TWI521921B - 發現節點中的節能方法 - Google Patents

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Description

發現節點中的節能方法
本發明涉及節能，具體地涉及用於節能的自動意識動態控制策略，尤其涉及發現節點中的節能方法。
能量成本以近年來一直加速的趨勢持續增長。這種情況下，各個行業對那些增加成本的影響已經變得越來越敏感。已經引起越來越多監視的一個領域是IT設施。許多公司現在正查看它們的IT系統的電力使用，以確定是否可以減少能量成本。為此原因，對節能型網路(IEEE 802.3az)的行業關注已經產生，以解決IT設備使用作為整體(即，PC、顯示器、印表機、交換機、伺服器、網路設備等)的增長的成本。
設計節能型方案時，一個需要考慮的因素是網路鏈路上的流量剖析(traffic profile)。例如，許多網路鏈路通常處於零星的資料突發之間的閒置狀態，而在其他網路鏈路中，可能是定期或間斷的低帶寬流量，伴隨高帶寬流量的突發。各個方案可能探求使鏈路、鏈路速率以及鏈路上的層適應基於各種能量成本和對流量的影響的優化方案，而優化方案自身又取決於應用。各個方案的實施基於控制策略。然而，需要的是一種用於節能的自動意識動態控制策略。
一種用於節能的自動意識動態控制策略，基本上如至少一幅附圖中所示和/或聯繫至少一幅圖所描述的，如權利要求書中更完整闡述的。
根據一方面，提供一種發現節點中的節能方法，包括：測量由所述發現節點支援的網路鏈路的利用水準；經由所述發現節點中運行的節能控制策略，控制支援所述網路鏈路的所述發現節點中部件的運行狀態，所述節能控制策略接受所測量的所述網路鏈路的利用水準為第一輸入；從所述發現節點，傳輸偵測流量到多個網路節點中的每個網路節點；基於從所述多個網路節點接受的針對所傳輸的偵測流量的回應消息，生成針對所述多個網路節點中的每個網路節點的當前網路性能的測量；以及基於第二輸入，調整所述發現節點中所述部件上的所述節能控制策略的作用(effect)，所述第二輸入是基於所述生成的針對所述多個網路節點中的每個網路節點的當前網路性能的測量。
優選地，所述測量包括測量所述發現節點中埠、佇列或緩衝區的狀況。
優選地，所述控制包括將物理層設備的至少部分置於低功率狀態。
優選地，所述控制包括將媒體訪問控制設備的至少部分置於低功率狀態。
優選地，所述傳輸包括傳輸使能確定網路節點的延遲的消息。
優選地，所述傳輸包括傳輸使能確定網路節點的回應(responsiveness)的消息。
優選地，所述傳輸包括傳輸使能確定網路節點的上傳或下載速度的消息。
優選地，所述傳輸包括傳輸使能確定網路節點的延遲抖動的消息。
優選地，所述傳輸包括以週期性間隔傳輸。
優選地，所述方法進一步包括傳輸所述生成的針對所述多個網路節點中的每個網路節點的當前網路性能的測量到與所述發現節點分開的一個或多個交換節點。
優選地，所述調整包括調整所述節能控制策略的進取性(aggressiveness)水準。
根據一方面，提供一種發現節點中的節能方法，包括：從所述發現節點，傳輸第一偵測流量到第一多個網路節點中的每個網路節點，所述第一偵測流量設計來測試第一類型的網路流量的當前網路性能水準；從所述發現節點，傳輸第二偵測流量到第二多個網路節點中的每個網路節點，所述第二偵測流量設計來測試第二類型的網路流量的當前網路性能水準，所述第二類型的網路流量不同於所述第一類型的網路流量；基於第一消息，生成針對所述第一多個網路節點中的每個網路節點的當前網路性能的第一測量，所述第一消息是回應於所述傳輸的第一偵測流量而從所述第一多個網路節點接收的；基於第二消息，生成針對所述第二多個網路節點中的每個網路節點的當前網路性能的第二測量，所述第二消息是回應於所述傳輸的第二偵測流量而從所述第二多個網路節點接收的；以及基於生成的當前網路性能的所述第一測量和第二測量，調整所述發現節點中的節能控制策略，所述節能控制策略控制所述發現節點中部件的運行狀態。
