CN109792405B - 用于传输节点中共享缓冲器分配的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于控制分组交换网络中的共享缓冲器容量的方法（200），所述分组交换网络包括多个传输节点，每个节点包括可被分配到该传输节点的接口的共享缓冲器容量。所述方法包括获得所述网络内业务流的配置（210）。所述方法还包括，对于传输节点，在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟（220），以及使共享缓冲器容量的所确定的分配被应用在该传输节点中（230）。还公开的是分组交换网络中的设备（600、800）和传输节点（700、900）以及配置成实行分组交换网络和传输节点中的方法的计算机程序产品。
Description
技术领域
本公开涉及在包括多个传输节点的分组交换网络中以及在此类网络的传输节点中执行的方法。本公开也涉及设备并且涉及在计算机上被运行时配置成实行分组交换网络和传输节点中执行的方法的计算机程序产品。
背景技术
通信网络典型地包括多个传输节点，使得数据的分发遍及网络。此类网络中的分组交换涉及在传输节点的入口（Rx）和出口（Tx）接口的缓冲器的使用，所述传输节点可例如是IP路由器。缓冲器提供进入（incoming）和外出（outgoing）数据分组的临时存储，从而允许网络控制分组丢弃的速率以及数据报（datagram）传输的质量。当缓冲器容量对于在接口的具体分组队列被耗尽时，根据在接口所应用的排队策略，分组被丢弃。用来为传输节点提供缓冲器容量的物理存储器组件可能是昂贵的，意味着路由器供应商不具有提供过量的缓冲器容量的可能性。用于传输节点的典型总缓冲器容量可从少于一个MB到若干个GB之间变化，这取决于传输节点的性质。关于缓冲器容量的额外限制可由电路集成来施加，所述电路集成包含例如片上系统（SoC）架构，其中集成优点被管芯大小和工艺中的限制相抵，意味着整体缓冲器容量不能与系统吞吐量相称。
精确的缓冲器定尺寸；将针对预测的业务吞吐量和转发特性的缓冲器要求对照提供缓冲器容量的成本进行平衡仍然是正在进行的挑战。这对于要被安置到靠近通信网络的接入部分的传输节点来说尤其如此，那里业务可变性很大，因为进入的业务流展示着高级别的突发性（以间歇性突发为特性的业务，其中分组间间隔相比对于在突发之前或在突发之后到达的分组显著更短）。核心网络中的传输节点受益于由外围节点的缓冲动作所执行的流整形（flow shaping），并且因此一般处理展示极大减少的突发性的业务（与网络的接入部分附近的传输节点相比）。图1示出了为吸收不同大小和持续期的突发所要求的缓冲器容量，并且示出了取决于要被缓冲的业务的突发性而可能经历的缓冲器要求中的高度可变性。各个用户的确切行为以及并发用户的数量是增加缓冲器要求中不确定性的未知因素。
许多现有的IP路由器设法通过使用共享缓冲器容量来解决缓冲器定尺寸的问题，该容量可被分配到路由器的不同端口。将此共享的资源准确分配到各个入口和出口端口可以是静态的或者可以在由路由器在各个接口做出的测量的基础上动态地被决定。尽管此类共享缓冲器容量能提供各个接口缓冲器之上的性能优点，但是相对于分组丢失和整体传输质量改进路由器性能、并且减少与路由器缓冲相关联的成本仍然是对于进一步发展的优先考虑（priority）。
发明内容
本公开的一目的是提供消除或减少以上提及的挑战中至少一个或多个挑战的方法及设备。
根据本公开的第一方面，提供了一种用于控制包括多个传输节点的分组交换网络中的共享缓冲器容量的方法，每个节点包括可被分配到该传输节点的接口的共享缓冲器容量。所述方法包括获得所述网络内业务流的配置。所述方法还包括，对于传输节点，在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟（latency），并且使共享缓冲器容量的所确定的分配被应用在该传输节点中。
为了本公开的目的，网络内业务流被定义为从具体源被发送到具体单播、任播、或多播目的地的所述源期望标注为流的分组的序列。业务流可被建立在任何分组交换技术内，其包含例如IPv4、IPv6、多协议标签交换（MPLS）以及段路由。依照不同的分组交换技术存在针对业务流的不同分类选项。例如，IPv4或IPv6中的业务流可使用源地址、目的地地址、源端口、目的地端口和传输协议类型的5-元组流标识来分类。对于IPv6，如果由于分片（fragmentation）或加密而导致这些字段的某些字段不可用时，业务流可通过流标签、源地址、以及目的地地址的3-元组来分类。在MPLS中，标签交换的路径（LSP）可被用于流分类，由带有本地意义（local significance）并且不要求源和目的地地址的标签所标识。针对其它分组交换技术存在其它分类选项。
通过将共享缓冲器容量分配基于网络内的业务流，本公开的示例提供了基于实际网络需要的缓冲器容量的分配。这与能由现有的传输节点在各个节点接口上的本地测量的基础上所确定的本地资源可用性形成对比。此外，通过获得网络内业务流的配置而提供的全局网络视角提供了网络需要的广阔观察（perspective），从改进整体网络性能和吞吐量的观点考虑到（allowe for）缓冲器资源的更高效分配（与能由单个传输节点仅在本地考虑的基础上所确定的分配相比）。
