TWI516039B - 用於網路光纖通路網路之靈活性及可擴縮之增強之傳輸選擇方法 - Google Patents

用於網路光纖通路網路之靈活性及可擴縮之增強之傳輸選擇方法 Download PDF

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Description

用於網路光纖通路網路之靈活性及可擴縮之增強之傳輸選擇方法
本發明大體而言係關於在網路光纖通道網路中指派頻寬，或更具體而言，係關於向網路光纖通道網路內之特定邏輯資料流指派頻寬。
電腦系統時常使用一起耦接於一共同機箱中之多個電腦。該等電腦可為藉由機箱內之共同基幹耦接的單獨伺服器。每一伺服器為一可插入板，其包括至少一處理器、一板上記憶體及一輸入/輸出(I/O)介面。另外，該等伺服器可連接至交換器以擴展伺服器之能力。舉例而言，交換器可准許伺服器存取額外乙太網路或PCIe槽，以及准許相同或不同機箱中之伺服器之間的通信。
複數個交換器可經組合以形成一邏輯交換器。另外，複數個交換器與伺服器之間的每一實體連接可經管理而使得向連接中之特定資料流指派一最小量之頻寬。亦即，實體連接中之一資料流相比於另一者可被指派較多頻寬。增加系統管理員將頻寬指派給特定資料流之能力亦增加系統管理員對網路之控制。
本發明之實施例揭示一種提供連接兩個計算器件之實體連接的方法及電腦可讀儲存媒體，其中流過該實體連接之網路訊務在邏輯上劃分為複數個虛擬區域網路(VLAN)通道。該方法及電腦可讀儲存媒體在該複數個VLAN通道中 之至少兩者之間分配該實體連接之一頻寬，且在複數個訊務類別之間再劃分分配至該複數個VLAN通道中之一者的頻寬。
在另一實施例中，一種網路器件包含一埠，該埠經組態以經由一實體連接連接至一計算器件，其中流過該實體連接之網路訊務在邏輯上劃分為複數個虛擬區域網路(VLAN)通道。該網路器件亦包含一頻寬排程器，該頻寬排程器經組態以在該複數個VLAN通道中之至少兩者之間分配該埠之一頻寬，且在複數個訊務類別之間再劃分分配至該複數個VLAN通道中之一者的頻寬。
為能詳細理解獲得以上所敍述態樣之方式，已藉由參看附圖對以上簡要概述的本發明之實施例進行更特定描述。
然而，應注意，附圖僅說明本發明之典型實施例，且因此不應將其視為對本發明範疇之限制，此係因為本發明可容許其他同等有效之實施例。
IEEE 802.1Q(或802.1p)准許將一實體連接上之資料流在邏輯上劃分為八個不同優先級或訊務類別。該標準亦提供用於在八個訊務類別之間分裂實體連接之總頻寬的技術。舉例而言，管理員可設定必須提供至給定訊務類別之最小頻寬。為了提供額外之靈活性，IEEE 802.1Qaz(後文中稱作增強之傳輸選擇(ETS))提供用於在訊務類別之間重新分配頻寬的標準。當指派給一訊務類別之網路訊務不使用其經分配之頻寬時，ETS准許其他訊務類別使用該可用頻 寬。ETS可甚至與嚴格之優先級共存--亦即，用於特定訊務類別之頻寬不可被共用。若用於兩個訊務類別之頻寬並非嚴格之優先級，則ETS允許一訊務類別之未使用頻寬由另一訊務類別使用。舉例而言，若與兩個訊務類別相關聯之資料流為叢發型(亦即，經歷短時段之高負載)，則只要該等高負載不同時發生，當前經歷高負載之訊務類別即可使用指派給另一訊務類別之頻寬中的一些或所有。若該等高負載同時發生以使得各訊務類別使用所有經分配頻寬，則ETS不允許一訊務類別自另一者借用頻寬。
IEEE 802.1Q亦標準化虛擬區域網路(VLAN)在聚合式增強型乙太網路(CEE)網路中的使用。大體而言，VLAN准許實體LAN之終端站分組在一起，即使LAN之該等終端站不位於同一網路交換器上亦如此。亦即，與兩個不同交換器相關聯之兩個實體連接可在邏輯上經連接而為同一LAN(亦即，VLAN)之部分。封包包括一VLAN ID(亦即，VLAN標籤)，其將該等封包指派給一特定VLAN。VLAN提供按照傳統由路由器所提供之分段服務且增加LAN之可擴縮性、安全性及網路管理。
IEEE 802.1Q提供12個位元用於識別服務VLAN(S-VLAN)--亦即，4096個可唯一定址之S-VLAN。後來之路由標準添加每一S-VLAN可具有複數個相關聯之客戶VLAN(C-VLAN)。在IEEE 802.1QinQ中，例如，每一S-VLAN可與高達4096個C-VLAN相關聯。遵循此標準之LAN可具有高達16,777,216個VLAN(2^12*2^12)。然而， IEEE 802.1Q及ETS僅提供八個不同訊務類別，該八個不同訊務類別可用以控制一特定實體連接(或鏈路)中之頻寬。替代於僅僅依賴於此等八個訊務類別來管理頻寬，本文中所論述之實施例揭示使用一增強之ETS排程器來將實體連接之頻寬分配給個別VLAN。替代於僅僅依賴於訊務類別而使用VLAN ID准許網路器件將頻寬分配給例如數百萬個唯一VLAN。因此，VLAN ID之使用可增加網路光纖通道網路之細微控制及其效能。
在下文中，參考本發明之實施例。然而，應理解，本發明不限於特定所描述實施例。實情為，涵蓋以下特徵及元件(不論是否與不同實施例相關)之任何組合以實施且實踐本發明。另外，儘管本發明之實施例可達成優於其他可能解決方案及/或優於先前技術之優點，但特定優點是否由給定實施例達成並非對本發明之限制。因此，以下態樣、特徵、實施例及優點僅為說明性的且除在(若干)請求項中明確敍述以外不被視為隨附申請專利範圍之要素或限制。同樣，對「本發明」之提及不應被視為對本文中所揭示之任何發明性標的物之概括，且除在(若干)請求項中明確敍述以外不應被視為隨附申請專利範圍之要素或限制。
