

步骤407、第一交换设备将取消反压消息发送给第二交换设备。

步骤408、第二交换设备向第一交换设备发送所述关键流。

具体的，当第二交换设备从第一交换设备收到取消反压消息时，确定满足预设的取消反压条件，向第一交换设备发送关键流。或者，第二交换设备从收到反压消息时启动定时器；当定时器的计时时长不小于预设时长时，向第一交换设备发送关键流。

本实施例中，步骤406至步骤408为取消反压流程。在暂停发送关键流一段时间后，在第一交换设备处于不拥塞状态时，第二交换设备能够继续向第一交换设备发送关键流，第二交换设备可向关键流的上游设备发送取消反压帧，其他交换设备可依此类推。

本发明提供的交换设备还可以为关键流创建关键流虚通道，以调度关键流。请参阅图5，本发明提供的流量控制方法的另一个实施例包括：

步骤501、第一交换设备确定接收的报文所属的数据流，统计每个数据流的流量。

步骤502、第一交换设备在检测到拥塞时根据预设条件从多个数据流中确定关键流。步骤501至步骤502，与步骤401至步骤402相似。

步骤503、第一交换设备在根据预设条件从多个数据流中确定关键流后为关键流创建关键流虚通道，将属于关键流的后续报文或后续报文的缓存地址加入关键流虚通道，将另一数据流的后续报文加入所述另一数据流对应的发送队列，另一数据流为不同于关键流的其他数据流。后续报文为第一交换设备接收且未加入发送队列的报文。所述另一数据流对应的发送队列与所述关键流对应的发送队列可以相同也可以不同。

本实施例中，交换设备为关键流创建关键流虚通道，其是指存储关键流报文地址的虚通道。关键流虚通道存储的是报文地址，报文仍然存放在交换设备的缓冲区(buffer)中，如图6所示。关键流虚通道可以通过以下方式实现：第一种方式如图7所示，在关键流虚通道中只存放第一个进入该关键流虚通道的报文地址和关键流虚通道中报文的字节数的统计结果，后续报文的报文地址通过报文的指针相连。第二种方式如图8所示，关键流虚通道的每个位置都存放一个报文地址，并且对关键流虚通道中报文的字节数进行统计。

当确定关键流之后，第一交换设备对后续报文进行调度。如果报文属于关键流，那么将该报文进行数据面处理(如查表、封装等操作)之后，再将该报文的报文地址加入关键流虚通道，或者，将该报文的报文地址直接加入关键流虚通道。如果报文不属于关键流，那么将该报文进行数据面处理之后，加入端口发送队列。

步骤504、当关键流虚通道对应缓冲区中的报文数据量超过第一预设门限时，表明关键流虚通道对应的缓冲区难以容纳更多报文，确定满足预设反压条件，第一交换设备生成包括所述关键流的流属性值的反压消息。流属性值为关键流的多项流属性的属性值。反压消息可以是反压帧。关键流虚通道除了存储关键流报文的报文地址之外，还要预留头部空间(headroom)接收来自关键流的上游设备的in-flight报文，in-flight报文表示从该关键流反压帧发送到上游设备收到并起作用时间内的后续报文。

步骤505、第一交换设备将反压消息发送给第二交换设备。其中，步骤505与步骤404相似。

步骤506、第二交换设备根据反压消息包括的流属性值确定多个数据流中的关键流，暂停向第一交换设备发送所述关键流。

在一个可选实施例中，第二交换设备确定关键流后，为关键流创建关键流虚通道，将属于关键流的后续报文或后续报文的缓存地址加入第二交换设备的关键流虚通道，将另一数据流的后续报文加入该另一数据流对应的发送队列。另一数据流是指不同于关键流的其他数据流。