根据本公开的示例，所述接口可以是接收（Rx）和/或传送（Tx）接口中的任一或两者。传输节点可包括一个或多个网络接口卡（NIC）并且传输节点的缓冲器容量可在卡和/或在节点级别被共享。传输节点可例如是网络路由器。
根据本公开的示例，获得所述网络内业务流的配置可包括从所述网络中具有业务工程功能的网络元件获得所述配置。所述网络元件可例如包括路径计算元件（PCE）。
根据本公开的示例，获得所述网络内业务流的配置可包括执行所述网络内的流监测。
根据本公开的示例，获得所述网络内业务流的配置可包括，针对所述网络的至少部分获得：并发业务流的数量，并且，针对每个并发业务流获得：该流的长度和流标识。所述流标识可例如包括5-元组流标识。
根据本公开的示例，在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟可包括在所述网络内的所述流的标识和特性的基础上确定共享缓冲器容量的所述分配。
根据本公开的示例，所述业务流的所述特性可包括所述业务流的突发性。备选地或附加地，所述业务流的所述特性可包括业务流长度、业务流大小（以字节为单位）、或分组丢弃（例如带有对于丢弃的相关联原因）。
根据本公开的示例，在所述网络内的所述业务流的标识和特性的基础上确定共享缓冲器容量的所述分配可包括，基于网络拓扑中的该传输节点的位置和接口连接性以及所述业务流的所述标识来执行与所述网络内业务流的所述突发性相关的假设。根据本公开的示例，流标识连同网络拓扑和接口连接性可被用来确定传输节点的哪些接口具有高比例的始发（originating）流并且哪些接口具有高比例的经过流（由于先前的流整形，其将比始发流具有更低级别的突发性并且因此可以以较少的缓冲器容量而被处理）。
根据本公开的示例，在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟可还包括在所述网络中使用的弹性机制的基础上确定共享缓冲器容量的所述分配。
根据本公开的示例，在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟可还包括在所述网络中使用的分组调度的类型的基础上确定共享缓冲器容量的所述分配。
根据本公开的示例，使共享缓冲器容量所确定的分配被应用在该传输节点中可包括使消息被传送到该传输节点，所述消息包含所确定的共享缓冲器分配和用于应用所确定的共享缓冲器分配的指令。
根据本公开的示例，所述方法可在集中化管理实体中进行，所述集中化管理实体可例如包括物理功能单元、应用或虚拟网络功能（VNF）。
根据本公开的示例，所述网络可包括软件定义网络（SDN）并且所述集中化管理实体可被结合在所述网络的SDN控制器内或者与所述网络的SDN控制器进行通信。
根据本公开的示例，所述方法可还包括将业务流的所获得的配置分发到该传输节点，并且使共享缓冲器容量的所确定的分配被应用在该传输节点中可包括在该传输节点中应用共享缓冲器容量的所确定的分配。
根据本公开的示例，获得所述网络内业务流的配置可在集中化管理实体中进行，并且在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟，以及使共享缓冲器容量的所确定的分配被应用在该传输节点中，可在该传输节点内进行。
根据本公开的另一个方面，提供了一种分组交换网络的传输节点中的方法，该传输节点包括可被分配到该传输节点的接口的共享缓冲器容量。所述方法包括接收包含确定的共享缓冲器分配以及用于应用所述确定的共享缓冲器分配的指令的消息，并且应用来自所接收的消息的所述确定的共享缓冲器分配。
根据本公开的另一个方面，提供了一种分组交换网络的传输节点中的方法，该传输节点包括可被分配到该传输节点的接口的共享缓冲器容量。所述方法包括从集中化管理实体接收所述网络内业务流的配置，在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟，并且应用所确定的共享缓冲器分配。
根据本公开的另一个方面，提供了一种包括指令的计算机程序，所述指令在至少一个处理器上被执行时，使所述至少一个处理器实行根据本公开的先前方面的任一方面的方法。
根据本公开的另一个方面，提供了一种含有根据本公开的先前方面的计算机程序的载体，其中所述载体包括电信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质之一。
计算机可读存储介质的示例可包含电子存储器，诸如RAM、ROM、闪速存储器、磁带、CD-ROM、DVD和蓝光盘。
根据本公开的另一个方面，提供了一种计算机程序产品，包括在其上存储有根据本公开的先前方面的计算机程序的非暂态计算机可读介质。
非暂态计算机可读存储介质包括除暂态信号以外的任何计算机可读存储介质。非暂态计算机可读存储介质的示例可包含电子存储器，诸如RAM、ROM、闪速存储器、磁带、CD-ROM、DVD和蓝光盘。
