TW201624967A - 最短路徑橋接網路中的負載平衡 - Google Patents

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Abstract

在最短路徑橋接網路之邊緣處使用一流分類程序來判定用於附接至進入該網路之一用戶端訊框之一流標籤。可將數個流標籤中之任一者指派給橫穿該網路至一特定出口節點之一用戶端訊框，且該等流標籤由轉發節點用於在多個等成本路徑當中進行選擇。在數個實施例中，依據用戶端訊框內容計算該流標籤，該等用戶端訊框內容提供一熵源以用於隨機化該流標籤之選擇。在某些實施例中，此熵源包括該用戶端訊框中之網際網路協定(IP)標頭，但在其他情形中可包括另一用戶端訊框內容。

Description

最短路徑橋接網路中的負載平衡
本發明一般而言係關於資料通信網路，且特定而言係關於用於促成利用最短路徑橋接之一資料封包網路骨幹中之負載平衡之技術。
此申請依據35 U.S.C.§ 119(e)規定主張於2010年10月29日提出申請之臨時專利申請案第61/408,037號之優先權，且亦依據35 U.S.C.§ 119(e)規定主張於2011年1月6日提出申請之臨時專利申請案第61/430,281號之優先權。前述臨時申請案中之每一者之全部內容以引用方式併入本文中。
負載分佈或負載散佈係藉由其更有效地利用資料通信頻寬且在一網絡中改良總體效能之一方法。更特定而言，等成本多路徑(ECMP)係用於經路由網路中之單播訊務之負載散佈之一個普通策略。可利用ECMP，其中關於如何將一封包轉發至一既定目的地之決策可解析多個「等成本」路徑中之任一者，該多個「等成本」路徑中之每一者經繫結以在運行網路遍曆計算時作為最短(或最低成本)路徑。ECMP可連同大部分單播路由協定及配備有所需支援資料平面硬體之節點一起使用，此乃因其依賴於對一單個路由器為本端之一每跳躍決策並假設每一中間節點處之混雜接收及一完整轉發表。當在一網路中之一既定節點處使用ECMP時，來自彼節點之訊務被跨越該組等 成本下一跳躍偽均勻地劃分。此程序係在其中存在通向一既定目的地之一個以上路徑之該網路之每跳躍處獨立實施。
在許多實施方案中，在其中遭遇到存在多個等成本下一跳躍之每一點處，檢驗每一封包是否存在一熵源(例如一網際網路協定(IP)標頭)，並使用標頭資訊之一雜湊來選擇特定封包之下一跳躍。針對高度聚集之訊務，此方法將以規則拓撲結構(亦即，對稱拓撲結構)均勻地平均分佈負載且確實提供較不規則拓撲結構之某一改良。
已開發出用於最短路徑橋接(SPB)之美國電子電機工程師協會(IEEE)802.1aq標準以允許在一乙太網網路架構中構造全網狀、最短-路徑連接性。SPB將若干個控制協定聯合至由中間系統至中間系統(IS-IS)協定支援之一單鏈路狀態路由系統中。此系統係用於計算經整合及全等的單播及多播轉發以構造基本乙太網LAN連接性。
乙太網網路架構(包含支援802.1aq之彼等乙太網網路架構)並不支援上文所論述之每跳躍多路徑轉發方法。此缺少支援係因在單播與多播訊務之間需要全等且乃因多播通常與ECMP相容。因此，需要用於支援SPB之乙太網網路中之負載平衡之經改良技術。
在本發明之數個實施例中，在最短路徑橋接網路之邊緣處使用一流分類程序來判定用於附接至進入該網路之一用戶端訊框之一流標籤。由於可將數個流標籤中之任一者指派給橫穿該網路至一特定出口節點之一用戶端訊框，因此該等流標籤可由轉發節點用於在多個等成本路徑當中進行選擇。在數個實施例中，依據用戶端訊框內容計算該流標籤，該等用戶端訊框內容提供一熵源以用於隨機化該流標籤之選擇。在某些實施例中，此熵源包括該用戶端訊框中之網際網路協定(IP)標頭，但在其他情形中可包括另一用戶端訊框內容，例如該訊框之目的地-MAC位址及源-MAC位址。在某些實施例中，一IP標頭在其 可用時用作一熵源，且否則使用一目的地-MAC位址/源-MAC位址對。
在本文中所揭示之技術之某些實施例中，該轉發程序係類似於習用乙太網路由，其涉及在藉由目的地位址及流標籤加指標之一轉發資料庫中對一下一跳躍介面之一查找。在此方法之一變型中，該轉發資料庫包括與對應組下一跳躍介面成對的目的地位址，且該轉發程序包含使用基於流標籤、且在某些實施例中進一步基於一節點特有的種子值之一計算選擇該等下一跳躍介面中之一者。