步骤507、当检测到关键流虚通道对应的缓冲区中报文的数据量不超过第二预设门限时，第一交换设备生成取消反压消息。

具体的，当关键流对应的发送队列中报文数据量不超过第一预设阈值时，表明第一交换设备处于不拥塞状态，第一交换设备根据关键流虚通道的报文地址从关键流对应的缓冲区提取报文，将提取的报文加入发送队列，第二预设阈值不小于第一预设阈值。当检测到关键流虚通道对应的缓冲区中的报文数据量不超过第二预设门限时，表明关键流虚通道对应的缓冲区可以容纳更多报文，确定满足预设取消反压条件，第一交换设备生成取消反压消息。

步骤508、第一交换设备向第二交换设备发送取消反压消息。

步骤509、第二交换设备向第一交换设备发送所述关键流。

具体的，当第二交换设备接收到第一交换设备发送的取消反压消息时，确定满足预设的取消反压条件，第二交换设备根据关键流虚通道中的报文地址从缓冲区提取报文，将提取的报文加入发送队列。或者，第二交换设备从收到反压消息时启动定时器；当定时器的计时时长不小于预设时长时，第二交换设备根据关键流虚通道中的报文地址从关键流对应的缓冲区提取关键流的报文，将提取的关键流的报文加入发送队列。

以上对交换设备间的流量控制方法进行了介绍，下面对交换设备与服务器间的流量控制方法进行介绍。请参阅图9，本发明提供的流量控制方法的另一个实施例包括：

步骤901、第一交换设备确定接收的报文所属的数据流，统计每个数据流的流量；

步骤902、第一交换设备在检测到拥塞时根据预设条件从多个数据流中确定关键流。

步骤903、第一交换设备生成包括所述关键流的流属性值的反压消息。流属性值为关键流的多项流属性的属性值。反压消息可以是反压帧。步骤901至步骤903，与步骤401至步骤403相似。

步骤904、第一交换设备将反压消息发送给服务器。反压消息用于指示服务器暂停发送关键流，其中反压消息不影响服务器发送除关键流之外的其他数据流。

其中，关键流的上游设备为与第一交换设备相连的服务器。在一个可选实施例中，第一交换设备将图4实施例中的反压帧转换成标准PFC的PAUSE帧，发送给服务器，通过这种方式，服务器网卡不需要支持本发明的反压帧也能达到触发反压流程。

步骤905、服务器根据流属性值确定多个数据流中的关键流，暂停向第一交换设备发送所述关键流。

本实施例中，服务器接收反压消息后，可在应用层对关键流报文进行调度。调度方法可以是暂停发送关键流报文，也可以是降低关键流报文的发送速率。

步骤906、当所述关键流对应的发送队列中报文的数据量不超过第一预设阈值时，第一交换设备生成取消反压消息。当所述关键流对应的发送队列中报文的数据量不超过第一预设阈值时，表明所述发送队列处于不拥塞状态，具有继续发送更多数据的能力，第一交换设备生成取消反压消息，触发步骤907。

步骤907、第一交换设备将取消反压消息发送给服务器。

步骤908、服务器向第一交换设备发送所述关键流。

具体的，当服务器从第一交换设备收到取消反压消息时，确定满足预设的取消反压条件，向第一交换设备发送关键流。或者，服务器从收到反压消息时启动定时器；当定时器的计时时长不小于预设时长时，确定满足预设取消反压条件，向第一交换设备发送关键流。

本发明提供的交换设备还可以为关键流创建关键流虚通道，以调度关键流。请参阅图10，本发明提供的流量控制方法的另一个实施例包括：

步骤1001、第一交换设备确定接收的报文所属的数据流，统计每个数据流的流量。

步骤1002、第一交换设备在检测到拥塞时根据预设条件从多个数据流中确定关键流。

步骤1003、第一交换设备在根据预设条件从多个数据流中确定关键流后，为关键流创建关键流虚通道，将属于关键流的后续报文或后续报文的缓存地址加入关键流虚通道，将另一数据流的后续报文加入所述另一数据流对应的发送队列。另一数据流为不同于关键流的其他数据流。后续报文为第一交换设备接收且未加入发送队列的报文。