根据本公开的另一个方面，提供了用于控制包括多个传输节点的分组交换网络中的共享缓冲器容量的设备，每个节点包括可被分配到该传输节点的接口的共享缓冲器容量。所述设备包括处理器和存储器，所述存储器含有由所述处理器可执行的指令，以使得所述设备可操作以获得所述网络内业务流的配置。所述设备还可操作以，对于传输节点，在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟，并且使共享缓冲器容量的所确定的分配被应用在该传输节点中。
根据本公开的示例，所述设备可还可操作以执行根据本公开的先前方面的任一方面的方法。
根据本公开的另一个方面，提供了一种分组交换网络的传输节点，该传输节点包括可被分配到该传输节点的接口的共享缓冲器容量，该传输节点还包括处理器和存储器。所述存储器含有由所述处理器可执行的指令，以使得该传输节点可操作以接收包含共享缓冲器分配以及用于应用所确定的共享缓冲器分配的指令的消息，并且应用来自所接收的消息的所述共享缓冲器分配。
根据本公开的另一个方面，提供了一种分组交换网络的传输节点，该传输节点包括可被分配到该传输节点的接口的共享缓冲器容量，该传输节点还包括处理器和存储器。所述存储器含有由所述处理器可执行的指令，以使得该传输节点可操作以从集中化管理实体接收所述网络内业务流的配置，在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟，并且应用所确定的共享缓冲器分配。
根据本公开的另一个方面，提供了用于控制包括多个传输节点的分组交换网络中的共享缓冲器容量的设备，每个节点包括可被分配到该传输节点的接口的共享缓冲器容量。所述设备包括业务流单元，所述业务流单元适合于获得所述网络内业务流的配置。所述设备还包括缓冲器分配单元，所述缓冲器分配单元适合于，对于传输节点，在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟，并且使共享缓冲器容量的所确定的分配被应用在该传输节点中。
根据本公开的另一个方面，提供了一种分组交换网络的传输节点，该传输节点包括可被分配到该传输节点的接口的共享缓冲器容量。该传输节点还包括接收单元，所述接收单元适合于接收包含共享缓冲器分配以及用于应用所确定的共享缓冲器分配的指令的消息，以及缓冲器分配单元，所述缓冲器分配单元适合于应用来自所接收的消息的所述共享缓冲器分配。
根据本公开的另一个方面，提供了一种分组交换网络的传输节点，该传输节点包括可被分配到该传输节点的接口的共享缓冲器容量。该传输节点还包括接收单元，所述接收单元适合于从集中化管理实体接收所述网络内业务流的配置。该传输节点还包括缓冲器分配单元，所述缓冲器分配单元适合于在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟，并且适合于应用来自所接收消息的所述共享缓冲器分配。
附图说明
为了更好的理解本公开，并且为了更清晰地示出它可以是如何被实行生效，现在将以示例的方式来对下列的附图做出参考，其中：
图1是示出对于传输节点的缓冲器要求的曲线图（graph）；
图2是示出用于控制分组交换网络中共享缓冲器容量的方法中的处理步骤的流程图；
图3是示出用于控制分组交换网络中共享缓冲器容量的方法的另一个示例中的处理步骤的流程图；
图4是示出传输节点中的方法中的处理步骤的流程图；
图5是示出传输节点中的另一个方法中的处理步骤的流程图；
图6是示出根据分组交换网络中一示例方法的共享缓冲器分配的网络图；
图7是示出设备中功能单元的块图（block diagram）；
图8是示出传输节点中功能单元的块图；
图9是示出设备的另一个示例中功能单元的块图；以及
图10是示出传输节点的另一个示例中功能单元的块图。
具体实施方式
本公开的方面提供了一种方法，根据所述方法，在网络流配置的基础上，以集中化的方式做出对传输节点的共享缓冲器分配的确定。此确定可以在集中化网络实体中做出，所述集中化网络实体可以例如是在SDN控制器上托管的或者与SDN控制器进行通信的应用。利用网络流配置的全局视角，在集中化实体中确定缓冲器分配考虑到了在各个传输节点中共享缓冲器容量的更高效分配。通过将更广的网络条件和网络需要（如由流配置所指示的）考虑在内，整体网络性能可通过各个传输节点中的高效缓冲器分配而被优化。
广范围的因素影响了可在任何给定的传输节点接口上被要求以便确保可接受的节点性能的缓冲器容量的量。这些因素包含网络内节点的位置以及经由节点发送业务的业务源的数量和性质。尤其是突发的业务的源的数量、接收的业务突发的特性以及接收的业务已经被聚集在多少节点都影响对于任何单个接口的缓冲器要求。此外，网络中采用的网络弹性的类型将影响缓冲器要求，其中例如基于网格的（mesh based）和链路的长度的方案提出不同的要求。分组调度的类型（加权公平排队（WFQ）、加权随机早期检测（WRED）、分层等）也影响对于各个传输节点接口的缓冲器要求。