一種用於促成利用最短路徑橋接之一資料封包網路骨幹中之負載平衡之實例性方法以於該網路骨幹之一入口節點處接收到一或多個用戶端訊框開始。針對每一用戶端訊框，依據該用戶端訊框之內容計算一流偏移值；此流偏移值係N個預定值中之一者，其中N界定自該入口節點至該用戶端訊框之一目的地-MAC位址之可能路徑之最大數目。該方法以將一骨幹虛擬LAN識別符(B-VID)附接至每一用戶端訊框繼續，其中該B-VID係一預定B-VID基值及該用戶端訊框之該流偏移值之一函式。接著根據該B-VID及該用戶端訊框之該骨幹目的地-MAC位址轉發該用戶端訊框。
在某些情形下，依據該用戶端訊框中之一網際網路協定標頭產生該流偏移值。舉例而言，可藉由計算該網際網路協定標頭之一雜湊並將該所計算雜湊映射至該N個預定值中之一者來產生該流偏移值。在某些實施例中，此映射可包括將該流偏移值計算為該雜湊除以N之模餘數，且其中該B-VID係該預定B-VID基值與該流偏移值之總和。
在其他情形中，可依據該用戶端訊框之一源-MAC位址及該用戶端訊框之一用戶端目的地MAC-位址或該骨幹目的地-MAC位址產生該流偏移值。在其他情形中，該方法可進一步包含首先判定該用戶端訊框中是否存在一網際網路協定標頭，並在存在該網際網路協定標頭時 依據該網際網路協定標頭產生該流偏移值，且否則在不存在IP標頭時依據該用戶端訊框之該目的地-MAC位址及一源-MAC位址產生該流偏移值。
另一實例性方法係貫注於用於填充一網路節點中之一轉發資料庫之技術。根據此方法，判定對應於一骨幹目的地-MAC位址之等成本下一跳躍之數目。依據來自一預定組B-VID之每一骨幹虛擬LAN識別符(B-VID)及等成本下一跳躍之該數目將該B-VID映射至一下一跳躍介面。最後，用對應於骨幹目的地-MAC位址與B-VID之每一組合之項目填充一轉發資料庫，該等項目包括用於映射至該等B-VID之該等下一跳躍介面之識別符。可針對為該網路節點所知的骨幹目的地位址中之每一者重複此程序。
在某些實施例中，該預定組B-VID係一預定B-VID範圍。在該等實施例中，可藉由如下步驟來將每一B-VID映射至一下一跳躍介面：自該B-VID減去一預定B-VID基值以獲得一流偏移值、將一介面偏移值計算為該流偏移值對等成本下一跳躍之數目求模，並將該B-VID映射至對應於該介面偏移值之該下一跳躍介面。在其他實施例中，該預定組B-VID包含複數個B-VID範圍，且每一B-VID範圍係映射至該等下一跳躍介面中之一者。
在上文所概述之用於填充一網路節點中之一轉發資料庫之方法之另一變型中，針對每一目的地-MAC位址判定一組等成本下一跳躍，並用將骨幹目的地-MAC位址映射至用於對應組中之該等等成本下一跳躍中之每一者之識別符之項目填充該轉發資料庫。當使用用於填充一轉發資料庫之此技術時，一轉發節點使用一經修改之技術來轉發訊框。更特定而言，該轉發節點接收標示有一骨幹虛擬LAN識別符(B-VID)及一目的地-MAC位址之一資料訊框，並依據該B-VID自與該目的地-MAC位址相關聯儲存於該轉發資料庫中之該組等成本下一跳 躍識別符選擇下一跳躍識別符。該節點接著經由對應於該選定下一跳躍識別符之該下一跳躍介面轉發該資料訊框。在該等實施例中之某些實施例中，該節點藉由依據該B-VID及一節點特有的種子值計算一偽隨機數來選擇該下一跳躍識別符，並依據此偽隨機數自該組等成本下一跳躍識別符選擇該下一跳躍識別符。
除下文所概述之方法以外，在以下實施方式中更詳細地揭示並闡述數種變型。亦闡述經組態以實施該等方法中之一或多種方法之網路節點。因此，本發明並不限於以上特徵及優點。事實上，在閱讀以下實施方式後且在觀看隨附圖式後，熟習此項技術者將認識到額外特徵及優點。
100‧‧‧三層網路
110‧‧‧用戶端
120‧‧‧伺服器
130‧‧‧入口節點
140‧‧‧出口節點
150‧‧‧核心網路節點
200‧‧‧網路
230‧‧‧入口(邊緣)節點
240‧‧‧出口(邊緣)節點
250‧‧‧核心網路節點
900‧‧‧網路節點
910‧‧‧用戶端/網路介面
920‧‧‧處理電路
930‧‧‧微處理器
940‧‧‧記憶體
942‧‧‧程式碼
944‧‧‧程式資料
946‧‧‧轉發資料庫
圖1圖解說明使用跨距樹以避免迴圈之一網路。
圖2圖解說明使用最短路徑橋接之一網路。