步骤1004、当关键流虚通道对应缓冲区中的报文数据量超过第一预设门限时，第一交换设备生成包括所述关键流的流属性值的反压消息。流属性值为关键流的多项流属性的属性值。反压消息可以是反压帧。步骤1001至步骤1004，与步骤501至步骤504相似。

步骤1005、第一交换设备将反压消息发送给服务器。其中，关键流的上游设备为与第一交换设备相连的服务器。在一个可选实施例中，第一交换设备将图4所示实施例中的反压帧转换成标准PFC的PAUSE帧，发送给服务器，通过这种方式，服务器网卡不需要支持本发明的反压帧也能触发反压流程。

步骤1006、服务器根据反压消息包括的流属性值确定多个数据流中的关键流，暂停向第一交换设备发送所述关键流。

具体的，服务器收到反压帧后，在应用层对关键流报文进行调度。调度方法可以是暂停发送关键流，也可以是降低关键流报文的发送速率。

步骤1007、当检测到关键流虚通道对应的缓冲区中报文数据量不超过第二预设门限时，第一交换设备生成取消反压消息。步骤1007与步骤507相似。

步骤1008、第一交换设备向服务器发送取消反压消息。

步骤1009、服务器向第一交换设备发送所述关键流。

步骤1008至步骤1009，与步骤907至步骤908相似。

可以理解的是，本发明实施例所描述的发送关键流是指发送属于关键流的报文。

为便于理解，下面以一个具体应用场景对本发明提供的流量控制方法进行介绍：

交换机A有4个端口：端口1、端口2、端口3和端口4，每个端口设有发送队列。创建流表，流表属性为源IP地址、目的IP地址以及优先级，并保存队列号。配置时长以1ms为例。统计配置时长(如1ms)内发送的数据量，计算每条流的流量。

请参阅图11，下面介绍从一个发送队列中选取关键流的两种方式：

方式1：当交换机A的端口3的发送队列中报文字节数超过预设阈值时，表明端口3拥塞，此时队列的流包括流1，流2，…，流n。如果第i个流的流量超过预设流量阈值，则第i个流为关键流。

方式2：当交换机A的端口3的发送队列中报文字节数超过预设阈值时，此时队列的流包括流1，流2，…，流n。如果队列中第i个流的字节数最多，则第i个流为关键流。

交换机A将缓冲区中的第i个流的报文地址不加入发送队列，而是加入关键流虚通道，其他流的报文继续加入端口3的发送队列。

当关键流虚通道对应缓冲区中报文的数据量超过预设门限时，交换机A根据路由表查询关键流的上游设备，以交换机B为例。交换机A向交换机B发送反压帧，反压帧包括有源目IP地址对和优先级，源目IP地址对以x.x.x.3和x.x.x.100为例，优先级以3为例。

如图12所示，交换机B接收反压帧之后，根据反压帧包括的源目IP地址对(即x.x.x.3和x.x.x.100)和优先级(即3)，确定源IP地址为x.x.x.3、目的IP地址为x.x.x.100和优先级为3的流属于关键流，将关键流的后续报文的报文地址加入交换机B的关键流虚通道。如果交换机B的关键流虚通道对应缓冲区中报文字节数超过预设阈值，则继续向关键流的上游设备发送反压帧。

如图13所示，如果交换机A中端口3的发送队列的报文字节数小于预设阈值，表明端口3恢复正常，那么根据关键流虚通道对应的缓冲区取出报文加入端口3的发送队列。

当关键流虚通道中报文字节数低于预设门限时，交换机A可以向交换机B发送取消反压帧，交换机B接收取消反压帧之后，从关键流虚通道对应的缓冲区取出报文加入交换机B的发送队列。

在现有技术中，反压帧会发送给发送队列中报文的全部发送端，例如交换机B、交换机C和交换机D，交换机B、交换机C和交换机D接收反压帧后，会暂停对应的优先级队列。从以上举例可见，本发明仅将反压帧发送给交换机B，交换机B接收反压帧后，仅对关键流进行暂停，不属于关键流的报文仍然正常发送。这样相当于在网络中将大数据流延迟发送，将小数据流正常发送，因此本发明在实现缓解拥塞以及不丢包的基础上，不仅可以降低拥塞扩散，还可以解决头部拥塞问题。并且，由于小数据流对时延敏感，本发明正常发送小数据流，其时延不受影响。