关于针对传输节点的缓冲器定尺寸的现有工作已集中在静态和本地要求上，并且一般将核心网络路由器用作为参考节点。然而，在核心网络中，聚集能保证突发性被减少到最低级别，由此简化并减少针对这些节点的接口的缓冲器要求。现有的动态缓冲器分配方案是在每个接口基础上在各个路由器内进行的，采用在各个接口上聚集的业务的进行的测量，以及在这些本地测量的基础上所确定的缓冲器分配。与此现有工作对比，本公开的方面使各个传输节点中的缓冲器分配能在业务流的全局考虑的基础上被确定。根据本公开的示例，传输节点位置、网络弹性方案和分组调度、以及网络内长久持续的业务流的标识和特性都可以在确定共享缓冲器分配中被考虑在内，因此考虑到了有利于整体网络性能的分配。本公开的示例可由此提供采用现有缓冲器容量的更优网络性能、或者采用减少的缓冲器容量而取得相当的网络性能的可能性中的两者或其中任一，因而减少硬件成本。
图2是示出用于控制分组交换网络中共享缓冲器容量的方法200中的处理步骤的流程图。所述方法可例如在集中化缓冲器管理（CBM）元件中被实行，所述集中化缓冲器管理元件可以是被结合在SDN控制器内的或与SDN控制器进行通信的物理或虚拟功能单元。所述CBM可以在一些示例中是在传输SDN控制器之上运行的应用。参考图2，在第一步骤210中，方法200包括获得网络内业务流的配置。所述方法然后包括在步骤220中选择传输节点，并且，在步骤230中，在网络内业务流的基础上确定所述传输节点的共享缓冲器容量在所述传输节点的接口之间的分配以限制对于所述传输节点的整体分组延迟。所述传输节点可例如是路由器。在步骤240中，所述方法包括使共享缓冲器容量的确定的分配被应用在所述传输节点中，例如通过将适当的消息发送到传输节点，如以下进一步详细讨论的。在一些示例中，所述方法可然后返回到步骤220以选择另一个传输节点，因而确定对于网络内的多个传输节点的缓冲器分配。
图3是示出用于控制分组交换网络中的共享缓冲器容量的另一个方法中的处理步骤的流程图。图3的方法300示出了一种方式，其中图2的方法200的步骤可被实现和/或被增强以取得以上讨论的功能性。图3的示例方法300在CBM中进行，如以上相对于图2所讨论的。参考图3，在第一步骤310中，CBM获得网络内业务流的配置。所述配置可例如从对网络中的流配置具有职责的网络元件而被获得。此类元件可以是业务工程元件，诸如软件定义网络中的PCE，如图3的步骤312和314中示出的。在另外的示例中，CBM可被托管在具有对流配置的直接访问权的管理实体内，并且因此获得流配置可包括从存储器获得适当的信息。在另外的示例中，获得业务流的配置可包括执行网络的不同部分中的流监测，如图3的步骤316中示出的。
在步骤310中获得的流配置信息可包括网络310a的至少部分中并发业务流的数量，并且，针对并发业务流的每个，包括流长度310b和流标识310c。流标识可以是5元组流标识，其包括源IP、目的地IP、源端口、目的地端口、以及协议以标识单向流的端点。
CBM然后在步骤320中选择传输节点。CBM可从存储器中针对所选择的传输节点检索网络位置和接口连接性信息，或者如果CBM不具有对位置和连接性信息的直接访问权，则CBM可从适当的实体来请求此类信息。CBM可也检索或请求与所选择的节点中可用的总共享缓冲器容量相关的信息。如果CBM是在SDN控制器上运行的或者是与SDN控制器进行通信的应用，则此信息可以从传输节点在网络上向SDN控制器首次注册时可用。
在步骤330中，CBM在网络内业务流的基础上确定所述传输节点的共享缓冲器容量在所述传输节点的接口之间的分配以限制对于所述传输节点整体分组延迟。此确定步骤可将网络中在操作中的弹性机制、和网络中在使用中的分组调度的类型额外地考虑在内，如步骤336和338中示出的。所述确定可在网络内业务流的标识以及业务流的特性（所述特性可以是突发性）的基础上被做出，如步骤332中示出的。在一些示例中，CBM可在所述传输节点的位置和连接性以及流的标识的基础上来做出与网络内业务流的突发性相关的假设，如步骤334中示出的。例如，业务流的5元组标识，连同传输节点的网络位置和接口连接性，使CBM能确定该传输节点的哪些接口正处理高比例的始发流（originating flow）以及哪些接口正处理高比例的经过流（transiting flow）。与经过流相比，始发流可能展示增加的突发性（经过流将通过所述流已通过的其它传输节点中的缓冲而已经被整形）。CBM可由此在对于缓冲的可能需要的基础上做出到不同接口的适当缓冲器容量分配，对于缓冲的所述可能需要是由与不同流的突发性相关的假设所指示的。
在共享缓冲器容量的确定中可被考虑在内的其它特性包含流大小（以字节为单位），或者分组丢弃连同对于所述丢弃相关联的原因；由于不足的缓冲器容量的结果而被丢弃的分组的数量可以例如
在步骤330中执行的确定可通过解决针对各个传输节点的以下问题而被取得。以路由器形式的传输节点的示例被用在以下讨论中。
给定：
·B i -针对每个路由器i的缓冲空间
·a i -针对每个路由器i（或者主机，其具有业务发起角色）的分组注入率
·
-要从路由器i被传递到路由器j的分组的概率
·S-没有争用的路由器中的分组服务时间
·R（i, j, k, h）-路由函数，等于
○ 1，如果从i到j的路由使用路由器k中的信道h
○ 0，以其它方式
确定：