圖3係圖解說明用於將流識別符附接至用戶端訊框並在一最短路徑橋接網路中轉發該等用戶端訊框之一實例性方法之一程序流程圖。
圖4係圖解說明流標籤之一實例性計算之細節之一程序流程圖。
圖5係圖解說明用於將流識別符附接至用戶端訊框並在一最短路徑橋接網路中轉發該等用戶端訊框之另一實例性方法之一程序流程圖。
圖6係圖解說明用於填充一網路節點中之一轉發資料庫一方法之一程序流程圖。
圖7係圖解說明用於填充一網路節點中之一轉發資料庫之另一方法之一程序流程圖。
圖8係圖解說明用於在一最短路徑橋接網路中轉發資料封包之一方法之一程序流程圖。
圖9圖解說明根據本發明之某些實施例組態之一實例性網路節點 之組件。
應理解，儘管以下闡述指示本發明之數個實施例，但該等實施例僅以圖解方式給出。熟悉此項技術者在閱讀以下闡述並觀看隨附圖式後將顯而易見所請求之本發明之範疇內之各種改變及修改。
IEEE已開發出用於最短路徑橋接之802.1aq標準以在主體乙太網基礎結構上提供邏輯乙太網網路。具有802.1aq能力的節點(具有SPB能力的橋)使用中間系統至中間系統(IS-IS)鏈路狀態協定來告知邏輯網路中之網路拓撲結構及成員。此很好懂的路由協定允許網路中之節點自動判定節點之間的最短路徑。有效地，每一橋告知該等節點其所知曉之關於所有其他節點之情形，以使得網路中之所有橋最終具有對網路之一類似觀點。每一節點可接著計算至一目標節點之最短(最低成本)路由並將訊框轉發至彼最短路徑中之下一跳躍。
802.1aq標準闡述SPB之兩種變型。SPBV(最短路徑橋接-VID)係使用多重跨距樹協定(MSTP)之「區域」概念與跨距樹協定(STP)向後相容，且通常適於具有少於一百個橋之小虛擬區域網路(VLAN)。稱為SPBM(最短路徑橋接-MAC)之另一變型係針對運營級應用設計，包含具有多達一百個橋之大提供商骨幹橋(PBB)網路。
在一SPBM網路中，於該網路之邊緣處自一附接乙太網裝置接收之單播訊框係封裝於mac-in-mac IEEE 802.1ah標頭中，該802.1ah標頭由核心橋用於跨越該網路轉發訊框。當該訊框在遠側處流出該SPBM網路時，該IEEE 802.1ah標頭被剝離。一邏輯網路中之用戶端MAC(C-MAC)位址之源學習模式係執行於該網路之邊緣處，以使得訊框轉發至最接近於目的地用戶端之出口節點之骨幹MAC(B-MAC)位址。SPB橋之該等B-MAC位址係藉由控制平面分佈及/或用演算法構造，從而消除需要B-MAC學習模式。SPBM支援單播及多播，其中針 對許多等成本最短路徑提供對稱最短路徑上之所有路由及支援。
圖1及圖2圖解說明SPB之關鍵優點中之一者。圖1繪示依賴於SPT以避免網路中之迴圈之一簡單的三層網路100。藉由用戶端110傳輸至伺服器120之一訊框於入口節點130處進入該網路並經由核心網路節點150、穿過立體鏈路界定橫穿所有網路節點之一單個路徑而橫穿該網路至出口節點140，以使得僅存在一個路徑自用戶端110至伺服器120且至可透過核心網路節點150接達之任一其他用戶端節點。停用在圖1中展示為虛線之網路節點之間的替代鏈路，除非需要其替代一被破壞鏈路。
相比而言，圖2圖解說明利用最短路徑橋接之一網路200。此處，藉由用戶端110傳輸至伺服器120之一訊框於入口(邊緣)節點230處進入該網路，但可僅在兩次跳躍內、而非網路100中所需之五次跳躍橫穿該網路至出口(邊緣)節點240。此網路能夠利用核心網路節點250之間的所有鏈路，以使得一訊框橫穿最短路徑(最低成本)路由。此減輕網路中之擁塞並改良網路效能及容量。
最短路徑橋接之一個優點係可形成網狀網路以跨越網路拓撲結構更均勻地分佈負載，此乃因可消除阻塞點。實際上使用冗餘鏈路、而非擱置不用直至出現一故障。該經改良之效率藉由移除一或多個層、同時維持或甚至改良網路之效能來提供平化一現有網路之潛能。
另一方面，一SPB網路比習用乙太網網路更動態，其使訊務管理及網路檢修複雜。此外，一實際網路中之負載平衡可相當複雜。圖2中所圖解說明之網路200相當簡單-在具有更多個橋之一更複雜網路中，在入口節點230與出口節點240可存在數個(或許多)等成本路徑，此乃因所有可用鏈路皆可使用。因此，需要用於在該多個路徑上平衡網路訊務之有效且靈活的技術。