優選地，所述傳輸包括傳輸設計來測量IP資料上語音傳輸的網路性能的消息。
優選地，所述傳輸包括傳輸設計來測量視頻資料的傳輸的網路性能的消息。
優選地，所述傳輸包括傳輸設計來測量具有特定服務品質水準的資料的傳輸的網路性能的消息。
優選地，所述調整包括調整所述節能控制策略的進取性水準。
優選地，所述節能控制策略也基於由所述發現節點支援的網路鏈路的利用水準的測量。
優選地，所述方法進一步包括確定基於所述發現節點中埠、佇列或緩衝區狀況的測量，確定所述利用水準。
根據一方面，提供一種發現節點中的節能方法，包括：經由所述發現節點中運行的節能控制策略，控制支援網路鏈路的所述發現節點中物理層設備的運行狀態，所述節能控制策略至少部分地基於所述網路鏈路的利用水準；以及基於所述發現節點所在其中的網路中多個節點的當前網路性能的測量，調整所述節能控制策略的進取性水準，當前網路性能的所述測量是基於由所述多個節點響應於設計來測試所述多個節點的回應的發現消息生成的消息。
優選地，所述方法進一步包括從發現節點接收網路性能的所述測量。
為了描述可以獲得本發明的上述和其他優點以及特徵的方式，將通過參考附圖中圖示的具體實施例來渲染以上簡要描述的本發明的更具體說明。應理解，這些附圖僅描繪本發明的典型實施例，並不用於限制本發明的範圍，本發明將通過附圖的使用，來更具體詳細地描述和解釋。
下面詳細討論本發明的各個實施例。儘管討論的是特定實施方式，應理解這僅是為了示例的目的。相關領域技術人員將認識到可以使用其他部件和構造，而不偏離本發明的精神和範圍。
節能型乙太網路試圖在網路的流量利用不在其最大負荷時節約電力。這用來在最大化電力節約的同時最小化性能影響。在廣泛意義上，針對網路中特定鏈路的節能控制策略確定何時進入節電狀態，進入何種節電狀態(即，電力節約的水準)，在該節電狀態保持多久，從前一節電狀態轉換到何種節電狀態等。一個實例中，節能控制策略可以基於鏈路自身上流量的性質做出這些決定。
圖1圖示節能控制策略可以應用於的網路節點的實例(交換機)。如圖1所示，網路節點110包括物理層設備(PHY)112、媒體訪問控制(MAC)114和主機116。一般，主機116可以包括用於使能要在鏈路上傳輸的資料包的五個最高功能層的操作性和/或功能性的合適的邏輯、電路和/或代碼。由於OSI模型中每個層提供對上一級介面層的服務，MAC控制器114可以提供對主機116的必要服務，以確保該資料包被適當格式化並傳送到PHY 112。MAC控制器114可以包括可以使能處理資料連結層(層2)操作性和/或功能性的合適的邏輯、電路和/或代碼。MAC控制器114可以配置來實施乙太協定，例如，基於IEEE 802.3標準的那些協定。PHY 112可以配置來處理物理層需求，其包括，但不限於分包(packetization),、資料傳輸以及序列化/反序列化(SERDES)。
一般，控制鏈路的資料速率可以使能網路節點及其可能的鏈路夥伴以更節能的方式通信。更具體地，鏈路速率減小到主速率(main rate)的亞速率(sub-rate)使能功率的減少，由此導致電力節約。一個實例中，該亞速率可以是零速率，其產生最大的電力節約。