如熟習此項技術者將瞭解，本發明之態樣可體現為系統、方法或電腦程式產品。相應地，本發明之態樣可採用完全硬體實施例、完全軟體實施例(包括韌體、常駐軟體、微碼等)或組合軟體與硬體態樣之實施例的形式，該等實施例在本文中皆可通稱為「電路」、「模組」或「系 統」。另外，本發明之態樣可採用體現於一或多個電腦可讀媒體中之電腦程式產品之形式，該一或多個電腦可讀媒體具有體現於其上的電腦可讀程式碼。
可利用一或多個電腦可讀媒體之任何組合。電腦可讀媒體可為電腦可讀信號媒體或電腦可讀儲存媒體。舉例而言，電腦可讀儲存媒體可為(但不限於)電子、磁性、光學、電磁、紅外線或半導體系統、裝置或器件，或前述系統、裝置或器件的任何合適組合。電腦可讀儲存媒體之更具體實例(非詳盡清單)將包括以下各者：具有一或多條電線之電連接、攜帶型電腦磁片、硬碟、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可抹除可程式化唯讀記憶體(EPROM或快閃記憶體)、光纖、攜帶型光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、光學儲存器件、磁性儲存器件，或前述各者之任何合適組合。在本文件之上下文中，電腦可讀儲存媒體可為可含有或儲存供指令執行系統、裝置或器件使用或結合指令執行系統、裝置或器件而使用之程式的任何有形媒體。
電腦可讀信號媒體可包括經傳播之資料信號，該經傳播之資料信號具有體現於其中(例如，在基頻中或作為載波之部分)之電腦可讀程式碼。此經傳播信號可採用多種形式中之任一者，包括但不限於電磁、光學或其任何合適組合。電腦可讀信號媒體可為並非電腦可讀儲存媒體且可傳達、傳播或輸送供指令執行系統、裝置或器件使用或結合指令執行系統、裝置或器件而使用之程式的任何電腦可讀 媒體。
可使用任何適當媒體來傳輸體現於電腦可讀媒體上之程式碼，適當媒體包括但不限於無線、有線、光纖纜線、RF等或前述各者之任何合適組合。
可以一或多種程式設計語言之任何組合來撰寫用於執行本發明之態樣之操作的電腦程式碼，該一或多種程式設計語言包括諸如Java、Smalltalk、C++或其類似者之物件導向式程式設計語言及諸如「C」程式設計語言或類似程式設計語言之習知程序性程式設計語言。程式碼可完全在使用者電腦上執行，部分地在使用者電腦上執行，作為獨立套裝軟體而執行，部分地在使用者電腦上執行且部分地在遠端電腦上執行，或完全在遠端電腦或伺服器上執行。在完全在遠端電腦或伺服器上執行的情境中，遠端電腦可經由任何類型之網路(包括區域網路(LAN)或廣域網路(WAN))連接至使用者電腦，或可連接至外部電腦(例如，使用網際網路服務提供者，經由網際網路)。
下文參考根據本發明之實施例之方法、裝置(系統)及電腦程式產品的流程圖說明及/或方塊圖來描述本發明之態樣。應理解，可藉由電腦程式指令來實施該等流程圖說明及/或方塊圖之每一方塊及該等流程圖說明及/或方塊圖中之方塊的組合。可將此等電腦程式指令提供至通用電腦、專用電腦或其他可程式化資料處理裝置之一處理器以產生一機器，以使得經由該電腦或其他可程式化資料處理裝置之該處理器而執行之指令產生用於實施在該或該等流程圖 及/或方塊圖方塊中所指定之功能/動作之構件。
亦可將此等電腦程式指令儲存於一電腦可讀媒體中，該電腦可讀媒體可指導電腦、其他可程式化資料處理裝置或其他器件以特定方式發揮作用，使得儲存於該電腦可讀媒體中之指令產生一製作物品，該製作物品包括實施在該或該等流程圖及/或方塊圖方塊中所指定之功能/動作的指令。
亦可將該等電腦程式指令載入至電腦、其他可程式化資料處理裝置或其他器件上，以使一系列操作步驟在該電腦、其他可程式化裝置或其他器件上執行以產生一電腦實施程序，使得在該電腦或其他可程式化裝置上執行之指令提供用於實施在該或該等流程圖及/或方塊圖方塊中所指定之功能/動作的程序。
可經由雲端計算基礎結構將本發明之實施例提供至終端使用者。雲端計算大體上指代經由網路提供可擴縮之計算資源作為服務。更正式而言，可將雲端計算定義為提供在計算資源與其基礎技術架構(例如，伺服器、儲存器、網路)之間的抽象之計算能力，從而使得能夠對可組態計算資源之一共用集區進行便利、按需網路存取，該等可組態計算資源可藉由最少之管理努力或服務提供者互動而迅速地佈建及發行。因此，雲端計算允許使用者存取「雲端」中之虛擬計算資源(例如，儲存器、資料、應用程式及甚至完全虛擬化之計算系統)，而無需考慮用以提供該等計算資源的基礎實體系統(或彼等系統之位置)。
通常，基於按使用計費將雲端計算資源提供至使用者，其中僅針對實際上所使用之計算資源(例如，由使用者或由該使用者執行個體化之眾多虛擬化系統所消耗之儲存空間的量)向使用者收費。使用者可跨越網際網路在任何時間且自任一處存取駐存於雲端中之資源中的任一者。在本發明之上下文中，使用者可存取在伺服器上執行或儲存於伺服器上之在雲端中可用的應用程式或相關資料。舉例而言，應用程式可在實施雲端中之虛擬交換器的伺服器上執行。如此操作允許使用者自附接至連接至雲端之網路(例如，網際網路)的任何計算系統存取此資訊。
圖1說明根據本發明之一實施例的包括虛擬交換器之系統架構。第一伺服器105可包括耦接至記憶體110之至少一處理器109。處理器109可表示一或多個處理器(例如，微處理器)或多核心處理器。記憶體110可表示包含伺服器105之主儲存器的隨機存取記憶體(RAM)裝置，以及記憶體之補充層級，該等補充層級例如快取記憶體、非揮發性或備份記憶體(例如，可程式化記憶體或快閃記憶體)、唯讀記憶體及其類似者。另外，記憶體110可包括實體地位於伺服器105中或在耦接至伺服器105之另一計算器件上的記憶體儲存器。