一種可能方法係使ECMP技術適於SPBM。此可以若干種不同方 式完成，從而使用數個熵源中之任一者來在可用等成本路徑之間進行選擇。一種可能性係雜湊化包含於802.11ah標頭中之B-MAC位址(源位址B-SA及目的地-位址B-DA)之一組合以提供一熵源從而用於在該等等成本路徑當中進行選擇。然而，此係一相當差的熵源。一稍微更好的熵源係I-SID，一再更好的挑選係雜湊化C-MAC SA/DA資訊，而也許最好的挑選係雜湊化網際網路協定(IP)5-元組(若存在)。可在一每跳躍基礎上(亦即，在每一轉發節點處)執行或在橋接網路之邊緣處執行基於一熵源之雜湊之跳躍選擇，在此情形下，資訊之某一所得符記係攜載於資料封包中以概述該雜湊。
用於跨越多個等成本轉發介面隨機化資料流之一較高熵源提供更好的效能，因此IP有效負載之雜湊化提供最好的熵，尤其在路由器係經乙太網連接之情形下，此乃因一單個源/目的地路由器MAC位址對將藉助大量IP5-元組發起封包。然而，IP有效負載之每跳躍雜湊化因數個原因而成為問題。首先，此方法係一層違規。其次，此方法此與現有乙太網技術基礎相容。最後，此使得乙太網運行、行政及管理(OAM)極困難，但並非不可能，此乃因OAM協定將需要模擬IP封包以收集網路效能資料。
因每跳躍雜湊化之該等問題，至一乙太網層特有的流標籤之流動之基於邊緣的指派係一更好的方法。藉助此方法，可使現有OAM協定工作，層違規係限於邊緣調試功能，且需要對總體技術基礎之最小改變。
使用多個經B-VID識別之ECT組(如802.1aq標準中當前提供之文檔資料)可視為一流標籤之一種變型。然而，此技術具有關於鏈路利用效率之限制。對ECT組產生所提出之增強應用計算技術來改良路徑選擇之效率，但對單播與多播之對稱全等性之要求導致路徑選擇之高計算複雜度。網際網路工程任務組之(IETF之)TRILL技術規範包含單 播與多播技術之一分離以准許單播ECMP作為其設計之一部分-TRILL將跨距樹用於多播以便減小計算複雜度。IETF之PWE技術規範與IPv6標準一樣包含可視為一流標籤之一熵標示之概念。
本文中所揭示之本發明性技術係基於在對稱全等性鬆弛的情況下可藉助乙太網技術基礎針對單播負載散佈所做的一探究。在對習用全等性要求之此鬆弛下，「去(go)」及「返回(return)」路徑並不需要相同。此外，單播及氾濫式訊框並不需要遵循相同路由。如下文將見，此方法允許對路由計算之簡化計算及簡化同分判定規則(tie-breaking rules)之可能性。
為最小化對現有乙太網裝置之總體改變，本文中所概述之技術將使用骨幹虛擬LAN識別符(B-VID)作為一單播流標籤，並且描繪用於多播之VID。更特定而言，應用於SPB網路之邊緣處之封包之B-VID流標籤係類似於一熵標示，但並不用於每跳躍雜湊化。相反，該等邊緣節點雜湊化一適合的熵源以針對單播封包產生B-VID流標籤。SPB網路之核心節點可基於該B-VID流標籤及目的地B-MAC、使用習用轉發資料庫(FDB)技術僅轉發封包。
使用此方法，一單個邏輯網路將使用數個B-VID流標籤值。因此，為實施此方法，需要同意一邏輯網路之基於B-VID的流標籤之數目及值範圍之一手段。類似地，需要用於決策將哪些B-VID指派給多播作業之一機制。用於針對802.1aq界定之IS-IS hellos之現有演算法協商框架可充當此機制的基礎。應注意，此機制亦可使用B-VID範圍，如在MSTP/SVL(多重跨距樹協定/共用VLAN學習模式)作業中一樣。
採用此技術之網路中之標稱資料平面組態係如802.1aq或802.1Qay中所規定的一樣，其中用作流標籤之所有B-VID係在所有介面上暢通無阻。節點交換演算法及拓撲結構資訊依據現有802.1aq及 IS-IS程序。
當一節點正計算最短路徑時，其填充轉發資料庫(FDB)以使得針對每一DA-MAC/B-VID元組存在一唯一項目。一實例性演算法以假設自一預界定基值開始之B-VID值之一連續範圍開始。為避免不必要地使所假定者相關成為一隨機程序，一節點可在介面選擇之前挑選以組合一每節點隨機值與流標籤。針對每一單播流標籤B-VID，該節點執行該B-VID值(且可能每一節點隨機值)藉由等成本下一跳躍之數目之求模運算。結果識別目的地MAC/B-VID元組將在FDB中指向之介面(在該等等成本介面中)。相應地填充該FDB。依據此方法，單獨處置多播封包。因此，一網路亦可計算一或多個多播分佈樹並將一或多個多播分佈樹中之每一者指派給一多播B-VID，其與用於單播之B-VID截然不同。