l i, h ，即最小化延迟L的每个路由器i处的每个信道h的缓冲器大小。在以上列出中的分组服务时间S可被假设在所有节点中是相同的或者实际分组服务时间可以被使用。使用实际分组服务时间可能是有益的，因为这个值在现实网络中能在节点之间变化。
所述问题能被形式化为如下：
min(L) 使得 
其中C i 是路由器i中信道的集合。
在本公开的一个示例实现中，以上问题可以通过以下方式来解决。通过使用以上讨论的参数以及l i、h 的初始最小分配，可以设置非线性方程组（non-linear equationsystem）以计算在每个路由器r的每个信道c的阻塞概率b r, c 。
在路由器r中的信道c的分组到达率λ r, c 满足以下方程（2）：
在路由器r中的信道c的服务率μ r, c 要求更复杂的公式表示，包含以下分解成虚拟队列上的服务率的方程（3）、（4）和（5）。
针对从路由器r 1 穿过信道c 1 （穿过信道c 2 到路由器r 2 ）的信道c上业务的部分的服务率
是由方程（3）给出的，其中
是路由器r中的信道c上的分组通过信道h被传递的概率，并且b r, c 是路由器r上的信道c的阻塞概率，也就是说，该信道上的队列满了的概率。
对于信道c上的所有业务的以上汇总然后由方程（4）来计算。
最终，实际服务率μ由方程（5）来给出，增加到达率λ以及没有争用的服务时间S。
信道c的利用因子ρ因而是：
缓冲器c是满的概率b是（按照队列理论）：
方程（2）至（7）表示如果问题的给定参数和l是已知的则对b能被解出的非线性方程组。解（solution）可以通过将最小允许的值指派到所有l来开始。带有最大b的信道可然后被选择为瓶颈并且其l增加1。处理可然后被重复直到（1）中的限制被达到。
以上问题定义和示例解方法是改编自J. Hu、U. Y. Ogras、R. Marculescu的“System-Level Buffer Allocation for Application-Specific Networks-on-ChipRouter Design”（IEEE Transactions on Computer-Aided Design of IntegratedCircuits and Systems，vol. 25，no. 12，2006年12月）。此文档公开了一种算法，所述算法用于针对整个片上网络（Network-on-Chip）共享的缓冲器容量的分配。由于片上网络的性质，将领会到，关于整个网络的信息是容易可得到的。根据本公开，此类全局网络信息通过获得网络内业务流的配置而使得可用，并且然后通过在网络内业务流的基础上确定传输节点的共享缓冲器容量在传输节点的接口之间的分配以限制对于传输节点的整体分组延迟而被使用。由以上文档的作者针对片上网络环境所构想的算法（根据所述算法，缓冲器容量在网络级别上被共享）根据本公开被改编以便被应用到地理网络（geographicalnetwork），其中在每节点基础上给定约束，反映了地理网络中的缓冲器容量的节点级别共享。
在步骤330中已确定共享缓冲器容量分配之后，在步骤340中CBM然后使共享缓冲器容量分配被应用在传输节点中。这可例如涉及将消息发送到传输节点，所述消息包含所确定的共享缓冲器容量分配以及用于应用所确定的共享缓冲器容量分配的指令。所述指令可包括所述消息中的传输节点应当应用所述消息中的缓冲器分配的标记（flag）、报头（header）或其它指示。CBM然后在步骤350中检查是否所有有关传输节点已经被考虑到。所有有关传输节点可包含网络中的所有传输节点，或者备选地，网络中的仅一些传输节点的共享缓冲器容量可在任何一时间由CBM来管理。如果一些传输节点尚没有被考虑到，则CBM选择新的传输节点并且做出关于针对该节点的缓冲器分配的新确定，其然后被传达到该节点。
如果所有有关传输节点已经被考虑到，则在步骤360中CBM检查时间期是否已到期，或者其它触发事件已经发生，并且继续检查直到时间期到期或者触发事件发生。CBM然后返回到步骤320以选择传输节点并且针对所有的有关传输节点重复缓冲器分配的确定。触发事件可以是具体时间期的到期或者可以是由网络运营商配置成为应提示（prompt）共享缓冲器分配的重新确定的任何事件。此类事件可包含网络条件或网络负载中的具体改变。方法300由此继续动态地分配传输节点中的共享缓冲器容量，这使各个传输节点中的共享缓冲器容量的分配适合于解决（account for）演进的网络条件。
在本公开的另一个示例中，以上描述的方法200和300的步骤可在集中化管理实体（诸如CBM）和各个传输节点之间被共享。所述步骤可以被共享以使得网络内业务流的配置的获得由集中化实体来进行，并且在各个传输节点中进行缓冲器分配的确定以及使缓冲器分配被应用。在此类示例中，所述方法可还包括将网络内业务流的所获得配置分发到各个传输节点的步骤（由集中化实体进行），以使得每个传输节点可然后在网络内业务流的基础上确定其共享缓冲器容量的分配以限制对于该节点的整体分组延迟。
图4示出了在诸如路由器的传输节点中进行的方法400中的处理步骤。方法400可补充集中化实体中进行的方法200或300。参考图4，在第一步骤410中，传输节点接收消息，所述消息包含共享缓冲器分配以及用于应用共享缓冲器分配的指令。在步骤420中，传输节点然后应用来自所接收的消息的共享缓冲器容量分配。