伺服器105可在作業系統107之控制下進行操作且執行各種電腦軟體應用程式、組件、程式、物件、模組及資料結構(諸如，虛擬機111)。
伺服器105可包括網路配接器115(例如，聚合式網路配 接器)。聚合式網路配接器可包括單根I/O虛擬化(SR-IOV)配接器，諸如，支援聚合式增強型乙太網路(CEE)的快速周邊組件互連(PCIe)配接器。系統100之另一實施例可包括一多根I/O虛擬化(MR-IOV)配接器。網路配接器115可進一步用以實施乙太網路光纖通道(FCoE)協定、乙太網路RDMA、網際網路小電腦系統介面(iSCSI)，及其類似者。大體而言，網路配接器115使用基於乙太網路或PCI之通信方法來傳送資料，且可耦接至虛擬機111中之一或多者。另外，配接器可促進虛擬機111之間的共用存取。雖然將配接器115展示為包括於伺服器105內，但在其他實施例中，配接器可為與伺服器105分離之實體上相異之器件。
在一實施例中，每一網路配接器115可包括一聚合式配接器虛擬橋接器(未圖示)，該聚合式配接器虛擬橋接器藉由協調對虛擬機111之存取而促進配接器115之間的資料傳送。每一聚合式配接器虛擬橋接器可辨識其網域(亦即，可定址之空間)內之資料流動。可在不將資料傳輸至特定聚合式配接器虛擬橋接器之網域外部的情況下直接對經辨識之網域位址進行路由。
每一網路配接器115可包括耦接至橋接器元件120中之一者的一或多個乙太網路埠。另外，為了促進PCIe通信，伺服器可具有一PCI主機橋接器117。PCI主機橋接器將接著連接至虛擬交換器180中之交換器元件上的上游PCI埠122。該資料接著經由交換層130路由至正確之下游PCI埠123，該正確之下游PCI埠122可位於與上游PCI埠122相同 或不同的交換器模組上。該資料可接著被轉遞至PCI器件150。如本文中所使用，「虛擬交換器」用以描述經互連以對於連接至複數個分散式硬體交換器元件中之一者之器件而言看起來像單一交換器的該複數個分散式硬體交換器元件。
橋接器元件120可經組態以貫穿分散式虛擬交換器180來轉遞資料訊框。舉例而言，網路配接器115及橋接器元件120可使用兩個40 Gbit乙太網路連接或一個100 Gbit乙太網路連接進行連接。橋接器元件120將由網路配接器115傳輸之資料訊框轉遞至交換層130。橋接器元件120可包括一查找表，該查找表儲存用以轉遞所接收之資料訊框的位址資料。舉例而言，橋接器元件120可比較與所接收之資料訊框相關聯的位址資料與儲存於查找表內之位址資料。因此，網路配接器115不需要知曉分散式虛擬交換器180之網路拓撲。
大體而言，分散式虛擬交換器180包括可位於複數個單獨(但經互連)硬體組件上的複數個橋接器元件120。自網路配接器115之觀點而言，虛擬交換器180如同單一交換器般起作用，儘管交換器180可由實體地位於不同組件上的多個交換器組成。在出故障的情況下，使交換器180分散提供冗餘，且擴展以便以相對於單一大交換器而言更具成本效益之方式互連更多伺服器。
橋接器元件120中之每一者可連接至一或多個輸送層模組125，該一或多個輸送層模組125將所接收之資料訊框轉 譯為由交換層130使用之協定。舉例而言，輸送層模組125可將使用乙太網路抑或PCI通信方法接收之資料轉譯為經由交換層130(亦即，胞光纖通道網路)傳輸的具有通用格式(亦即，胞)之封包。因此，包含交換器180之交換器模組與至少兩個不同通信協定--例如，乙太網路及PCI通信標準--相容。亦即，至少一交換器模組具有用以在同一交換層130上傳送不同協定之有效負載的必要邏輯。
儘管未展示於圖1中，但在一實施例中，交換層130可包含一區域機架互連(其連接位於同一機箱及機架內之橋接器元件120)以及連接至其他機箱及機架中之橋接器元件120的連結。
在路由胞之後，交換層130可與輸送層模組126通信，該輸送層模組126將胞轉譯回對應於適當通信協定的資料訊框或訊息。橋接器元件120之一部分可促進與乙太網路155之通信，該乙太網路155提供對LAN或WAN(例如，網際網路)之存取。此外，可將PCI資料路由至連接至PCIe器件150的下游PCI埠123。PCIe器件150可為被動底板互連(作為用於附加板之擴展卡介面)，或可由連接至交換器180之伺服器中之任一者存取的共同儲存器。
第二伺服器106可包括連接至作業系統107之處理器109及包括類似於在第一伺服器105中發現之彼等虛擬機之一或多個虛擬機111的記憶體110。伺服器106之記憶體110亦包括具有虛擬橋接器114之超管理器113。超管理器113管理在不同虛擬機111之間共用之資料。具體而言，虛擬橋 接器114允許經連接之虛擬機111之間的直接通信，而不需要虛擬機111使用橋接器元件120或交換層130來將資料傳輸至以通信方式耦接至超管理器113的其他虛擬機111。
輸入/輸出管理控制器(IOMC)140(亦即，專用處理器)耦接至至少一橋接器元件120，該至少一橋接器元件120向IOMC 140提供對交換層130之存取。IOMC 140之一功能可為自管理員接收命令以組態分散式虛擬交換器180之不同硬體元件。在一實施例中，此等命令可係自來自交換層130之單獨交換網路接收。
儘管展示一個IOMC 140，但系統100可包括複數個IOMC 140。在一實施例中，此等IOMC 140可以階層架構進行配置以使得選擇一IOMC 140作為主控器而同時將其他者委派為部件(或受控器)。