以上对流量控制方法进行了介绍，下面对实现流量控制方法的交换设备进行介绍。

请参阅图14，本发明提供一种交换设备1400，可以实现图4、图5、图9或图10所示实施例中第一交换设备的功能。交换设备1400的一个实施例包括：

确定模块1401，用于在检测到拥塞时根据预设条件从多个数据流中确定关键流；

第一生成模块1402，用于生成包括所述关键流的流属性值的反压消息；

发送模块1403，用于将反压消息发送给关键流的上游设备，反压消息用于指示关键流的上游设备暂停发送关键流，关键流的上游设备与第一交换设备相连，其中反压消息不影响关键流的上游设备发送除关键流之外的其他数据流。

在另一个可选实施例中，如图15所示，交换设备1400还包括：调度模块1501，用于在第一生成模块1402生成包括所述关键流的流属性值的反压消息之前为关键流创建关键流虚通道，将属于关键流的后续报文或后续报文的缓存地址加入关键流虚通道，将另一数据流的后续报文加入所述另一数据流对应的发送队列。

进一步的，在另一个可选实施例中，调度模块1501还用于当关键流对应的发送队列中报文数据量不超过第一预设阈值时，从关键流虚通道对应的缓冲区提取关键流的报文，将提取的报文加入发送队列。

在另一个可选实施例中，第一生成模块1402具体用于当关键流虚通道对应的缓冲区中报文数据量超过第一预设门限时，生成包括所述关键流的流属性值的反压消息。

进一步的，如图16所示，在另一个可选实施例中，交换设备1400还包括：第二生成模块1601，用于当调度模块1501确定关键流虚通道对应的缓冲区中报文数据量不超过第二预设门限时，生成取消反压消息；

发送模块1403，还用于将取消反压消息发送给第二交换设备，第二预设门限小于或等于第一预设门限。

在另一个可选实施例中，确定模块1401具体用于在检测到发送队列中报文数据量超过第二预设阈值时，将多个数据流中流量大于所述预设流量阈值的数据流作为关键流；或，具体用于在检测到发送队列发生拥塞时，确定所述发送队列中每个数据流的数据量，将数据量最多的数据流作为所述关键流。

请参阅图17，本发明提供另一种交换设备1700，可以实现图4或图5所示实施例中第二交换设备的功能。交换设备1700的一个实施例包括：

接收模块1701，用于接收第一交换设备发送的反压消息，反压消息包括流属性值；

确定模块1702，用于根据流属性值确定多个数据流中的关键流；

发送模块1703，用于暂停向第一交换设备发送关键流。

在另一个可选实施例中，请参阅图18，交换设备1700还包括：调度模块1801，用于为关键流创建关键流虚通道，将属于关键流的后续报文或后续报文的缓存地址加入关键流虚通道，将不属于关键流的后续报文加入发送队列，后续报文为所述第二交换设备接收且未加入所述发送队列的报文；

调度模块1801，还用于当检测信息满足预设取消反压条件时，从关键流虚通道对应的缓冲区提取关键流的报文，将提取的所述报文加入发送队列。

在另一个可选实施例中，如图19所示，交换设备1700还包括：

计时模块1901，用于根据所述反压消息启动定时器；

调度模块1801具体用于当定时器的计时时长不小于预设时长时，从关键流虚通道对应的缓冲区提取关键流的报文。

在另一个可选实施例中，调度模块1801具体用于当接收模块1701接收第一交换设备发送的取消反压消息时，从关键流虚通道对应的缓冲区提取关键流的报文。

请参阅图20，本发明提供一种交换设备2000。本发明提供的交换设备2000的一个实施例包括：一个或多个网络接口2001、一个或多个处理器2002以及一个或多个存储器2003。网络接口2001、处理器2002和存储器2003通过总线相互连接通信。