亞速率的一個實例是通過子集PHY技術的使用來實現。該子集PHY技術中，可以通過將PHY轉換到較低的鏈路速率來適應低鏈路利用週期，所述較低鏈路速率通過母PHY的子集來使能。一個實施例中，子集PHY技術是通過關掉母PHY的部分(如關掉四個通道中的三個)來使能的，以使能以較低或子集速率的運行。另一實例中，子集PHY技術可以通過減慢母PHY的時鐘頻率來使能。例如，具有可以通過倍頻來減慢或加速的增強的核心的母PHY可以在低鏈路利用期間減慢10倍，然後當接收到突發的資料時加速10倍。在該10倍的實例中，10G增強的核心可以在空閒時向下轉換到1G鏈路速率，並且當資料要被傳輸時加速回10G鏈路。
亞速率的另一實例是通過低功率空閒(LPI)技術的使用。一般，LPI依賴於進入安靜狀態，在該狀態當沒有流量要傳輸的時候，可以實現電力節約。因此當鏈路關閉時節約了電力。可以週期性地發送刷新信號以使能從睡眠模式喚醒。
一般，子集和LPI技術兩者均涉及在低鏈路利用期間關掉或以其他方式更改PHY的部分。如在PHY中，較高層(如，MAC)中的節電也可以通過使用各種形式的亞速率來實現。
如圖1所圖示的，網路節點110還包括控制策略實體118。如上文指出的，控制策略實體118可以設計來確定何時進入節電狀態、進入何種節電狀態(即，節電的水準)，在該節電狀態保持多久，從前一節電狀態轉換到何種節電狀態等。一個實施例中，網路節點110中的控制策略實體118包括可以與各個層交互操作的軟體代碼，所述層包括PHY、MAC或主機中的其他子系統的部分。
常規地，使得控制策略實體118能夠分析物理鏈路上的流量，以及分析對資料的操作和/或處理。例如，控制策略實體118可以設計來分析埠、佇列、緩衝區等的空或非空狀況，以確定是否轉換到節電狀態或從節電狀態轉換出。該實例中，對埠、佇列、緩衝區等的狀況的分析使得控制策略實體118能夠確定鏈路利用的歷史水準。一種情形中，一時間段上低水準的鏈路利用的指示可以用來觸發支援特定網路鏈路的一個或多個網路節點部件(如，PHY、MAC、PHY/MAC介面等)改變到低功率運行狀態。
本發明中，應當認識到，查看網路鏈路上過去的流量水準的測量的傳統分析受限於：這些測量不提供即時網路行為或狀況的指示。而且，基於鏈路的測量是限制性的，在於它們聚焦于鏈路-特異性環境(link-specific context)，而不是鏈路在其中運行的較寬的網路環境(network context)。如此，基於鏈路的測量無法提供鏈路利用的未來改變的任何指示。
作為本發明的特徵，網路節點的控制策略可以設計來不僅回應鏈路利用的歷史測量，還響應網路節點所處的網路活動的即時測量。網路節點(諸如交換機)典型地出現在具有大量交換和連接的網路中。這種網路可以包括接入網路、企業網路、資料中心、高性能計算(HPC)網路、存儲區域網路(SANS)等。一個實例中，計算環境(諸如大型企業網路)可以包括數百個甚至數千個設計來互聯大量計算設備的網路交換機。
圖2圖示這種網路的示例構架，其中可以包括網路節點。如所圖示的，網路構架可以組織成核心層、聚合層(aggregation layer)和接入層。一般，核心層負責資料跨網路的快速且可靠的傳輸。核心層起主幹網路的功能，因為所有其他層都依賴於它。如此，核心層針對高資料傳輸速率、低延遲以及高可靠性來設計。聚合層扮演從大量的邊緣交換機聚合要被轉送到核心交換機的流量，以及從核心交換機接收流量以向邊緣交換機分發的關鍵角色。執行該聚合功能時，聚合層可以包括層2/層3多層交換機、防火牆、緩存、負載等化器、SSL卸載器和入侵檢測系統。最後，接入層提供伺服器經由層2交換機到聚合層的連接性。
這種網路構架的背景下，具體網路節點(如，交換機)的操作狀態可以受到遠遠不至於該網路節點支援的網路鏈路上流量的簡單歷史分析的影響。例如，核心層或聚合層中的交換機當僅查看其網路鏈路之一上的流量的歷史分析，將不能辨別網路上正在進行什麼。如將認識到的，網路中的活動(如，接入層中各個伺服器的載入)可以對在該交換機處要發現的鏈路利用有直接影響。本發明中，對這種網路活動的知悉可以用來預期未來流量水準，由此提供額外的輸入，通過該額外的輸入，控制策略可以管理網路節點的操作狀態。