圖2說明根據一實施例的系統200之硬體層級圖。伺服器210及212可實體地位於同一機箱205中；然而，機箱205可包括任何數目個伺服器。機箱205亦包括包括一或多個子交換器254的複數個交換器模組250、251。在一實施例中，交換器模組250、251、252為提供網路配接器115與橋接器元件120之間的實體支援及連接性之硬體組件(例如，PCB板、FPGA板、系統單晶片，等)。大體而言，交換器模組250、251、252包括連接系統200中之不同機箱205、207與伺服器210、212、214的硬體。
交換器模組250、251、252(亦即，機箱互連元件)包括一或多個子交換器254及IOMC 255、256、257。子交換器 254可包括橋接器元件120之邏輯或實體分組。每一橋接器元件120可實體地連接至伺服器210、212。舉例而言，橋接器元件120可將使用乙太網路抑或PCI通信協定發送之資料路由至附接至交換層130的其他橋接器元件120。然而，在一實施例中，橋接器元件120可能不需要提供自網路配接器115至交換層130的連接性以用於PCI或PCIe通信。
每一交換器模組250、251、252包括用於管理及組態系統200中之不同硬體資源的IOMC 255、256、257。在一實施例中，每一交換器模組250、251、252之各別IOMC可負責組態特定交換器模組上之硬體資源。然而，因為交換器模組使用交換層130而互連，所以一交換器模組上之IOMC可管理不同交換器模組上之硬體資源。
機箱205中之點線界定伺服器210、212與交換器模組250、251之間的中平面220。亦即，中平面220包括在網路配接器115與子交換器254之間傳輸資料的資料路徑。
每一橋接器元件120連接至交換層130。另外，橋接元件120亦可連接至網路配接器115或上行鏈路。如本文中所使用，橋接元件120之上行鏈路埠提供擴展系統200之連接性或能力的服務。如在機箱207中所展示，一橋接元件120包括至乙太網路或PCI連接器260之連接。對於乙太網路通信而言，連接器260可向系統200提供對LAN或WAN(例如，網際網路)的存取。或者，埠連接器260可將系統連接至一PCIe擴展槽，例如，PCIe器件150。器件150可為額外儲存器或記憶體，每一伺服器210、212、214可經由交換層130 來存取該額外儲存器或記憶體。有利地，系統200提供對具有與至少兩個不同通信方法相容之網路器件之交換層130的存取。
如所展示，伺服器210、212、214可具有複數個網路配接器115。此情形在此等配接器115中之一者有故障的情況下提供冗餘。另外，每一配接器115可經由中平面220附接至不同交換器模組250、251、252。如所說明，伺服器210之一配接器以通信方式耦接至位於交換器模組250中之橋接器元件120，而同時另一配接器連接至交換器模組251中之橋接器元件120。若交換器模組250、251中之一者有故障，則伺服器210仍能夠經由其他交換模組來存取交換層130。有故障之交換器模組可接著被替換(例如，熱調換)，此使得IOMC 255、256、257及橋接元件120更新路由表及查找表以包括新交換模組上之硬體元件。
圖3說明根據本發明之一實施例的虛擬交換層。系統100及200中之每一子交換器254經由網型連接結構描述(mesh connection schema)使用交換層130及橋接器元件120彼此連接。亦即，不管所使用之子交換器254為何，胞(亦即，資料封包)皆可被路由至位於任何其他交換器模組250、251、252上的另一其他子交換器254。此可藉由直接連接每一子交換器254而實現--亦即，每一子交換器254具有至每一其他子交換器254之專用資料路徑。或者，交換層130可使用脊柱葉(spine-leaf)架構，其中每一子交換器254(亦即，葉節點)附接至至少一脊柱節點。脊柱節點將自子交 換器254接收之胞路由至正確之目的地子交換器254。然而，本發明並不限於用於互連子交換器254之任何特定技術。
實施VLAN之網路光纖通道網路
圖4說明根據本發明之實施例的在圖2之系統中使用虛擬區域存取網路。具體而言，圖4簡化圖2以包括一伺服器210及子交換器254。網路配接器115經由中平面220連接至橋接器元件120。然而，中平面220經簡化以僅展示構成網路配接器115與橋接器元件120之間的LAN之一實體連接。在一實施例中，每一網路配接器115將具有至各別橋接器元件120之一或多個連接。
虛線界定網路配接器115與特定橋接器元件120之間的不同VLAN通道405A至405C。儘管網路配接器115可具有至橋接器元件120之僅一個或兩個實體乙太網路連接(例如，一100 G/bit連接或兩個40 G/bit連接)，但此等連接可在邏輯上劃分為包括用於點對點通信之一或多個VLAN通道的VLAN。亦即，中平面220中之每一實體連接可被劃分為數千(若非數百萬)不同VLAN及其各別VLAN通道。此外，如在IEEE 802.1QinQ中所定義，VLAN通道可為用於S-VLAN或C-VLAN之S通道或C通道。將封包指派給VLAN允許對LAN之更細微之控制。舉例而言，管理員可將不同安全協定指派給不同VLAN或以不同方式管理每一VLAN之封包。
在圖4中，每一網路配接器115可建立至橋接器元件120 之一或多個VLAN通道，只要配接器115經由中平面220實體地連接至橋接器元件120即可。因此，最上層之網路配接器115可具有至除所展示之一橋接器元件以外之其他橋接器元件120的VLAN通道。系統400可指派與存在之可唯一定址之VLAN一樣多的VLAN通道。對於IEEE 802.1Q而言，此為4096個S-VLAN。VLAN通道可以任何方式分散於中平面220之不同實體連接之間。注意，根據802.1Q之每一實體連接可具有經組態之相同VLAN通道(或VLAN通道之一子集)。
