CN109347761B - 一种流量转发控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种流量转发控制方法及装置，该方法包括：当检测到第一端口的第一优先级队列发生拥塞时，确定在所述第一端口学习的所述第一优先级的第一媒体访问控制MAC地址；向所述目标交换设备的上一跳设备发送携带所述第一优先级与所述第一MAC地址的对应关系的第一暂停帧，以使所述上一跳设备对所述第一优先级队列的目的MAC地址为所述第一MAC地址的流量进行抑制。应用本发明实施例可以降低未发生拥塞的流量被抑制的概率，提高网络带宽利用率。

Description

一种流量转发控制方法及装置
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种流量转发控制方法及装置。
背景技术
大数据分析、人工智能、IoT(Internet of things，物联网)等业务持续增长，集中式存储及分布式存储增长以及云数据库的普及等原因，使得业务应用需要有越来越多的数据通过网络获取，数据中心网络交换的速度和性能对业务影响越来越大。随着RoCE(RDMA(Remote Direct Memory Access，远程直接数据存取)over Converged Ethernet，基于融合以太网的RDMA)技术的诞生，使得各数据中心能够以相对低廉的成本拥有接近infiniband(一种无限带宽技术)网络的高吞吐和低延时，同时也对交换网络提出了更高的要求。
依托于RDMA技术的RoCE，在实现低延时的同时，也大大提高了数据重传的成本。因为RoCE数据转发过程中，任意一个报文的丢失都会造成大段数据的重传，严重影响传输性能。所以，RoCE数据转发要求构建在“无损以太网”上，即该交换网络不允许出现任何拥塞丢包。
实现“无损以太网”需求的常用技术方案之一便是PFC(Priority-based FlowControl，基于优先级的流量控制)。PFC是基于不同优先级的队列进行反压，其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优先级(或称优先级队列)，在逐跳转发时，当某一出端口的某一优先级队列拥塞时，建立反馈机制，通过pause(暂停)帧通知上一跳设备暂停发送本优先级报文，实现不丢包机制。
然而实践发现，PFC虽然实现了基于端口和优先级队列的流量反压机制，但是无法将实际造成拥塞的流量细分出来进行反压，可能使得相同端口和优先级队列的未导致拥塞的业务流量也被反压。
以图1所示场景为例，交换设备的P1端口分别接收第一种业务和第二种业务的数据报文，其中第一种业务的数据报文从P3端口转发出去，第二种业务的数据报文从P4端口转发出去。P2端口接收第二种业务的数据报文，且从P4端口转发出去。由于P1和P2端口接收到的第二种业务的报文的流量总和超过P4端口带宽，造成P4端口发生拥塞。于是交换设备会通过P1端口和P2端口向上一跳设备发送pause帧。若第一种业务和第二种业务属于相同优先级队列，则即使第一种业务的数据报文的流量不存在拥塞，依然会被抑制，造成第一种业务报文转发带宽的浪费。
发明内容
本发明提供一种流量转发控制方法及装置，以解决现有PFC实现方案中进行流量抑制时容易出现不存在拥塞的流量也被抑制的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种流量转发控制方法，应用于目标交换设备，该方法包括：
当检测到第一端口的第一优先级队列发生拥塞时，确定在所述第一端口学习的所述第一优先级的第一媒体访问控制MAC地址；
向所述目标交换设备的上一跳设备发送携带所述第一优先级与所述第一MAC地址的对应关系的第一暂停帧，以使所述上一跳设备对所述第一优先级队列的目的MAC地址为所述第一MAC地址的流量进行抑制。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种流量转发控制装置，应用于目标交换设备，该装置包括：检测单元、确定单元以及发送单元；其中：
所述确定单元，用于当所述检测单元检测到第一端口的第一优先级队列发生拥塞时，确定在所述第一端口学习的所述第一优先级的第一媒体访问控制MAC地址；
所述发送单元，用于向所述目标交换设备的上一跳设备发送携带所述第一优先级与所述第一MAC地址的对应关系的第一暂停帧，以使所述上一跳设备对所述第一优先级队列的目的MAC地址为所述第一MAC地址的流量进行抑制。
应用本发明公开的技术方案，通过在目标交换设备的第一端口的第一优先级队列发生拥塞时，确定目标交换设备在第一端口学习的第一优先级的第一MAC地址，并向目标交换设备的上一跳设备发送携带第一优先级与第一MAC地址的对应关系的第一暂停帧，从而，目标交换设备的上一跳设备可以对第一优先级队列的目标MAC地址为第一MAC地址的流量进行抑制，实现基于端口+优先级队列+MAC地址的流量抑制，降低了未发生拥塞的流量被抑制的概率，提高了网络带宽利用率。