圖3圖示由可以額外地考慮網路活動的測量的網路節點實施的控制策略的實施例。如所圖示的，發現節點300包括能量控制策略310。一般，任何網路節點都可以作為發現節點，其功能在下文詳細描述。
如上文所述，能量控制策略310設計來管理發現節點300的能量效率。如將認識到的，針對發現節點300所限定的具體節點狀態將取決於實施方式。簡單實例中，節電狀態可以針對支援網路鏈路的PHY來限定。在該實例中，能量控制策略310可以設計來確定PHY何時進入節電狀態，PHY要進入何種節電狀態(如，PHY實施的亞速率的形式)，PHY要在該節電狀態保持多久，PHY要從節電狀態轉換到何種操作狀態，等等。如所圖示的，能量控制策略310可以將鏈路活動資訊320用作一種輸入來做出能量控制策略決定。鏈路活動資訊可以基於埠、佇列、緩衝區等的操作，其提供了鏈路上流量的某種指示。
最終，鏈路活動資訊提供網路活動的歷史透視，並不能用來預期鏈路活動中的改變。為此原因，發現節點300還設計來生成網路活動資訊330，其提供用於能量控制策略310的第二資料登錄。一般，網路活動資訊330設計來向能量控制策略310提供網路活動的指示，其暗示發現節點300的未來活動中的改變。網路活動資訊330可以基於各種網路方法，並且不限於具體形式或發現機制。
如圖3中圖示的，網路活動資訊330是基於從多個網路節點接收到的網路資料。一個實施例中，從多個網路節點接收到的網路資料由網路節點回應於由發現節點300生成的偵測流量而生成。一般，由發現節點300生成的偵測流量設計來輪詢或以其他方式測試多個網路節點的響應性或活動水準。多個網路節點的響應性或活動水準為發現節點300提供網路活動指示，在對發現節點300可用的鏈路活動的歷史測量中該網路活動指示可能反映出來或可能未反映出來。
簡單的實例中，偵測流量可以代表網路節點(如，DNS伺服器)的“ping”。該“ping”可以代表被發送到具體網路節點以產生回應的短的資料包。通過偵聽該回應，發現節點可以測量資料包的來回時間，以確定網路載入的相對測量。
另一實例中，發現節點300可以基於Cisco資源預留協議(RSVP)生成偵測流量。一般，RSVP是一種網路-控制協定，其提供用於預留網路資源，以保證跨網路端到端傳輸的應用達到期望的服務品質(QoS)的手段。如此，RSVP使得發現節點300能夠確定網路中跨各個中繼段(hops)的延遲。
另外的實例中，發現節點300可以通過發送流量密集型突發(traffic intensive bursts)(如，上傳/下載測試檔)來測試網路的響應性。如將認識到的，各種類型的偵測流量可以發送到跨網路的網路節點，以生成網路中即時活動的集合圖片。這種偵測流量可以週期性地發送出去，以確認網路載入或性能中的任何改變。
已描述了對鏈路活動資訊以及網路活動資訊響應的動態控制策略的總體框架，現在參考圖4的流程圖，其圖示本發明的過程。如所圖示的，過程開始於步驟402，在此發現節點測量網路鏈路活動。網路鏈路活動的這些測量可以基於發現節點處埠、緩衝區、佇列等的分析來進行。一個實施例中，網路活動的測量可以結合從經由網路鏈路連接到發現節點的對等設備接收的資訊來進行。
接下來，在步驟404中，發現節點傳輸偵測流量到多個網路節點。一個實施例中，偵測流量被週期性地傳輸，使得發現節點能夠查明網路中的任何改變。如上文指出的，偵測流量的具體形式(例如ping、RSVP、資料突發等)將依賴於實施方式。一個實施例中，偵測流量可以設計來使能針對具體類型的流量的網路回應性的測量。例如，偵測流量可以設計來確定相對於IP語音(VOIP)流量、視頻流量、具有特定的服務品質水準的資料流程量、乙太音頻/視頻橋(AVB)流量等的網路響應性或活動。如將認識到的，相對於具體類型的流量的測量可以用來影響針對該具體類型的流量設計的控制策略。流量-特異性測量因此可以產生由發現節點實施的一個或多個控制策略的調整的更大粒度(granularity)。