邊緣節點處之行為稍微更複雜。在接收到一用戶端訊框後，一邊緣節點檢驗訊框內容以執行一種形式的「流程分類」(此產生對流標籤之數目求模且具有所添加之基值之一值)，選擇將應用於該封包之流標籤作為SPBM調試之一部分。接收經標示訊框之核心節點將僅在FDB中查找B-DA並依據B-VID流標籤及與B-DA轉發項目相關聯之下一跳躍之數目選擇下一跳躍介面。
熟悉此項技術者將瞭解，需要用以確保廣播段並不致使複製單播封包之一技術。除非轉發節點之行為被修改，否則接著每一節點、但附接至一廣播段之發送者將在該段上接受訊框廣播。存在可處置此情形之少數幾種方式。首先，一關鍵要求係針對一B-VID/DA元組，自一廣播段存在僅一個出口。一個解決方案係毗鄰於一廣播段/偽-節點之任一節點需要亦針對表示路由系統中之廣播段之偽-節點計算最短路徑優先(SPF)樹。藉助此方法，此節點可判定其是否位於自上游節點針對DA/B-VID元組之最短路徑上，並相應地建立入口過濾。注 意，若節點將一本端隨機值與流動選擇組合，則附接至共用段之所有節點將需要對用於偽節點之隨機值之一一致觀點。存在眾多可藉由其達成此情形之很好懂的技術非係本發明當中心。
圖3根據本發明之某些實施例圖解說明用於處置於一SPB網路之一邊緣節點處接收之用戶端訊框之一程序流程。如在區塊310處所展示，程序流程300以自一用戶端網路或邊緣-附接之節點接收到一訊框開始。如在區塊320處所展示，該邊緣節點計算一流偏移值及流識別符；接著如在區塊330處所展示將該流識別符附接至該用戶端訊框，並如在區塊340處所展示轉發該用戶端訊框。
如上文所建議，流識別符計算較佳基於一良好的熵源以最好地隨機化封包跨越SPB網路中之多個等成本路徑之分佈。該流識別符有效地俘獲此熵，且因此係一種形式的熵標示。然而，由於該流識別符已反映該熵源之隨機性，因此核心節點無需執行複雜計算以轉發封包-相反，可使用根據骨幹目的地位址及流識別符填充之一FDB轉發該等封包。
圖4圖解說明用於計算供在上文所論述之程序300中之某些實施例中使用之一流識別符之一程序流程400。如先前所述，用戶端訊框中之IP標頭係一良好的熵源。因此，在本發明之某些實施例中，流偏移值係依據IP標頭產生。如在區塊410處所展示，邊緣節點計算IP標頭(例如，IP5-元組)之一雜湊-結果在圖4中表示為H。接著將雜湊值H映射至流識別符值之N個預定值中之一者，其中N界定自邊緣節點(入口節點)至SPB目的地節點(出口節點)之可能路徑之最大數目。(應注意，N可係一任意大值)。此映射之一種方法係展示於區塊420處，其中將一偏移值(OFFSET)計算為雜湊值對整個網路中之可能等成本路徑之數目(N)求模。因此：OFFSET=H mod N。 藉助此方法，該等雜湊值係在OFFSET之N個可能值(0至N-1)當中均勻地劃分。最後，如在區塊430處所展示，藉由將該偏移值添加至一預定基礎流識別符值(BASE)來計算一流識別符(B-VID)：B-VID=BASE+OFFSET。
圖4中所圖解說明之方法係基於假設可針對一既定邏輯網路留出一連續組B-VID之一直接方法。在乙太網標準內，可將一B-VID值範圍指派給一有效拓撲結構，且具有最多64個之多個有效拓撲結構。舉例而言，邏輯網路可以六十四個之連續群組指派B-VID範圍(出於單播目的)，從而允許在現有乙太網技術的約束內針對SPB網路中之任一既定入口/出口對節點支援多達六十四個等成本路徑(64*64=4096)。當然，可使用不同大小的群組，且並不嚴格需要將連續B-VID識別符用於一群組，但簡化對B-VID值之計算。此一方法因基於現有技術之節點可與能夠超過現有實施方案所強加之64個路徑限制之節點無縫地組合而具有價值。該等現有節點將不像不限於64個路徑之節點一樣完成一良好的流動隨機化工作，但仍可以一向後相容方式併入至網路中。
在某些情形下，端視正處理之封包的類型，用於產生流標籤之熵源可變化。圖5圖解說明根據此方法作業之一程序500。如在區塊510處所展示，首先於一邊緣節點處接收一用戶端訊框。該邊緣節點首先檢查是否存在一用戶端-MAC至骨幹-MAC繫結，亦即，是否已針對用戶端-MAC目的地位址學習一目的地B-MAC位址。此展示於區塊520處。若尚不知曉目的地B-MAC位址，則起始一多播程序，如在區塊525處所指示，以使得可學習該B-MAC位址。