其中，处理器2002可以包括中央处理器(英文：central processing unit，简称CPU)、网络处理器(英文：network processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(英文：digital signal processor，简称DSP)、专用集成电路(英文：application-specificintegrated circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(英文：field－programmable gatearray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件等。

存储器2003可以包括随机存取存储器(英文：random access memory，简称RAM)，只读存储器(英文：read-only memory，简称：ROM)也可能包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory，简称NVM)，例如至少一个磁盘存储器。

具体的，存储器2003用于存储数据以及操作指令。通过调用存储器2003存储的操作指令，处理器2002可以执行图4、图5、图9或图10所示实施例或可选实施例中的第一交换设备所执行的方法，也可执行图4或图5所示实施例或可选实施例中第二交换设备所执行的方法。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (18)

1.一种流量控制方法，其特征在于，包括：

第一交换设备在检测到拥塞时根据预设条件从多个数据流中确定关键流；

所述第一交换设备为所述关键流创建关键流虚通道，将属于所述关键流的后续报文或所述后续报文的缓存地址加入所述关键流虚通道，将另一数据流的后续报文加入所述另一数据流对应的发送队列；

所述第一交换设备生成包括所述关键流的流属性值的反压消息；

所述第一交换设备将所述反压消息发送给所述关键流的上游设备，所述反压消息用于指示所述关键流的上游设备暂停发送所述关键流，所述关键流的上游设备与所述第一交换设备相连，其中所述反压消息不影响所述关键流的上游设备发送除所述关键流之外的其他数据流。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述关键流对应的发送队列中的报文数据量不超过第一预设阈值时，所述第一交换设备从所述关键流虚通道对应的缓冲区提取所述关键流的报文，将提取的所述报文加入所述发送队列。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成包括所述关键流的流属性值的反压消息包括：

当所述关键流虚通道对应的缓冲区中报文数据量超过第一预设门限时，第一交换设备生成包括所述关键流的流属性值的反压消息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述关键流的上游设备为与第一交换设备相连的第二交换设备；

所述方法还包括：当所述关键流虚通道对应的缓冲区中的报文数据量不超过第二预设门限时，第一交换设备生成取消反压消息，将所述取消反压消息发送给所述第二交换设备，所述第二预设门限小于或等于所述第一预设门限。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设条件为预设流量阈值，所述根据预设条件从多个数据流中确定关键流包括：

所述第一交换设备在检测到发送队列中的报文数据量超过第二预设阈值时，将所述多个数据流中流量大于所述预设流量阈值的数据流作为所述关键流，所述第一预设阈值小于或等于所述第二预设阈值；

或所述第一交换设备在检测到发送队列发生拥塞时，确定所述发送队列中每个数据流的数据量，将数据量最多的数据流作为所述关键流。

6.一种流量控制方法，其特征在于，包括：

第二交换设备接收第一交换设备发送的反压消息，所述反压消息包括流属性值；

所述第二交换设备根据所述流属性值确定多个数据流中的关键流；

所述第二交换设备为所述关键流创建关键流虚通道，将属于所述关键流的后续报文或所述后续报文的缓存地址加入所述关键流虚通道，将不属于所述关键流的后续报文加入发送队列，后续报文为所述第二交换设备接收且未加入所述发送队列的报文；

所述第二交换设备暂停向所述第一交换设备发送所述关键流。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当满足预设取消反压条件时，所述第二交换设备从所述关键流虚通道对应的缓冲区提取所述关键流的报文，将提取的所述报文加入所述发送队列。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，第二交换设备接收第一交换设备发送的反压消息后，所述方法还包括：

所述第二交换设备根据所述反压消息启动定时器；

所述当满足预设取消反压条件时，所述第二交换设备从所述关键流虚通道对应的缓冲区提取所述关键流的报文包括：

当所述定时器的计时时长不小于预设时长时，所述第二交换设备从所述关键流虚通道对应的缓冲区提取所述关键流的报文。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当满足预设取消反压条件时，所述第二交换设备从所述关键流虚通道对应的缓冲区提取所述关键流的报文包括：