圖5為根據本發明之一實施例的用於基於VLAN ID來識別網路訊務的資料訊框。具體而言，資料訊框500說明與IEEE 802.1QinQ相容之資料訊框之一部分。將資料訊框500劃分為兩個不同部分：一外部標籤(S標籤)501及一內部標籤(C標籤)502。外部標籤501與首先將VLAN引入於CEE網路中的在IEEE 802.1Q中所定義之標籤相同。然而，為了向管理員提供對LAN之更大控制，IEEE 802.1QinQ藉由添加內部標籤502而引入加雙標籤之概念。因此，本文中所揭示之實施例可用以定址基於IEEE802.1Q或802.1QinQ所建立之VLAN。
標籤501、502包括乙太網路類型/大小505、優先級代碼點(PCP)510、標準格式指示符(CFI)515及S-VLAN ID 520或C-VLAN ID 525。乙太網路類型505通常為16位元(或兩個位元組)之欄位，其用以指示在資料封包之有效負載中囊封有哪一協定。PCP 510為三位元欄位，其指代分別指 派給S-VLAN或C-VLAN之優先級或訊務類別(亦即，優先級1至優先級8)。CFI 515為1位元欄位，其指示MAC位址(儲存於資料訊框500中之其他處)是否呈一非標準格式。
對於IEEE 802.1Q及802.1QinQ而言，S-VLAN ID 520為12位元，且指定訊框500所屬於之S-VLAN。並未在IEEE 802.1Q標準中定義之C-VLAN ID亦為12位元長，且指定訊框500所屬於之C-VLAN。亦即，IEEE 802.1QinQ擴展IEEE 802.1Q，使得每一S-VLAN可具有高達4096個可唯一定址之C-VLAN，藉此提供超過一千六百萬個可定址VLAN。然而，僅由IEEE 802.1Q定義之資料訊框將包括部分505A、510A、515A及520但將不包括部分505B、510B、515B及525。在任一情形下，本文中所揭示之實施例並不限於IEEE 802.1Q及802.1QinQ，而可用於此等標準之任何相關標準或衍生標準(例如，IEEE 802.1Qat或IEEE 802.lak)或目前或將來可與產生VLAN相容的任何其他標準中。
大體而言，資料訊框500為跨越網路自源傳輸至目的地之較大資料訊框(亦即，資料封包)的一部分。整個資料訊框將包括其他分割區，該等其他分割區包括(例如)前置項、源及目的地位址、有效負載、錯誤校正碼及其類似者。
在VLAN通道內分配頻寬
圖6說明根據本發明之一實施例的在圖1之系統中使用VLAN的ETS之增強版本。圖6說明橋接器元件120、記憶 體639及埠630。記憶體639可表示隨機存取記憶體(RAM)器件快取記憶體、非揮發性或備份記憶體(例如，可程式化記憶體或快閃記憶體)、唯讀記憶體，及其類似者。記憶體639包括一ETS排程器640，該ETS排程器640劃分與兩個計算器件之間(例如，兩個橋接器元件120之間)的實體連接相關聯之頻寬。在一實施例中，ETS排程器640經組態以遵守IEEE 802.1Qaz。
埠630由橋接器元件120用以建立至計算器件之連接。舉例而言，埠630可為一實體連接器，乙太網路纜線附接至該實體連接器。如所展示，埠630可在邏輯上經劃分以表示針對使用該實體連接之VLAN通道之頻寬分配。舉例而言，ETS排程器640可經組態以根據光纖通道網路中之VLAN通道或VLAN之數目來分配頻寬。可向每一VLAN通道保證可用於埠630之一特定百分比之頻寬。若VLAN通道中之一者當前並未使用其經分配之頻寬，則ETS排程器640可臨時允許與一不同VLAN通道相關聯之網路訊務使用其頻寬。
另外，可將頻寬分配指派給VLAN通道之一區塊或群組。亦即，VLAN通道1至3可被指派埠之頻寬的2%。此外，在一實施例中，ETS排程器640可將頻寬分配至使用埠630之VLAN通道之一子集。因此，並非每一使用埠630之VLAN通道必須由ETS排程器640分配或保證頻寬。
在一實施例中，ETS排程器640可位於虛擬交換器180中其他處之記憶體中。
圖7A至圖7B說明根據本發明之一實施例的ETS排程器階層架構。替代於僅依賴於將頻寬分配至單一VLAN通道或VLAN通道之一群組，ETS排程器亦可將頻寬分配至VLAN內之訊務類別。如藉由圖5中之資料訊框500所展示，指派給VLAN之每一訊框亦可被指派給VLAN內之一特定訊務類別(亦即，由PCP 510所表示之值)。可基於VLAN之VLAN ID(亦即，S-VLAN ID 520及/或C-VLAN ID 525)將每一資料訊框指派給VLAN以及一特定訊務類別。
記憶體739可包括由ETS VLAN排程器741及ETS優先級排程器742構成之ETS排程器階層架構。ETS VLAN排程器741可執行與圖6之ETS排程器640類似的功能。亦即，ETS VLAN排程器741可將頻寬分配至使用出口埠730之一或多個VLAN通道。除了在VLAN通道之間分配頻寬以外，ETS排程器階層架構之ETS優先級排程器742可進一步在訊務類別之間劃分頻寬。亦即，ETS優先級排程器742可在VLAN通道中之不同訊務類別(亦即，優先級1至8)之間再劃分分配至一特定VLAN通道的頻寬