依照以上描述的分配示例的分布式确定，传输节点中进行的另一个方法500在图5中被示出并且包括在步骤510中从集中化管理实体接收网络内业务流的配置。所述方法还包括，在步骤520中，在网络内业务流的基础上确定传输节点的共享缓冲器容量在传输节点的接口之间的分配以限制对于传输节点的整体分组延迟，并且，在步骤530中，应用所确定的共享缓冲器分配。
图6示出可由以上讨论的方法200、300、400、500的操作所导致的示例缓冲器分配。参考图6，简单的示例网络2包括环形配置中的四个路由器4，其中每个路由器4在上游方向中将来自下游路由器的业务与来自企业6以及固定的和移动的网络接入10、12的本地业务相聚集。网络经由SDN控制器14来管理，SDN控制器14包含流监测收集器（FMC）16。FMC 16在网络的路由器4执行流监测，以确保流配置信息对于SDN控制器14是可用的。在SDN控制器14之上运行的是CBM功能18。CBM功能18具有对SDN控制器14中保存的流配置信息的访问权并且管理所述路由器4的共享缓冲器容量。拉近到（zoom into）路由器1，如在图5的右侧上示出的，能看到CBM功能18已确定了共享缓冲器容量分配，其中有限的缓冲器容量被分配到端口1Rx、2Tx、2Rx、3Tx和4Tx。更大的缓冲器容量被分配到端口3Rx和4Rx，其正接收来自无线电基站的进入移动宽带。最大的缓冲器容量分配对于外出端口1Tx被做出，那里聚集了业务的最大量。这种基于由建立的业务流所指示的网络需要的缓冲器分配不同于那种本来由路由器在各个接口做出的本地测量的基础上建立的缓冲器分配。此类测量反映了瞬时行为，并且因此可能是误导性的。此外，此类本地测量反映了与由长期业务流所指示的全局网络需要相反的本地网络资源的状态。
如以上讨论的，方法200和300可由实现集中化缓冲器管理功能的设备来实行，所述集中化缓冲器管理功能在分组交换网络中的SDN控制器上运行或者与其进行通信。方法400和500可由传输节点来实行，所述传输节点可例如是路由器。图7示出了示例设备700，设备700可例如在收到来自计算机程序的合适指令时实现方法200、300。参考图7，设备700包括处理器701和存储器702。存储器702含有由处理器701可执行的指令以使得设备700可操作以进行方法200和/或300的一些或所有步骤。图8示出了传输节点800的示例，传输节点800可例如在收到来自计算机程序的合适指令时实现方法400、500。参考图8，传输节点800包括处理器801和存储器802。存储器802含有由处理器801可执行的指令以使得传输节点800可操作以进行方法400和/或500的一些或所有步骤。
图9示出了备选的示例设备900，设备900可例如在收到来自计算机程序的合适指令时实现方法200、300。所述设备实现集中化缓冲器管理功能，其可在分组交换网络中的SDN控制器上运行或者与该控制器进行通信。将领会到，图9中示出的单元可以以硬件和/或软件的任何适当组合来实现。例如，所述单元可包括一个或多个处理器和含有由所述一个或多个处理器可执行的指令的一个或多个存储器。所述单元可被集成到任何程度。
参考图9，所述设备包括适合于获得网络内业务流的配置的业务流单元910，以及缓冲器分配单元920。所述缓冲器分配单元920适合于，对于传输节点，在网络内业务流的基础上确定所述传输节点的共享缓冲器容量在所述传输节点的接口之间的分配以限制对于所述传输节点的整体分组延迟，并且使共享缓冲器容量的确定的分配被应用在所述传输节点中。
业务流单元910可适合于从网络中具有业务工程功能的网络元件（诸如PCE）来获得业务流的配置。备选地或附加地，业务流单元910可适合于通过执行网络内的流监测来获得业务流的配置。
业务流单元910可适合于针对网络的至少部分来获得：并发业务流的数量，并且针对每个并发业务流来获得：流的长度和流标识。
缓冲器分配单元920可适合于在网络内流的标识和特性的基础上确定共享缓冲器容量的分配。
缓冲器分配单元920可适合于基于网络拓扑中传输节点的位置和接口连接性以及业务流的标识来执行与网络内业务流的突发性相关的假设。
缓冲器分配单元920可适合于在网络中使用的弹性机制和/或网络中使用的分组调度的类型的基础上确定共享缓冲器容量的分配。
缓冲器分配单元920可适合于使消息被传送到传输节点，所述消息包含确定的共享缓冲器分配以及用于应用确定的共享缓冲器分配的指令。
在设备900的进一步示例中，业务流单元910可适合于将获得的业务流的配置分发到传输节点。
图10示出了分组交换网络的传输节点1000的备选示例。传输节点可例如是路由器，并且可例如在收到来自计算机程序的合适指令时实现方法400或500。将领会到，图10中示出的单元可以以硬件和/或软件的任何适当组合来实现。例如，所述单元可包括一个或多个处理器和含有由所述一个或多个处理器可执行的指令的一个或多个存储器。所述单元可被集成到任何程度。