附图说明
图1是一种流量转发组网的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种流量转发控制方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种具体应用场景的架构示意图；
图4A和4B是本发明实施例提供的优先级MAC地址字段的示意图；
图5A和5B是本发明实施例提供的流量转发示意图；
图6是本发明实施例提供的一种流量转发控制装置的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的另一种流量转发控制装置的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种流量转发控制装置的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的一种流量转发控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。
请参见图2，为本发明实施例提供的一种流量转发控制方法的流程示意图，其中，该流量转发控制方法应用于支持PFC的组网中的任一交换设备(本文中称为目标交换设备)，如图2所示，该流量转发控制方法可以包括以下步骤：
步骤201、当检测到第一端口的第一优先级队列发生拥塞时，确定在第一端口学习的第一优先级的第一MAC地址。
本发明实施例中，第一端口并不特指某一固定的端口，而是可以指代交换机上的任一用于报文转发的端口；目标队列也并不特指某一固定的队列，而是可以指代目标端口的任一优先级的队列，本发明实施例后续不再复述。
本发明实施例中，当目标交换设备检测到第一端口的第一优先级队列发生拥塞时，目标交换设备可以确定在该第一端口学习的第一优先级的MAC(Media AccessControl，媒体访问控制)地址(本文中称为第一MAC地址)。
为了实现上述目的，在本发明实施例中，目标交换设备进行MAC地址学习时，还可以学习各MAC地址的优先级(触发MAC地址学习的报文中携带的优先级)。
在本发明其中一个实施例中，上述确定在第一端口学习的第一优先级的第一MAC地址之前，还可以包括：
维护在本地各端口学习的各优先级的MAC地址。
相应地，上述确定在第一端口学习的第一优先级的第一MAC地址，可以包括：
根据第一出端口以及第一优先级，查询在本地各端口学习的各优先级的MAC地址，以确定在第一出端口学习的第一优先级的第一MAC地址。
在该实施例中，目标交换设备可以维护在本地各端口学习的各优先级的MAC地址。
其中，目标交换设备为在本地各端口学习的各优先级的MAC地址可以通过对普通MAC地址表进行扩展实现，或，独立于普通MAC地址表进行维护。
例如，目标交换设备维护的本地端口学习的各优先级的MAC地址可以如表1所示：
表1
MAC地址 端口 优先级
MAC a1 Port1 Pri1
… … …
MAC an Port1 Pri1
MAC b1 Port1 Pri2
… … …
MAC bn Port1 Pri2
… … …
MAC c1 Port2 Pri1
… … …
MAC cn Port2 Pri1
… … …
需要说明的是，在本发明实施例中，表1所示的MAC地址表除了可以包括上述信息之外，还可以包括VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)ID(标识)、状态(State)等信息，对此，本发明不做限定。
在该实施例中，当目标交换设备确定第一端口的第一优先级发生拥塞时，目标交换设备可以通过查询表1所示MAC地址表，确定目标交换设备在第一端口学习的第一优先级的第一MAC地址。
步骤202、向目标交换设备的上一跳设备发送携带该第一优先级与第一MAC地址的对应关系的第一暂停帧，以使上一跳设备对第一优先级队列的目的MAC地址为第一MAC地址的流量进行抑制。
本发明实施例中，目标交换设备确定了在第一端口学习的第一优先级的第一MAC地址时，可以向目标交换设备的上一跳设备发送携带该第一优先级与第一MAC地址的对应关系的第一暂停帧。
其中，上述目标交换设备的上一跳设备是指目标交换设备以第一端口为出端口进行流量转发时的上一跳交换设备。
本发明实施例中，目标交换设备的上一跳设备接收到携带第一优先级与第一MAC地址的对应关系的第一pause帧时，可以对第一优先级队列的目的MAC地址为第一MAC地址的流量进行抑制，其具体实现可以在下文中结合具体实例进行说明，本发明实施例在此不做赘述。