然而，若已存在用戶端-MAC至B-MAC繫結，則該邊緣節點檢查該封包是否具有一IP標頭，如在區塊530處所展示。若該封包具有一IP標頭，則雜湊化該IP標頭，如在區塊540處所展示，且將結果用於計算B-VID，如在區塊550處所指示。另一方面，若不存在IP標頭， 則該邊緣節點替代雜湊化B-MAC源及目的地位址，如在區塊535處所展示，且在區塊550處將結果用於計算B-VID。在某些實施例中，可以與圖4之區塊420及430中所展示之方式相同的方式計算該B-VID；或以某一其他方式可將自雜湊函式導出之一流程偏離映射至N個預定B-VID值(或值範圍)中之一者。在任一情形中，將該B-VID附接至用戶端訊框，並接著轉發該用戶端訊框，如在區塊560處所展示。
圖6根據本發明之某些實施例圖解說明用於在利用最短路徑橋接之一資料封包網路骨幹填充一網路節點中之一轉發資料庫之一程序600。如在區塊610處所展示，所圖解說明之程序以一既定邏輯網路之一第一(B-MAC)目的地位址開始。接下來，計算對應於至目的地位址之等成本路徑之不同下一跳躍之數目，如在區塊620處所展示。可使用任何適當的路由度量計算識別該等等成本路徑。
以將一組B-VID之第一B-VID指派給邏輯網路(區塊630)開始，接著基於該B-VID及下一跳躍之數目而將該B-VID映射至等成本路徑之下一跳躍介面中之一者，如在區塊640處所展示。若該組中之B-VID係連續值，則將每一B-VID值映射至一下一跳躍介面之一種簡單方式係：自該B-VID值減去基礎B-VID值以獲得一流偏移值、將一介面偏移值計算為該流偏移值對等成本下一跳躍之數目求模、並接著使用該介面偏移值作為對應於目的地位址之等成本路徑之該等下一跳躍介面當中之下一跳躍介面的一指標。在數學項中：flow_offset=BVID-BVID BASE_VALUE ；且next_hop_index=flow_offset mod n，其中n係節點處對應於至目的地位址之一等成本路徑之下一跳躍介面之數目，且其中該對應下一跳躍介面係加指標為next_hop(0)至next_hop(n)。當將本端隨機性添加至流量偏離以減小流動處置之間的相關度時，一 個實例將係：flow_offset=BVID-BVID BASE_VALUE ；且<next_hop_index=flow_offset xor seed_value)mod n。
藉助B-MAC目的地位址(DA-MAC)、B-VID及用於下一跳躍介面之一識別符填充轉發資料庫，如在區塊650處所展示。若在該組B-VID中針對當前目的地位址存在更多未經處理之B-VID，則重複該程序，如在區塊660及區塊665處所展示。接著，針對為網路節點所知的每一剩餘目的地位址重複該程序，如在區塊670及區塊675處所展示。當該程序完成時，一既定邏輯網路之FDB針對每一目的地位址包含多個項目，其中每一項目對應於分配用於邏輯網路中之單播轉發之B-VID中之一者。
表1圖解說明對應於一FDB之一小部分之一實例，其中在路由器上存在編號為I_0至I_3之四個介面，且其中存在經分配以用於一既定邏輯網路之單播轉發之介於B-VID_0至B-VID_8之間的八個B-VID。
在此(過分簡化的)實例中，針對每一目的地位址恰巧存在兩個下一跳躍介面，但該對下一跳躍介面針對如所展示之三個目的地位址中之每一者不同。因此，I_0及I_3係用於至目的地位址B-MAC-DA-a之等成本路徑之下一跳躍之識別符，而用於通向目的地B-MAC-DA-b之等成本路徑之下一跳躍識別符係I_1及I_2。針對每一目的地位址，可在該兩個等成本下一跳躍之間分離該八個可用B-VID值。
在以上技術之一變型中，可用一B-VID範圍替代個別B-VID中之一或多者。當存在可用於一既定邏輯網路之大量流標籤時，與所支援之等成本路徑之最大數目相比較，此方法可係適合的。舉例而言，若存在4096個可用流標籤(B-VID)，但僅64個可能等成本路徑，則可將該等B-VID以64個之「大塊」映射至下一跳躍識別符。因此，可用一範圍(例如，BVID0至BVID63)替代表1中之BVID0，而用一第二範圍(例如，BVID64至BVID127)替代BVID1。