参考图10，传输节点包括接收单元1010和缓冲器分配单元1020，接收单元1010适合于接收包含共享缓冲器分配以及用于应用确定的共享缓冲器分配的指令的消息，缓冲器分配单元1020适合于应用来自所接收的消息的共享缓冲器分配。在传输节点1000的进一步示例中，接收单元1010可适合于从集中化管理实体接收网络内业务流的配置。缓冲器分配单元1020可适合于在网络内业务流的基础上确定传输节点的共享缓冲器容量在传输节点的接口之间的分配以限制对于传输节点的整体分组延迟，并且适合于应用来自所接收的消息的共享缓冲器分配。
本公开的方面因此提供了一种方法，根据所述方法，对于各个传输节点的共享缓冲器分配由可具有与网络条件和特性相关的全面知识的实体来集中地控制，从而确保针对传输节点的不同接收和传送端口的共享缓冲器资源的最佳分配。利用网络状况的全局视角，集中化管理实体可例如将更多的共享存储器资源分配到正经历非常突发业务（例如来自无线基站）的传输节点上的特定端口，并且将更少的共享存储器资源分配到正从其它路由器接收业务的其它端口，在这些端口处分组聚集具有减少的突发性。在其它示例中，集中化管理实体可将更多的共享缓冲器资源分配到将受光纤和节点中断严重影响的端口，同时仍旨在恢复大部分的业务。
网络性能中的具体优点可以通过优化经历最突发业务的外围路由器中的共享缓冲器分配来得到。对于处理始发流的传输节点的共享缓冲器的最佳分配确保了此业务的最佳流整形，意味着很少或没有进一步的缓冲在相同业务流的下游被要求。
通过确保传输节点中的共享缓冲器资源的更高效使用，本公开的方面能够实现更优的网络性能，而无需增加各个传输节点中可用的缓冲器的总量，或者可以能够实现总缓冲器容量的减少以及相关联的成本节省，而无需损害网络性能。
本公开的方法可以在硬件中被实现，或者作为在一个或多个处理器上运行的软件模块来实现。所述方法还可以根据计算机程序的指令而被实行，并且本公开还提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质在其上已存储用于实行本文中描述的任何方法的程序。实施本公开的计算机程序可被存储在计算机可读介质上，或者它可能例如是以信号（诸如从互联网网站提供的可下载的数据信号）的形式，或者它可能是以任何其它形式。
应当注意，以上提及的示例说明而非限制本公开，并且在不脱离所附权利要求的范围的情况下，本领域技术人员将能够设计许多备选实施例。词语“包括”不排除权利要求中列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在，“一（a或an）”不排除多个，并且单个处理器或其它单元可履行权利要求中记载的若干单元的功能。权利要求中的任何参考标记不应被解释为使得限制其范围。
Claims (22)
1.一种用于控制包括多个传输节点的分组交换网络中的共享缓冲器容量的方法，每个节点包括可被分配到该传输节点的接口的共享缓冲器容量，所述方法包括：
获得所述网络内业务流的配置；以及
对于传输节点，
在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟，其中确定所述传输节点的共享缓冲器容量的分配进一步基于所述网络内的所述业务流的特性，其中所述业务流的所述特性包括所述业务流中的业务的突发的数量；以及
使共享缓冲器容量的所确定的分配被应用在该传输节点中。
2.如权利要求1中要求权利的方法，其中获得所述网络内业务流的配置包括从所述网络中具有业务工程功能的网络元素获得所述配置。
3.如权利要求1或2中要求权利的方法，其中获得所述网络内业务流的配置包括执行所述网络内的流监测。
4.如权利要求1或2中要求权利的方法，其中获得所述网络内业务流的配置包括获得：
针对所述网络的至少部分：并发业务流的数量，以及
针对每个并发业务流：该流的长度和流标识。
5.如权利要求4中要求权利的方法，其中在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟包括：
在所述网络内的所述流的标识和特性的基础上确定共享缓冲器容量的所述分配。
6.如权利要求5中要求权利的方法，其中所述业务流的所述特性包括所述业务流的突发性。
7.如权利要求6中要求权利的方法，其中在所述网络内的所述业务流的标识和特性的基础上确定共享缓冲器容量的所述分配包括：基于所述网络拓扑中该传输节点的位置和接口连接性以及所述业务流的所述标识来执行与所述网络内业务流的所述突发性相关的假设。
8.如权利要求1或2中要求权利的方法，其中在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟还包括：
在所述网络中使用的弹性机制的基础上确定共享缓冲器容量的所述分配。
9.如权利要求1或2中要求权利的方法，其中在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟还包括：
在所述网络中使用的分组调度的类型的基础上确定共享缓冲器容量的所述分配。
10.如权利要求1或2中要求权利的方法，其中使共享缓冲器容量的所确定的分配被应用在该传输节点中包括：
使消息被传送到该传输节点，所述消息包含所确定的共享缓冲器分配以及用于应用所确定的共享缓冲器分配的指令。