接下來，在步驟406，發現節點會基於多個網路節點對偵測流量的回應生成即時網路性能的測量。各個實例中，發現節點可以基於多個網路節點的響應，生成延遲、回應性、上傳/下載速度和/或抖動等的測量。無論基於這種響應產生的響應和/或測量的具體類型，生成的測量設計來為發現節點提供對網路的當前狀態的即時視圖。該即時視圖與基於鏈路的測量形成對照，所述基於鏈路的測量僅能提供鏈路流量的歷史透視。一個實施例中，由網路活動資訊提供的即時視圖用來預期將由發現節點經歷的網路載入中的改變(即，增加或減少)。
由網路活動資訊反映的這些預期變化然後在步驟408用來調整控制策略。一個實施例中，對控制策略的調整可以由控制策略的進取性水準(aggressiveness)(如，進取型、中立型、保守型)的改變來反映。例如，進取性水準可以由控制策略用來確定控制操作狀態轉換的計時器的相對長度。在此，進取性控制策略可以縮短確定何時進入低功率狀態的計時，而保守型控制策略加長確定何時進入低功率狀態的計時。類似地，進取型控制策略可以加長確定睡眠狀態的持續時間的計時，而保守型控制策略可以縮短確定睡眠狀態的持續時間的計時。一般，網路活動資訊可以用來調整控制策略的任何參數。例如，對控制策略的調整可以與發射器/接收器中額外的喚醒時間或其他操作參數相關。
此外，由網路活動資訊調整的控制策略也可以用來確定進入何種節電狀態。一種實施方式中，節電狀態可以與LPI或一些其他形式的亞速率相關。另一實施方式中，節電狀態可以與掉電的PHY以外的亞系統相關。例如，節電狀態可以與MAC、控制器、交換機上的記憶體、VOIP電話上的螢幕等相關。另一實例中，節電狀態可以與運行的或未運行的服務相關，這些服務包括諸如乙太AVB、互聯網小型電腦系統介面(iSCSI)等。
如已描述的，由發現節點對偵測流量的使用使得發現節點能夠增大由控制策略使用的考慮，到現在包括即時網路活動資訊。該即時網路活動資訊使得控制策略能夠更精確地響應於網路狀況(如，掉電哪個，掉電多少，等)，由此增加發現節點的能量效率。
一個實施例中，具有控制策略的多個網路節點可以被實施為發現節點。為了便利每個發現節點的偵測流量，多個發現節點可以以輪詢方案排程，輪詢方案防止載入網路時產生不必要的高水準的偵測流量。
另一實施例中，具體的發現節點可以設計來共用網路活動資訊，該網路活動資訊是響應於要與網路中的其他網路節點共用的偵測流量而生成的。這提供有效機制，籍此多個網路節點可以受益於由單個發現節點生成的即時資訊。
通過參考前述詳細說明，本發明的這些以及其他方面對本領域技術人員將變得明顯。儘管上文已描述了本發明的眾多主要特徵，本發明能夠有其他實施例，並且以各種方式實踐和進行，在閱讀所公開的發明之後，這些方式對本領域普通技術人員將是明顯的，因此，以上描述不應被認為僅有這些其他實施例。而且，要理解本文採用的措辭和術語是為了描述的目的而不應被認為是限制性的。
110．．．網絡節點
112．．．物理層設備(PHY)
114．．．媒體訪問控制(MAC)控制器
116．．．主機
118．．．控制策略實體
300．．．節點
310．．．能量控制策略
320．．．鏈路活動信息
330．．．網絡活動信息
圖1圖示網路節點中實施的節能控制策略的實例。
圖2圖示網路構架的實例。
圖3圖示根據本發明的節能控制策略的實例。
圖4圖示本發明的方法的流程圖。