当所述第二交换设备接收到所述第一交换设备发送的取消反压消息时，所述第二交换设备从所述关键流虚通道对应的缓冲区提取所述关键流的报文。

10.一种交换设备，其特征在于，所述交换设备作为第一交换设备，所述交换设备包括：

确定模块，用于在检测到拥塞时根据预设条件从多个数据流中确定关键流；

调度模块，用于为所述关键流创建关键流虚通道，将属于所述关键流的后续报文或所述后续报文的缓存地址加入所述关键流虚通道，将另一数据流的后续报文加入所述另一数据流对应的发送队列；

第一生成模块，用于生成包括所述关键流的流属性值的反压消息；

发送模块，用于将所述反压消息发送给所述关键流的上游设备，所述反压消息用于指示所述关键流的上游设备暂停发送所述关键流，所述关键流的上游设备与所述第一交换设备相连，其中所述反压消息不影响所述关键流的上游设备发送除所述关键流之外的其他数据流。

11.根据权利要求10所述的交换设备，其特征在于，所述调度模块还用于当所述关键流对应的发送队列中报文数据量不超过第一预设阈值时，从所述关键流虚通道对应的缓冲区提取所述关键流的报文，将提取的所述报文加入所述发送队列。

12.根据权利要求10所述的交换设备，其特征在于，所述第一生成模块具体用于当所述关键流虚通道对应的缓冲区中报文数据量超过第一预设门限时，生成包括所述关键流的流属性值的反压消息。

13.根据权利要求12所述的交换设备，其特征在于，所述关键流的上游设备为与第一交换设备相连的第二交换设备；

所述交换设备还包括：第二生成模块，用于当所述关键流虚通道对应的缓冲区中的报文数据量不超过第二预设门限时，生成取消反压消息；

所述发送模块，还用于将所述取消反压消息发送给所述第二交换设备，所述第二预设门限小于或等于所述第一预设门限。

14.根据权利要求11所述的交换设备，其特征在于，

所述预设条件为预设流量阈值；

所述确定模块具体用于在检测到发送队列中报文数据量超过第二预设阈值时，将多个数据流中流量大于所述预设流量阈值的数据流作为关键流，所述第一预设阈值小于或等于所述第二预设阈值；

或，具体用于在检测到发送队列发生拥塞时，确定所述发送队列中每个数据流的数据量，将数据量最多的数据流作为所述关键流。

15.一种交换设备，其特征在于，所述交换设备作为第二交换设备，所述交换设备包括：

接收模块，用于接收第一交换设备发送的反压消息，所述反压消息包括流属性值；

处理模块，用于根据所述流属性值确定多个数据流中的关键流；

调度模块，用于为所述关键流创建关键流虚通道，将属于所述关键流的后续报文或所述后续报文的缓存地址加入所述关键流虚通道，将不属于所述关键流的后续报文加入发送队列，所述后续报文为所述第二交换设备接收且未加入所述发送队列的报文；

发送模块，用于暂停向所述第一交换设备发送所述关键流。

16.根据权利要求15所述的交换设备，其特征在于，

所述调度模块，还用于当检测信息满足预设取消反压条件时，从所述关键流虚通道对应的缓冲区提取所述关键流的报文，将提取的所述报文加入所述发送队列。

17.根据权利要求16所述的交换设备，其特征在于，所述交换设备还包括：

计时模块，用于根据所述反压消息启动定时器；

所述调度模块具体用于当所述定时器的计时时长不小于预设时长时，从所述关键流虚通道对应的缓冲区提取所述关键流的报文。

18.根据权利要求16所述的交换设备，其特征在于，所述调度模块具体用于当所述接收模块接收到所述第一交换设备发送的取消反压消息时，从所述关键流虚通道对应的缓冲区提取所述关键流的报文。

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