可见，在图2所示方法流程中，通过在目标交换设备的第一端口的第一优先级队列发生拥塞时，确定目标交换设备在第一端口学习的第一优先级的第一MAC地址，并向目标交换设备的上一跳设备发送携带第一优先级与第一MAC地址的对应关系的第一暂停帧，从而，目标交换设备的上一跳设备可以对第一优先级队列的目标MAC地址为第一MAC地址的流量进行抑制，实现基于端口+优先级队列+MAC地址的流量抑制，降低了未发生拥塞的流量被抑制的概率，提高了网络带宽利用率。
进一步地，在本发明实施例中，为了兼容现有PFC实现方案，当目标交换设备发送携带有MAC地址的pause帧时，可以在该pause帧中携带一个用于指示pause帧中携带有MAC地址信息的标识字段，以使目标交换设备的上游设备在根据该pause帧中的该标识字段确定该pause帧中携带有MAC地址信息时，进行基于MAC地址的流量抑制。
相应地，在本发明其中一个实施例中，上述第一暂停帧中可以携带有用于指示该第一暂停帧中携带有MAC地址信息的标识字段(下文中称为目标标识字段)。
相应地，当目标交换设备的上游设备接收到第一暂停帧时，可以先判断该第一暂停帧中是否携带有目标标识字段；若是，则目标交换设备的上游设备可以获取该第一暂停帧中携带的第一优先级以及第一MAC地址的对应关系，并对第一优先级队列的目的MAC地址为第一MAC地址的流量进行抑制。
需要说明的是，在该实施例中，若目标交换设备的上游设备确定该第一暂停帧中未携带有上述目标标识字段时，目标交换设备的上游设备可以按照现有PFC实现方案进行处理，其具体实现在此不做赘述。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明实施例提供的技术方案，下面结合具体应用场景对本发明实施例提供的技术方案进行说明。
请参见图3，为本发明实施例提供的一种具体应用场景的架构示意图，如图3所示，在该应用场景中，交换机310通过端口311与交换机330的端口331连接，交换机320通过端口321与交换机330的端口332连接，交换机330通过端口331和332接收到的数据报文可以通过端口333和/或端口334向外转发。
基于图3所示应用场景，本发明实施例提供的流量转发控制方案实现流程如下：
交换机310、交换机320以及交换机330进行MAC地址学习时，记录各端口学习的各优先级的MAC地址，其具体格式可以如表1所示。
假设某一时刻，交换机330检测到端口334的优先级队列5(优先级为5)发生拥塞，则交换机330可以确定在端口334学习到的优先级5的MAC地址。
其中，假设交换机330维护的在各端口学习的MAC地址信息如表2所示：
表2
MAC地址 端口 优先级
… … …
MAC1 端口334 5
… … …
MAC n 端口334 5
… … …
交换机330通过查询表2所示的MAC地址信息表，可以确定在端口334学习到的优先级5的MAC地址包括MAC1～MAC n。
交换机330分别通过端口331和端口332向上游设备发送pause帧，该pause帧中携带有发生拥塞的优先级队列对应的MAC地址信息(该携带发生拥塞的优先级队列对应的MAC地址信息的字段可以称为优先级MAC地址字段)，且携带有用于指示该pause帧中携带有MAC地址信息的目标标识字段。
在该实施例的一种实施方式中，交换机330向上游设备发送的pause帧中携带的优先级MAC地址字段可以仅包括发生拥塞的优先级队列以及对应的MAC地址信息。
在该实施方式中，假设交换机330仅检测到端口334的优先级队列5发生拥塞，则交换机330向上游设备发送的pause帧中携带的优先级MAC地址字段的格式可以参见图4A。
如图4A所示，该优先级MAC地址字段可以为TLV(Type，Length，Value，类型长度值)字段，其可以包括优先级字段、MAC地址数目字段以及MAC地址表字段；其中，优先级字段标识优先级，MAC地址数目字段标识需要进行流量抑制的MAC地址的数目，MAC地址表字段标识需要进行流量抑制的MAC地址。
在该实施例中，优先级字段的值为0x05，MAC地址数目字段的值为n，MAC地址表字段的值分别为MAC1～MAC n。
在该实施例的另一种实施方式中，交换机330向上游设备发送的pause帧中携带的优先级MAC地址字段可以包括所有优先级队列以及对应的MAC地址信息。
其中，对于未发生拥塞的优先级队列，其对应的MAC地址信息可以为空。
假设交换机330仅检测到端口334的优先级队列5发生拥塞，则交换机330向上游设备发送的pause帧中携带的优先级MAC地址字段的格式可以参见图4B。
如图4B所示，该优先级MAC地址字段可以包括8个分段，分别对应优先级0～7，分别标识优先级0～7对应的需要进行流量抑制的MAC地址。其中，各分段的格式与图4A所示的优先级MAC地址字段的格式类似，可以包括优先级字段、MAC地址数目字段以及MAC地址表字段；其中，优先级字段标识优先级，MAC地址数目字段标识需要进行流量抑制的MAC地址的数目，MAC地址表字段标识需要进行流量抑制的MAC地址。