圖7B說明用於基於訊務類別來分配指派給VLAN通道或VLAN之頻寬的一實例。如所展示，ETS VLAN排程器741將與埠730相關聯之頻寬的15%分配至指派給VLAN通道1之網路訊務。另外，ETS優先級排程器742在不同訊務類別(亦即，優先級1至8)之間進一步劃分該15%之分配。因此，優先級8接收到埠730之總頻寬的6%，而優先級1僅接收到總頻寬之1%。相應地，向指派給VLAN通道1之優先 級8的網路訊務保證埠之頻寬的至少6%而向優先級1保證1%。以此方式，埠730之頻寬可被劃分為任何所要分配。
此外，ETS排程器階層架構可用以在多個VLAN通道被分組在一起時分配頻寬。舉例而言，若ETS VLAN排程器741將埠之頻寬的15%分配至VLAN通道1至3，則ETS優先級排程器742可將彼頻寬之一部分分配至與該等VLAN通道相關聯之訊務類別中的每一者。舉例而言，VLAN通道1之優先級1及VLAN通道2之優先級5可接收到所有頻寬，而其他優先級未被分配頻寬。或者，ETS優先級排程器742可同樣地對待各別VLAN通道之每一訊務類別。在彼情形下，頻寬分配將類似於圖7B中所展示之頻寬分配，例外之處在於分配應用於多個VLAN通道。亦即，VLAN通道中之每一者的優先級1(作為一群組)將被分配總頻寬之1%，VLAN通道中之每一者的優先級5將被分配總共2%等等，直至針對多個VLAN通道之15%分配已經散發為止。然而，類似於VLAN，並非VLAN內之所有訊務類別必須被分配頻寬，即使該VLAN自身被分配頻寬亦如此。
儘管展示為單獨組件，但在一實施例中，ETS VLAN排程器741及ETS優先級排程器742可整合至單一組件中。
圖8為圖2中所說明之系統的簡化表示。圖8說明伺服器與網路器件(亦即，橋接器元件120)之間、網路器件之間、網路器件與其他WAN或LAN之間的連接，及網路器件與其他計算器件之間的連接。
如所展示，圖8包括具有虛擬機111之伺服器805，該虛 擬機111可具有兩個正執行之不同應用程式810、815。應用程式810、815各自與將資料封包自應用程式810、815路由至虛擬交換器180中之至少一橋接器元件120的單獨VLAN(或更具體而言，S通道)相關聯。為了清楚起見，省略伺服器805與橋接器元件120之間的實體連接。另外，VLAN通道405D及405E可與相同連接或不同實體連接相關聯。
虛擬交換器180包括複數個橋接器元件120A至120C，該複數個橋接器元件120A至120C包括入口埠825、出口埠830、835及838，以及ETS排程器840。儘管未圖示，但伺服器805亦可包括一ETS排程器及在邏輯上經劃分以基於網路中之VLAN來分配頻寬的出口埠。
橋接器元件120A自被指派給各別VLAN通道的兩個應用程式810、815接收資料封包(亦即，資料訊框)。使用一佇列，橋接器元件120A可使用虛擬交換器180中之網型網路(mesh network)以經由出口埠830將封包轉遞至虛擬交換器180中之不同網路器件。與應用程式815相關聯之資料路徑870傳送指派給VLAN通道405E之資料訊框。橋接器元件120A之ETS排程器840可將頻寬分配至此網路訊務以及在朝向伺服器805之方向上跨越VLAN通道405D及405E流動的資料訊務。
當ETS排程器840建立針對埠830之頻寬分配之後，當橋接器元件120A接收到資料訊框時，其評估VLAN ID以判定其屬於哪一VLAN。當接著轉遞封包時，橋接器元件120A 知曉多少頻寬可用於彼VLAN。舉例而言，若ETS排程器840將頻寬之4%分配至VLAN，則在具有對應VLAN ID之所有資料訊框跨越對應VLAN通道被轉遞時向該等資料訊框保證至少那麼多之頻寬。
若ETS排程器840含有ETS排程器階層架構，則排程器840可基於含有VLAN通道405E之VLAN內的訊務類別來進一步劃分所分配之頻寬。ETS排程器840可針對用於應用程式810之VLAN通道405D執行相同程序(亦即，資料路徑875)。然而，所接收之資料訊框中的優先級代碼及VLAN ID用以確保在轉遞封包時使用正確量之頻寬。以此方式，ETS排程器840可保證資料路徑870及875之VLAN及訊務類別具有埠830之頻寬的可用之最小百分比。
然而，用於橋接器元件120B及120C之ETS排程器840可將不同百分比之頻寬指派給資料路徑870及875。亦即，給予流過橋接器元件120A之資料路徑870之網路訊務的頻寬分配可(例如)大於抑或小於給予流過橋接器元件120C之資料路徑870之網路訊務的頻寬分配。或者，橋接器元件120C中之ETS排程器840可不將頻寬分配至資料路徑870之資料訊框或不向資料路徑870之資料訊框保證頻寬。大體而言，系統管理員可組態橋接器元件120A至120C之ETS排程器840以滿足特定橋接器元件120之需要。舉例而言，橋接器元件120B可將資料訊務轉遞至不同WAN，而橋接器元件120C可將資料訊務轉遞至諸如連接至虛擬交換器180之另一伺服器或儲存器件的計算器件。此等不同組態可使 得管理員針對不同橋接器元件120不同地指派頻寬。
如IEEE 802.1Qaz中所定義之ETS不提供以大於訊務類別之細微度之任何細微度來分配實體連接之頻寬的方式。如先前所提及，IEEE 802.1Q允許網路管理員建立高達4096個不同VLAN，而IEEE 802.1QinQ提供超過一千六百萬個VLAN。能夠基於VLAN而非訊務類別來分配頻寬可增加網路管理員控制如何分配頻寬的能力。本文中所揭示之ETS排程器840可將頻寬之不同部分分配至應用程式810(亦即，VLAN通道405D)及應用程式815(亦即，VLAN通道405E)。替代於必須將VLAN通道405D、405E指派至不同訊務類別以便在應用程式之間不同地分配頻寬，ETS排程器840可經組態以基於所接收之資料訊框在特定VLAN中之成員資格將頻寬分配至所接收之資料訊框。