假定根據上文所闡述且在圖6及表1中所圖解說明之技術填充之一FDB，則轉發一經B-VID標示之封包係一不重要的練習。接收該封包之網路節點僅自該封包讀取B-VID及B-MAC-DA，在資料庫中查找對應下一跳躍介面並在這個程序中發送該封包。
用於填充骨幹網路節點中之FDB之以上技術通常與現有乙太網技術相容，乃因封包處理係基於一簡單查找及轉發方法。在圖7及圖8中圖解說明用於FDB及封包轉發之另一方法，其可需要對網路節點硬體 之更廣闊修改。
圖7根據此更先進方法之某些實施例圖解說明一程序流程700，該程序流程需要對流標籤之動態處理。程序流程700以一第一目的地位址開始，如在區塊710處所展示，且針對為該節點所知的每一目的地位址重複，如在區塊740及區塊745處所展示。針對每一目的地位址，該節點判定對應於該目的地位址之等成本路徑之該組下一跳躍介面，如在區塊720處所展示。再次，可使用習用路由度量計算識別該等等成本路徑及其對應介面。
如在區塊730處所展示，藉助該目的地位址及對應組下一跳躍識別符填充一FDB。在表2中圖解說明此不同類型之FDB之一實例，其對應於表1中所圖解說明之相同情形。
將立即瞭解，較根據先前闡述之方法填充之FDB，根據此方法之一FDB消耗較少記憶體(亦即，表示較少狀態資訊)。
在圖8中圖解說明對應於此類型之FDB之一轉發程序800。如在區塊810處所展示，一轉發節點接收標示有一B-VID及一目的地位址之一資料訊框。如在區塊820處所展示，該節點接著使用該B-VID之一數學函式自與該目的地位址相關聯之該組選擇下一跳躍識別符。接著使用對應於該選定下一跳躍識別符之介面轉發該訊框，如在區塊830中所展示。
在某些實施例中，基於該BVID對下一跳躍識別符之選擇使用類似於上文針對填充FDB闡述之一數學方法。因此，舉例而言，可使用 該BVID值藉由下一跳躍介面之數目之求模除法計算一指標，例如，next_hop_index=(BVID-BVID BASE_VALUE )mod n，其中n係對應於目的地位址之該組中下一跳躍介面之數目。然而，對流標籤之此動態處理之一個優點係在於可藉由將一種子值(例如一節點特有的種子值)添加至下一跳躍識別程序來改良流過網路之封包之隨機化。因此，舉例而言，可使用一如下公式選擇下一跳躍介面：next_hop_index=(BVID-BVID BASE_VALUE +seed)mod n，其中seed之值視不同節點而不同、視不同時間而不同或視不同節點及不同時間兩者而不同。
雖然以上論述已闡述執行於邊緣節點(亦即，附接至用戶端網路及/或用戶端電腦之邊緣節點)處及轉發節點(包含一SPB網路之核心中之節點)處之某些程序。當然，在某些情形下，邊緣節點亦可係轉發節點，因此可於一既定節點處實施該等技術中之一或數種技術。圖9圖解說明可經組態以實施上文所闡述之邊緣處理、轉發資料庫填充及轉發技術中之任一者或所有者之一實例性網路節點之基本特徵。更特定而言，網路節點900包含一用戶端/網路介面910-此介面單元包括至及自SPB網路及/或至及自一或多個用戶端網路或裝置之連接點，且特定而言可包括適於連接至一乙太網網路之習用介面硬體。網路節點900進一步包括一處理電路920，該處理電路包含一或多個微處理器930及記憶體940，記憶體940又包含程式碼942、程式資料944及一轉發資料庫946。在數個實施例中，程式碼942包含用於實施上文所闡述之用於促成利用最短路徑橋接之一資料封包網路骨幹中之負載平衡之技術中之一或數種技術(包含針對將流標籤附接至用戶端訊框、針對填充轉發資料庫946、及針對根據該訊框之所附接流標籤及目的地MAC位址轉發訊框闡述之技術)之程式指令。
更一般而言，該等電腦程式指令可提供至一通用電腦、一專用 電腦或其他可程式化資料處理設備之一處理器以形成一機器，以使得經由電腦或其他可程式化資料處理設備之處理器執行之該等指令形成用於實施本文中所闡述以及隨附方塊圖及流程圖中所圖解說明之功能之構件。該等電腦程式指令亦可儲存於一電腦可用或電腦可讀記憶體中，該電腦可用或電腦可讀記憶體可引導一電腦或其他可程式化資料處理設備以一特定方式起作用，以使得儲存於該電腦可用或電腦可讀記憶體中之該等指令產生包含實施本文中所闡述之功能之指令之一製品。本文中所闡述之功能性實體中之數個功能性實體可共同實施於一單個處理器或電腦上，或每一者可實施於單獨處理器或電腦上。熟悉此項技術者將認識到，群組化或分佈本文中所闡述之功能之優點及缺點。