圖4為流程圖，無元件符號說明。

Claims (10)

  1. 一種發現節點中的節能方法，包括：測量由所述發現節點支援的網路鏈路的利用水準；經由所述發現節點中運行的節能控制策略，控制支援所述網路鏈路的所述發現節點中部件的運行狀態，所述節能控制策略接受所測量的所述網路鏈路的利用水準為第一輸入；從所述發現節點，傳輸偵測流量到多個網路節點中的每個網路節點；基於從所述多個網路節點接受的針對所傳輸的偵測流量的回應消息，生成針對所述多個網路節點中的每個網路節點的當前網路性能的測量；以及基於第二輸入，調整所述發現節點中所述部件上的所述節能控制策略的作用(effect)，所述第二輸入是基於所述生成的針對所述多個網路節點中的每個網路節點的當前網路性能的測量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述測量包括測量所述發現節點中埠、佇列或緩衝區的狀況。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述控制包括將物理層設備的至少部分置於低功率狀態。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述控制包括將媒體訪問控制設備的至少部分置於低功率狀態。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述傳輸包括傳輸使能確定網路節點的延遲的消息。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述傳輸包括傳輸使能確定網路節點的回應的消息。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述傳輸包括傳輸使能確定網路節點的上傳或下載速度消息。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述傳輸包括傳輸使能確定網路節點的延遲抖動的消息。
  9. 一種發現節點中的節能方法，包括：從所述發現節點，傳輸第一偵測流量到第一多個網路節點中的每個網路節點，所述第一偵測流量設計來測試第一類型的網路流量的當前網路性能水準；從所述發現節點，傳輸第二偵測流量到第二多個網路節點中的每個網路節點，所述第二偵測流量設計來測試第二類型的網路流量的當前網路性能水準，所述第二類型的網路流量不同於所述第一類型的網路流量；基於第一消息，生成針對所述第一多個網路節點中的每個網路節點的當前網路性能的第一測量，所述第一消息是回應於所述傳輸的第一偵測流量而從所述第一多個網路節點接收的；基於第二消息，生成針對所述第二多個網路節點中的每個網路節點的當前網路性能的第二測量，所述第二消息是回應於所述傳輸的第二偵測流量而從所述第二多個網路節點接收的；以及基於生成的當前網路性能的所述第一測量和第二測量，調整所述發現節點中的節能控制策略，所述節能控制策略控制所述發現節點中部件的運行狀態。
  10. 一種發現節點中的節能方法，包括：經由所述發現節點中運行的節能控制策略，控制支援網路鏈路的所述發現節點中物理層設備的運行狀態，所述節能控制策略至少部分地基於所述網路鏈路的利用水準；以及基於所述發現節點所在其中的網路中多個節點的當前網路性能的測量，調整所述節能控制策略的進取性水準，當前網路性能的所述測量是基於由所述多個節點響應於設計來測試所述多個節點的回應的發現消息生成的消息。
TW100139324A 2010-10-29 2011-10-28 發現節點中的節能方法 TWI521921B (zh)

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