可基於VLAN ID(例如，S-VLAN及C-VLAN)將出口埠830、835、838劃分為數千或數百萬個不同分配。目前，ETS以1%之增量來提供頻寬分配(亦即，最多100個VLAN可被分配頻寬之1%)；然而，本文中所揭示之實施例可供可以遠遠更大之精度來分配頻寬的將來頻寬分配結構描述使用。將來結構描述可准許ETS排程器840在目前可能使用IEEE 802.1QinQ之一千六百萬個不同VLAN之間將實體連接之頻寬劃分為任一不同組合。若使用基於八個訊務類別來再劃分分配至VLAN之頻寬的ETS排程器階層架構，則此數目可進一步擴展。
結論
IEEE 802.1Q及ETS僅提供八個不同訊務類別，該八個不同訊務類別可用以控制一特定實體連接(或鏈路)中之頻寬。替代於僅依賴於此等八個訊務類別來管理頻寬，本文中所論述之實施例揭示使用增強之ETS排程器，其准許網路器件設定用於個別VLAN之頻寬。基於VLAN ID來分配埠中之頻寬准許網路器件將頻寬分配至數百萬個唯一VLAN。因此，此技術可增加網路光纖通道網路之細微控制及其效能。
諸圖中之流程圖及方塊圖說明根據本發明之各種實施例之系統、方法及電腦程式產品之可能實施的架構、功能性及操作。就此而言，流程圖或方塊圖中之每一方塊可表示程式碼之一模組、區段或部分，其包含用於實施指定邏輯功能的一或多個可執行指令。亦應注意，在一些替代實施中，區塊中所提到之功能可不以諸圖中所提到之次序發生。舉例而言，視所涉及之功能性而定，連續展示之兩個區塊實際上可實質上同時執行，或該等區塊有時可以相反次序執行。亦應注意，可藉由執行指定功能或動作的基於專用硬體之系統或專用硬體與電腦指令之組合來實施方塊圖及/或流程圖說明之每一區塊及方塊圖及/或流程圖說明中之區塊的組合。
雖然前述內容針對本發明之實施例，但在不脫離本發明之基本範疇的情況下可設計本發明之其他及另外實施例，且本發明之範疇係由以下申請專利範圍判定。
100‧‧‧系統
105‧‧‧第一伺服器
106‧‧‧第二伺服器
107‧‧‧作業系統
109‧‧‧處理器
110‧‧‧記憶體
111‧‧‧虛擬機
113‧‧‧超管理器
114‧‧‧虛擬橋接器
115‧‧‧網路配接器
117‧‧‧PCI(周邊組件互連)主機橋接器
120‧‧‧橋接器元件/橋接元件
120A‧‧‧橋接器元件
120B‧‧‧橋接器元件
120C‧‧‧橋接器元件
122‧‧‧上游PCI(周邊組件互連)埠
123‧‧‧下游PCI(周邊組件互連)埠
125‧‧‧輸送層模組
126‧‧‧輸送層模組
130‧‧‧交換層
140‧‧‧輸入/輸出管理控制器(IOMC)
150‧‧‧PCI(周邊組件互連)器件/PCIe(快速周邊組件互連)器件
155‧‧‧乙太網路
180‧‧‧虛擬交換器
200‧‧‧系統
205‧‧‧機箱
207‧‧‧機箱
210‧‧‧伺服器
212‧‧‧伺服器
214‧‧‧伺服器
220‧‧‧中平面
250‧‧‧交換器模組
251‧‧‧交換器模組
252‧‧‧交換器模組
254‧‧‧子交換器
255‧‧‧IOMC(輸入/輸出管理控制器)
256‧‧‧IOMC(輸入/輸出管理控制器)
257‧‧‧IOMC(輸入/輸出管理控制器)
260‧‧‧乙太網路或PCI(周邊組件互連)連接器/埠連接器
400‧‧‧系統
405A‧‧‧VLAN(虛擬區域網路)通道
405B‧‧‧VLAN(虛擬區域網路)通道
405C‧‧‧VLAN(虛擬區域網路)通道
405D‧‧‧VLAN(虛擬區域網路)通道
405E‧‧‧VLAN(虛擬區域網路)通道
500‧‧‧資料訊框/訊框
501‧‧‧外部標籤(S標籤)/外部標籤
502‧‧‧內部標籤(C標籤)/內部標籤
505A‧‧‧部分
505B‧‧‧部分
510A‧‧‧部分
510B‧‧‧部分
515A‧‧‧部分
515B‧‧‧部分
520‧‧‧S-VLAN(服務-虛擬區域網路)ID(識別符)/部分
525‧‧‧C-VLAN(客戶-虛擬區域網路)ID(識別符)/部分
630‧‧‧埠
639‧‧‧記憶體
640‧‧‧ETS(增強之傳輸選擇)排程器
730‧‧‧出口埠
739‧‧‧記憶體
741‧‧‧ETS(增強之傳輸選擇)VLAN(虛擬區域網路)排程器
742‧‧‧ETS(增強之傳輸選擇)優先級排程器
805‧‧‧伺服器
810‧‧‧應用程式
815‧‧‧應用程式
825‧‧‧入口埠
830‧‧‧出口埠
835‧‧‧出口埠
838‧‧‧出口埠
840‧‧‧ETS(增強之傳輸選擇)排程器
870‧‧‧資料路徑
875‧‧‧資料路徑
圖1說明根據本發明之一實施例的包括分散式虛擬交換器之系統架構。
圖2說明根據本發明之一實施例的實施一虛擬交換器之系統的硬體表示。
圖3說明根據本發明之一實施例的虛擬交換器。
圖4說明根據本發明之實施例的在圖1之系統中使用虛擬區域存取網路。
圖5為根據本發明之一實施例的用於基於虛擬區域網路ID來識別網路訊務的資料訊框。
圖6說明根據本發明之實施例的在圖1之系統中使用增強之傳輸選擇的增強版本。
圖7A至圖7B說明根據本發明之一實施例的使用虛擬區域網路之增強之傳輸選擇的增強版本。
圖8說明根據本發明之一實施例的在圖2之系統中使用虛擬區域網路之增強之傳輸選擇的增強版本。
100‧‧‧系統
105‧‧‧第一伺服器
106‧‧‧第二伺服器
107‧‧‧作業系統
109‧‧‧處理器
110‧‧‧記憶體
111‧‧‧虛擬機
113‧‧‧超管理器
114‧‧‧虛擬橋接器
115‧‧‧網路配接器
117‧‧‧PCI(周邊組件互連)主機橋接器
120‧‧‧橋接器元件/橋接元件