在该实施例中，对应优先级5的分段中MAC地址数目字段的值为n，MAC地址表字段的值分别为MAC1～MAC n；对于其它优先级的分段中MAC地址数目字段的值为0，MAC地址表字段为空。
以交换机310接收到pause帧的处理流程为例。
在该实施例中，交换机310接收到pause帧时，确定该pause帧中携带有目标标识字段，从而，交换机310可以从该pause帧中获取需要进行流量抑制的优先级(优先级5)以及对应的MAC地址信息(MAC1～MACn)，并对优先级队列5中目的MAC地址为MAC1～MACn的流量进行抑制。
其中，pause帧中还可以携带各优先级的抑制时间(其中，若抑制时间为0，则表明不需要进行流量抑制)，交换机310可以根据pause帧中携带的优先级5的抑制时间确定对优先级队列5中目的MAC地址为MAC1～MACn的流量进行抑制。
例如，假设pause帧中携带的优先级5的抑制时间为1ms，则交换机310可以停止发送优先级队列5中目的MAC地址为MAC1～MACn的流量1ms。
请参见图5A，假设交换机310通过端口311发送至交换机330的数据报文包括第一种业务和第二种业务的数据报文(均为优先级队列5的数据报文)，其中，第一种业务的数据报文的目的MAC地址属于MAC1～MACn范围，第二种业务的数据报文的目的MAC地址不属于MAC1～MACn，则交换机310接收到交换机330发送的pause帧时，可以对第一种业务的数据报文进行流量抑制(即在抑制时间内停止发送第一种业务的数据报文)，而不需要第二种业务的数据报文进行流量抑制，其示意图可以如图5B所示。
通过以上描述可以看出，在本发明实施例提供的技术方案中，通过在目标交换设备的第一端口的第一优先级队列发生拥塞时，确定目标交换设备在第一端口学习的第一优先级的第一MAC地址，并向目标交换设备的上一跳设备发送携带第一优先级与第一MAC地址的对应关系的第一暂停帧，从而，目标交换设备的上一跳设备可以对第一优先级队列的目标MAC地址为第一MAC地址的流量进行抑制，实现基于端口+优先级队列+MAC地址的流量抑制，降低了未发生拥塞的流量被抑制的概率，提高了网络带宽利用率。
请参见图6，为本发明实施例提供的一种流量转发控制装置的结构示意图，其中，该装置可以应用于上述方法实施例中的目标交换设备，如图6所示，该装置可以包括：检测单元610、确定单元620以及发送单元630；其中：
确定单元620，用于当检测单元610检测到第一端口的第一优先级队列发生拥塞时，确定在第一端口学习的第一优先级的第一MAC地址；
发送单元630，用于向目标交换设备的上一跳设备发送携带第一优先级与第一MAC地址的对应关系的第一暂停帧，以使上一跳设备对第一优先级队列的目的MAC地址为第一MAC地址的流量进行抑制。
请一并参见图7，为本发明实施例提供的另一种流量转发控制装置的结构示意图，如图7所示，在图6所示流量转发控制装置的基础上，图7所示流量转发控制装置还可以包括：维护单元640；其中：
维护单元640，用于维护在本地各端口学习的各优先级的MAC地址；
确定单元620，具体用于根据第一出端口以及第一优先级，查询在本地各端口学习的各优先级的MAC地址，以确定在第一出端口学习的第一优先级的第一MAC地址。
在可选实施例中，第一暂停帧中携带有用于指示第一暂停帧中携带有MAC地址信息的标识字段。
请一并参见图8，为本发明实施例提供的另一种流量转发控制装置的结构示意图，如图8所示，在图6所示流量转发控制装置的基础上，图8所示流量转发控制装置还可以包括：接收单元650、获取单元660以及控制单元670；其中：
获取单元660，还用于当接收单元650从第二端口接收到第二暂停帧时，获取第二暂停帧中携带的第二优先级以及第二优先级对应的第二MAC地址；其中，第二优先级为发生拥塞的队列的优先级；
控制单元670，用于对通过第二端口发送的第二优先级队列的目的MAC地址为第二MAC地址的流量进行抑制。
请一并参见图9，为本发明实施例提供的另一种流量转发控制装置的结构示意图，如图9所示，在图8所示流量转发控制装置的基础上，图9所示流量转发控制装置还可以包括：判断单元680；其中：
判断单元680，用于判断第二暂停帧中是否携带有用于指示第二暂停帧中携带有MAC地址信息的标识字段；
获取单元660，具体用于若第二暂停帧中携带有用于指示第二暂停帧中携带有MAC地址信息的标识字段，则获取第二暂停帧中携带的第二优先级以及第二优先级对应的第二MAC地址。
上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。
对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