當然，熟悉此項技術者將瞭解，上文所闡述之負載平衡技術僅係實例，且該等程序之各種修改及擴展係可能的。熟悉此項技術者亦將認識到，端視網路結構、經營者經營模式及其他因素，可以若干種不同組態部署本文中所闡述之網路節點900之功能性態樣。
考量到該等及其他變化及擴展，熟悉此項技術者將瞭解，前述闡述及隨附圖式表示本文中所教示之用於促成一資料封包網路中之負載平衡之系統及設備之非限制性實例。如此，本發明並不受限於前述闡述及隨附圖式。相反，本發明僅受限於以下申請專利範圍及其合法等效內容。
900‧‧‧網路節點
910‧‧‧用戶端/網路介面
920‧‧‧處理電路
930‧‧‧微處理器
940‧‧‧記憶體
942‧‧‧程式碼
944‧‧‧程式資料
946‧‧‧轉發資料庫

Claims (8)

  1. 一種在一網路節點處用於促成利用最短路徑橋接之一資料封包網路骨幹中之負載平衡之方法，該方法包括針對複數個骨幹目的地-MAC位址中之每一者：判定對應於該骨幹目的地-MAC位址之等成本下一跳躍之數目；依據來自一預定組B-VID之每一骨幹虛擬LAN識別符(B-VID)及等成本下一跳躍之該數目將該B-VID映射至一下一跳躍介面；及用對應於骨幹目的地-MAC位址與B-VID之每一組合之項目填充一轉發資料庫，該等項目包括用於映射至該等B-VID之該等下一跳躍介面之識別符。
  2. 如請求項1之方法，其中該預定組B-VID包括一預定B-VID範圍，且其中將每一B-VID映射至一下一跳躍介面包括：自該B-VID減去一預定B-VID基值以獲得一流偏移值；將一介面偏移值計算為該流偏移值對等成本下一跳躍之該數目求模；及將該B-VID映射至對應於該介面偏移值之該下一跳躍介面。
  3. 如請求項1之方法，其中該預定組B-VID包括複數個B-VID範圍，且其中每一B-VID範圍係映射至該等下一跳躍介面中之一者。
  4. 一種供在一最短路徑橋接網路中使用之網路節點，該網路節點包括：一網路介面單元，其經組態以將該網路節點連接至該最短路徑橋接網路中之一或多個其他節點；及一處理電路，其經組態以針對複數個骨幹目的地-MAC位址中之每一者： 判定對應於該骨幹目的地-MAC位址之等成本下一跳躍之數目；依據來自一預定組B-VID之每一骨幹虛擬LAN識別符(B-VID)及等成本下一跳躍之該數目將該B-VID映射至一下一跳躍介面；用對應於骨幹目的地-MAC位址與B-VID之每一組合之項目填充一轉發資料庫，該等項目包括用於映射至該等B-VID之該等下一跳躍介面之識別符。
  5. 如請求項4之網路節點，其中該預定組B-VID包括一預定B-VID範圍，且其中該處理電路經組態以藉由如下步驟而將每一B-VID映射至一下一跳躍介面：自該B-VID減去一預定B-VID基值以獲得一流偏移值；將一介面偏移值計算為該流偏移值對等成本下一跳躍之該數目求模；及將該B-VID映射至對應於該介面偏移值之該下一跳躍介面。
  6. 如請求項4之網路節點，其中該預定組B-VID包括複數個B-VID範圍，且其中該處理電路經組態以將每一B-VID範圍映射至該等下一跳躍介面中之一者。
  7. 一種在一網路節點處用於促成利用最短路徑橋接之一資料封包網路骨幹中之負載平衡之方法，該方法包括針對複數個骨幹目的地-MAC位址中之每一者：判定對應於該骨幹目的地-MAC位址之一組等成本下一跳躍；及用將該骨幹目的地-MAC位址映射至用於該組中之該等等成本下一跳躍中之每一者之識別符之一項目填充一轉發資料庫。
  8. 一種供在一最短路徑橋接網路中使用之網路節點，該網路節點包括：一網路介面單元，其經組態以將該網路節點連接至該最短路 徑橋接網路中之一或多個其他節點；及一處理電路，其經組態以針對複數個骨幹目的地-MAC位址中之每一者：判定對應於該骨幹目的地-MAC位址之一組等成本下一跳躍；及用將該骨幹目的地-MAC位址映射至用於該組中之該等等成本下一跳躍中之每一者之識別符之一項目填充一轉發資料庫。
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