122‧‧‧上游PCI(周邊組件互連)埠
123‧‧‧下游PCI(周邊組件互連)埠
125‧‧‧輸送層模組
126‧‧‧輸送層模組
130‧‧‧交換層
140‧‧‧輸入/輸出管理控制器(IOMC)
150‧‧‧PCI(周邊組件互連)器件/PCIe(快速周邊組件互連)器件
155‧‧‧乙太網路
180‧‧‧虛擬交換器

Claims (21)

  1. 一種用於傳輸之方法，其包含：建立連接兩個計算器件之一實體連接，其中流過該實體連接之網路訊務在邏輯上劃分為複數個虛擬區域網路(VLAN)通道；基於流過該複數個VLAN通道中至少一個之網路訊務，在該複數個VLAN通道中之至少兩者之間分配該實體連接之一頻寬；及在複數個訊務類別之間再劃分分配至該複數個VLAN通道中之一者的頻寬。
  2. 如請求項1之方法，其中該複數個VLAN通道及該複數個訊務類別係基於以下各者中之至少一者來進行組態：IEEE 802.1Q及IEEE 802.1Q之一衍生版。
  3. 如請求項1之方法，其進一步包含：判定指派給該複數個VLAN通道中之該一者的該網路訊務是否正使用該經分配之頻寬，若指派給該複數個VLAN通道中之該一者的該網路訊務並未使用該經分配之頻寬，則將指派給該複數個VLAN通道中之該一者的該頻寬之至少一部分分配至一不同VLAN通道；及將該頻寬之該部分自該不同VLAN通道重新分配至該複數個VLAN通道中之該一者。
  4. 如請求項1之方法，其中該VLAN通道係與一服務VLAN(S-VLAN)相關聯。
  5. 如請求項1之方法，其中該VLAN通道係與指派給一S-VLAN之一客戶VLAN(C-VLAN)相關聯。
  6. 如請求項5之方法，其中該S-VLAN及該C-VLAN係基於以下各者中之至少一者進行組態：IEEE 802.1QinQ及IEEE 802.1QinQ之一衍生版。
  7. 如請求項1之方法，其中僅該實體連接之該複數個VLAN通道的一子集被分配頻寬。
  8. 一種用於傳輸之電腦程式產品，其包含：具有體現於其中之電腦可讀程式碼的一電腦可讀儲存媒體，該電腦可讀程式碼包含經組態以進行以下操作之電腦可讀程式碼：建立連接兩個計算器件之一實體連接，其中流過該實體連接之網路訊務在邏輯上劃分為複數個虛擬區域網路(VLAN)通道；基於流過該複數個VLAN通道中至少一個之網路訊務，在該複數個VLAN通道中之至少兩者之間分配該實體連接之一頻寬；及在複數個訊務類別之間再劃分分配至該複數個VLAN通道中之一者的頻寬。
  9. 如請求項8之電腦程式產品，其中該複數個VLAN通道及該複數個訊務類別係基於以下各者中之至少一者來進行組態：IEEE 802.1Q及IEEE 802.1Q之一衍生版。
  10. 如請求項8之電腦程式產品，其進一步包含經組態以進行以下操作之電腦可讀程式碼： 判定指派給該複數個VLAN通道中之該一者的該網路訊務是否正使用該經分配之頻寬，若指派給該複數個VLAN通道中之該一者的該網路訊務並未使用該經分配之頻寬，則將指派給該複數個VLAN通道中之該一者的該頻寬之至少一部分分配至一不同VLAN通道；及將該頻寬之該部分自該不同VLAN通道重新分配至該複數個VLAN通道中之該一者。
  11. 如請求項8之電腦程式產品，其中該VLAN通道係與一服務VLAN(S-VLAN)相關聯。
  12. 如請求項8之電腦程式產品，其中該VLAN通道係與指派給一S-VLAN之一客戶VLAN(C-VLAN)相關聯。
  13. 如請求項12之電腦程式產品，其中該S-VLAN及該C-VLAN係基於以下各者中之至少一者進行組態：IEEE 802.1QinQ及IEEE 802.1QinQ之一衍生版。
  14. 如請求項8之電腦程式產品，其中僅該實體連接之該複數個VLAN通道的一子集被分配頻寬。
  15. 一種網路器件，其包含：一埠，其經組態以經由一實體連接連接至一計算器件，其中流過該實體連接之網路訊務在邏輯上劃分為複數個虛擬區域網路(VLAN)通道；及一頻寬排程器，其基於流過該複數個VLAN通道中至少一個之網路訊務，經組態以在該複數個VLAN通道中之至少兩者之間分配該埠之一頻寬且在複數個訊務類別 之間再劃分分配至該複數個VLAN通道中之一者的頻寬。
  16. 如請求項15之網路器件，其中該複數個VLAN通道及該複數個訊務類別係基於以下各者中之至少一者來進行組態：IEEE 802.1Q及IEEE 802.1Q之一衍生版。
  17. 如請求項15之網路器件，其中該頻寬排程器經組態以：判定指派給該複數個VLAN通道中之該一者的該網路訊務是否正使用該經分配之頻寬，若指派給該複數個VLAN通道中之該一者的該網路訊務並未使用該經分配之頻寬，則將指派給該複數個VLAN通道中之該一者的該頻寬之至少一部分分配至一不同VLAN通道；及將該頻寬之該部分自該不同VLAN通道重新分配至該複數個VLAN通道中之該一者。
  18. 如請求項15之網路器件，其中該VLAN通道係與一服務VLAN(S-VLAN)相關聯。
  19. 如請求項15之網路器件，其中該VLAN通道係與指派給一S-VLAN之一客戶VLAN(C-VLAN)相關聯。
  20. 如請求項19之網路器件，其中該S-VLAN及該C-VLAN係基於以下各者中之至少一者進行組態：IEEE 802.1QinQ及IEEE 802.1QinQ之一衍生版。
  21. 如請求項15之網路器件，其中僅該實體連接之該複數個VLAN通道的一子集被分配頻寬。
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