由上述实施例可见，通过在目标交换设备的第一端口的第一优先级队列发生拥塞时，确定目标交换设备在第一端口学习的第一优先级的第一MAC地址，并向目标交换设备的上一跳设备发送携带第一优先级与第一MAC地址的对应关系的第一暂停帧，从而，目标交换设备的上一跳设备可以对第一优先级队列的目标MAC地址为第一MAC地址的流量进行抑制，实现基于端口+优先级队列+MAC地址的流量抑制，降低了未发生拥塞的流量被抑制的概率，提高了网络带宽利用率。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种流量转发控制方法，应用于目标交换设备，其特征在于，所述方法包括：
当检测到第一端口的第一优先级队列发生拥塞时，确定在所述第一端口学习的所述第一优先级的第一媒体访问控制MAC地址；
向所述目标交换设备的上一跳设备发送携带所述第一优先级与所述第一MAC地址的对应关系的第一暂停帧，以使所述上一跳设备对所述第一优先级队列的目的MAC地址为所述第一MAC地址的流量进行抑制；
所述确定在所述第一端口学习的所述第一优先级的第一MAC地址之前，还包括：
维护在本地各端口学习的各优先级的MAC地址；其中，MAC地址的优先级为触发MAC地址学习的报文中携带的优先级；
所述确定在所述第一端口学习的所述第一优先级的第一MAC地址，包括：
根据所述第一端口以及所述第一优先级，查询所述在本地各端口学习的各优先级的MAC地址，以确定在所述第一端口学习的所述第一优先级的第一MAC地址。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一暂停帧中携带有用于指示所述第一暂停帧中携带有MAC地址信息的标识字段。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当从第二端口接收到第二暂停帧时，获取所述第二暂停帧中携带的第二优先级以及所述第二优先级对应的第二MAC地址；其中，所述第二优先级为发生拥塞的队列的优先级；
对通过所述第二端口发送的第二优先级队列的目的MAC地址为所述第二MAC地址的流量进行抑制。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取所述第二暂停帧中携带的第二优先级以及所述第二优先级对应的第二MAC地址之前，还包括：
判断所述第二暂停帧中是否携带有用于指示所述第二暂停帧中携带有MAC地址信息的标识字段；
若是，则确定执行所述获取所述第二暂停帧中携带的第二优先级以及所述第二优先级对应的第二MAC地址的步骤。
5.一种流量转发控制装置，应用于目标交换设备，其特征在于，所述装置包括：检测单元、确定单元以及发送单元；其中：
所述确定单元，用于当所述检测单元检测到第一端口的第一优先级队列发生拥塞时，确定在所述第一端口学习的所述第一优先级的第一媒体访问控制MAC地址；
所述发送单元，用于向所述目标交换设备的上一跳设备发送携带所述第一优先级与所述第一MAC地址的对应关系的第一暂停帧，以使所述上一跳设备对所述第一优先级队列的目的MAC地址为所述第一MAC地址的流量进行抑制；
其中，所述装置还包括：维护单元；其中：
维护单元，用于维护在本地各端口学习的各优先级的MAC地址；其中，MAC地址的优先级为触发MAC地址学习的报文中携带的优先级；
所述确定单元，具体用于根据所述第一端口以及所述第一优先级，查询所述在本地各端口学习的各优先级的MAC地址，以确定在所述第一端口学习的所述第一优先级的第一MAC地址。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一暂停帧中携带有用于指示所述第一暂停帧中携带有MAC地址信息的标识字段。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：接收单元、获取单元以及控制单元；其中：
所述获取单元，还用于当所述接收单元从第二端口接收到第二暂停帧时，获取所述第二暂停帧中携带的第二优先级以及所述第二优先级对应的第二MAC地址；其中，所述第二优先级为发生拥塞的队列的优先级；
所述控制单元，用于对通过所述第二端口发送的第二优先级队列的目的MAC地址为所述第二MAC地址的流量进行抑制。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：判断单元；其中：
所述判断单元，用于判断所述第二暂停帧中是否携带有用于指示所述第二暂停帧中携带有MAC地址信息的标识字段；
所述获取单元，具体用于若第二暂停帧中携带有用于指示所述第二暂停帧中携带有MAC地址信息的标识字段，则获取所述第二暂停帧中携带的第二优先级以及所述第二优先级对应的第二MAC地址。
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