11.如权利要求1或2中要求权利的方法，其中所述方法在集中化管理实体中进行。
12.如权利要求11中要求权利的方法，其中所述网络包括软件定义网络SDN，并且其中所述集中化管理实体被结合在所述网络的SDN控制器内或者与所述网络的SDN控制器进行通信。
13.如权利要求1或2中要求权利的方法，还包括：
将业务流的所获得的配置分发到该传输节点；
并且其中使共享缓冲器容量的所确定的分配被应用在该传输节点中包括：在该传输节点中应用共享缓冲器容量的所确定的分配。
14.如权利要求1或2中要求权利的方法，其中：
获得所述网络内业务流的配置在集中化管理实体中进行；并且其中
在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟，以及使共享缓冲器容量的所确定的分配被应用在该传输节点中，是在该传输节点内进行的。
15.一种分组交换网络的传输节点中的方法，该传输节点包括可被分配到该传输节点的接口的共享缓冲器容量，所述方法包括：
从集中化管理实体接收所述网络内业务流的配置；
在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟，其中确定所述传输节点的共享缓冲器容量的分配进一步基于所述网络内的所述业务流的特性，其中所述业务流的所述特性包括所述业务流中的业务的突发的数量；以及
应用所确定的共享缓冲器分配。
16.一种计算机可读存储介质，其上存储有包括指令的计算机程序，所述指令在至少一个处理器上被执行时使所述至少一个处理器实行根据前述权利要求的任一项的方法。
17.用于控制包括多个传输节点的分组交换网络中的共享缓冲器容量的设备，每个节点包括可被分配到该传输节点的接口的共享缓冲器容量，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器含有由所述处理器可执行的指令，以使得所述设备可操作以：
获得所述网络内业务流的配置；以及
对于传输节点，
在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟，其中确定所述传输节点的共享缓冲器容量的分配进一步基于所述网络内的所述业务流的特性，其中所述业务流的所述特性包括所述业务流中的业务的突发的数量；以及
使共享缓冲器容量的所确定的分配被应用在该传输节点中。
18.如权利要求17中要求权利的设备，其中所述设备还可操作以执行根据权利要求2至14的任一项的方法。
19.一种分组交换网络的传输节点，该传输节点包括可被分配到该传输节点的接口的共享缓冲器容量，该传输节点还包括处理器和存储器，所述存储器含有由所述处理器可执行的指令，以使得该传输节点可操作以：
从集中化管理实体接收所述网络内业务流的配置；
在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟，其中确定所述传输节点的共享缓冲器容量的分配进一步基于所述网络内的所述业务流的特性，其中所述业务流的所述特性包括所述业务流中的业务的突发的数量；以及
应用所确定的共享缓冲器分配。
20.用于控制包括多个传输节点的分组交换网络中的共享缓冲器容量的设备，每个节点包括可被分配到该传输节点的接口的共享缓冲器容量，所述设备包括：
业务流单元，所述业务流单元适合于获得所述网络内业务流的配置；以及
缓冲器分配单元，所述缓冲器分配单元适合于，对于传输节点，
在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟，其中确定所述传输节点的共享缓冲器容量的分配进一步基于所述网络内的所述业务流的特性，其中所述业务流的所述特性包括所述业务流中的业务的突发的数量；以及
使共享缓冲器容量的所确定的分配被应用在该传输节点中。
21.一种分组交换网络的传输节点，该传输节点包括可被分配到该传输节点的接口的共享缓冲器容量，该传输节点还包括：
接收单元，所述接收单元适合于接收包含共享缓冲器分配以及用于应用所确定的共享缓冲器分配的指令的消息，其中确定所述传输节点的共享缓冲器容量的分配进一步基于所述网络内的业务流的特性，其中所述业务流的所述特性包括所述业务流中的业务的突发的数量；以及
缓冲器分配单元，所述缓冲器分配单元适合于应用来自所接收的消息的所述共享缓冲器分配。
22.一种分组交换网络的传输节点，该传输节点包括可被分配到该传输节点的接口的共享缓冲器容量，该传输节点还包括：
接收单元，所述接收单元适合于从集中化管理实体接收所述网络内业务流的配置，其中确定所述传输节点的共享缓冲器容量的分配进一步基于所述网络内的所述业务流的特性，其中所述业务流的所述特性包括所述业务流中的业务的突发的数量；以及
缓冲器分配单元，所述缓冲器分配单元适合于在所述网络内业务流的基础上确定该传输节点的共享缓冲器容量在该传输节点的接口之间的分配以限制对于该传输节点的整体分组延迟，并且适合于应用来自所接收的消息的所述共享缓冲器分配。
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