TWI819072B - 在網路運算環境中用於避免環路衝突的系統、非暫態電腦可讀取儲存媒體及電腦實現方法 - Google Patents

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Abstract

用於在網路運算環境中改善路由操作的系統、非暫態電腦可讀取儲存媒體及電腦實現方法。系統包括一個網路拓樸，所述網路拓樸包括多個脊柱節點與多個葉節點，其中，第一脊柱節點與第一葉節點之間的鏈路為非活動狀態。所述第一脊柱節點包括一個或多個處理器，所述一個或多個處理器可配置為執行儲存在非暫態的電腦可讀取儲存媒體中的多個指令。所述指令包括接收要發送到第一葉節點的封包。所述指令包括識別在所述網路拓樸中位於同一級別的一個替代脊柱節點。所述指令包括將隧道標籤附加於所述封包，其中，所述隧道標籤指示應將所述封包發送到所述替代脊柱節點。

Description

在網路運算環境中用於避免環路衝突的系統、非暫態電腦可讀取儲存媒體及電腦實現方法
本發明涉及一種運算網路，特別是涉及電腦網路環境中的網路拓樸與路由協定。
網路運算是使多個電腦或節點一起工作並通過網路相互通信的一種方式。存在有廣域網路(wide area network，WAN)與區域網路(local area network，LAN)。廣域網路與區域網路皆允許電腦之間的互連。區域網路通常用於較小的、更加本地化的網路，這些網路可用於家庭、企業、學校等。廣域網路覆蓋較大的區域，例如；城市，甚至可以允許不同國家的電腦進行連接。區域網路通常比廣域網路更快、更安全，但是廣域網路可以實現廣泛的連接。區域網路通常由部署它們的組織在內部擁有、控制與管理，而廣域網路通常需要兩個或多個區域網路通過公用網際網路或通過由電信提供商所建立的專用連接進行連接所組成。
區域網路與廣域網路使電腦可以相互連接並傳輸資料與其他資訊。對於區域網路與廣域網路而言，皆必須有一種方法來確定將資料從一個計算實例傳遞到另一個計算實例的路徑。這稱為路由。路由是為一個網路中、多個網路之間或跨多個網路的流量選擇路徑的過程。路由過程通常基於路由表來指導轉發，該些路由表維護著到各個網路目的地的路由記錄。路由表可以由管理員指定，可以通過觀察網路流量來學習，也可以藉助路由協定來構建。
小型網路可以使用手動配置的路由表來確定資訊應如何從一台電腦傳播到另一台電腦。一個路由表可以包括“最佳路徑”的列表，該列表指示一個起始電腦與一個最終目標電腦之間的最有效或最理想的路徑。較大的網路(包括連接到公用網際網路的網路)可能依賴於複雜的拓樸結構，該些拓樸結構可能會快速變化，因此所述手動構建路由表是不可行的。動態路由試圖通過基於路由協定承載的資訊自動建構路由表來解決此問題。動態路由使網路能夠幾乎自主地採取行動，以避免網路故障與阻塞。存在多種路由協定，其提供用於確定網路設備之間的最佳路徑的規則或指令。動態路由協定與演算法的示例包括路由資訊協定(Routing Information Protocol，RIP)、開放式最短路徑優先(Open Shortest Path First，OSPF)、加強型閘道間選徑協定(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol，EIGRP)與邊界閘道協定(Border Gateway Protocol，BGP)。
在某些情況下，路徑選擇涉及將路由度量(routing metric)應用於多個路由以選擇或預測最佳路由。大多數路由演算法一次僅使用一個網路路徑。多路徑路由技術允許使用多個替代路徑。在電腦網路中，一個路由演算法可用於預測兩個計算實例之間的最佳路徑。所述路由演算法可以基於多個因素，例如：頻寬、網路延遲、中繼段個數(hop count)、路徑成本、負載、最 大傳輸單位、可靠性與通信成本。所述路由表儲存最佳路徑的列表。拓樸資料庫可以儲存最佳路徑的列表，並且可以進一步儲存其他資訊。
在某些網路中，沒有一個實體負責選擇最佳路徑的事實，使路由變得複雜。相反，在選擇最佳路徑或單一路徑的事件部分時會涉及多個實體。在通過網際網路進行電腦網路的環境中，網際網路被劃分為多個自主系統(autonomous system，AS)，例如：多個網際網路服務提供商(Internet Service Providers，ISPs)。每一自主系統控制涉及其網路的路由。基於所述邊界閘道協定(BGP)選擇多個自主系統級路徑。每一自主系統級路徑包括一系列自主系統，多個資訊流封包通過該些自主系統從一個計算實例流到另一個計算實例。每一自主系統可以具有由相鄰自主系統提供的多個路徑來選擇。
有許多網路拓樸其對於不同的計算應用程序具有不同的優點與缺點。一種網路拓樸為葉-脊(leaf-spine)網路拓樸，其包括與多個葉節點進行通信的多個脊柱節點。用於葉-脊網路拓樸的傳統路由協定存在許多缺陷，當一個葉節點變為非活動狀態時，可能導致無效的資料環路(data loops)。存在對用於葉-脊網路拓樸的改善的標籤協定與路由協定之需求。
鑑於前述，本文公開了用於網路運算環境中改善路由操作的系統、非暫態電腦可讀取儲存媒體及電腦實現方法。
本發明揭露一種在網路運算環境中的避免環路衝突。
首先，本發明揭露一種系統，其包括：網路拓樸，其包括多個脊柱節點與多個葉節點，其中，第一脊柱節點與第一葉節點之間的鏈路為非活動 狀態；第一脊柱節點包括一個或多個處理器，其可配置為執行儲存在非暫態的電腦可讀取儲存媒體中的多個指令，所述指令包括：接收要發送到第一葉節點的封包；識別在網路拓樸中同一級別的替代脊柱節點；以及在封包上附加隧道標籤，其中，隧道標籤指示封包應發送到替代脊柱節點。
此外，本發明揭露一個或多個處理器，其配置為執行儲存在非暫態的電腦可讀取儲存媒體中的多個指令，該些指令包括：確定網路拓樸中第一脊柱節點與第一葉節點之間的鏈路為非活動狀態；接收要發送到第一葉節點的封包；在網路拓樸中識別同一級別的替代脊柱節點；以及在封包上附加隧道標籤，其中，隧道標籤指示封包應發送到替代脊柱節點。
再者，本發明揭露一種方法，其包括以下步驟：確定網路拓樸中第一脊柱節點與第一葉節點之間的鏈路為非活動狀態；接收要發送到第一葉節點的封包；識別在網路拓樸中同一級別的替代脊柱節點；以及在封包上附加隧道標籤，其中，隧道標籤指示封包應發送到替代脊柱節點。
100:系統
102:網際網路服務提供商
104:網路服務提供商
106:交換器
108、800:計算設備
110:區域網路
112:路由器
200:拓樸
500:處理流程
602:資料儲存
604:生產者
606:生產者消費者
608:消費者
610:網路設備
700:方法
802:處理器
804:儲存設備
806:介面
808:大容量儲存設備
810:輸入/輸出(I/O)設備
812:匯流排
814:隨機存取記憶體
816:唯讀記憶體
818:用戶介面
820:網路介面
822:周邊設備介面
824:硬碟驅動器
826:可移除媒體
830:顯示設備
L1、L2、L3:葉節點
P1、P2:前綴
S1、S2:脊柱節點
步驟502:嘗試將封包發送到葉節點L1
步驟504:傳輸失敗
步驟506:通過其他脊柱節點編程下一個最佳可用路徑
步驟508:將隧道標籤附加於封包以及發送封包
步驟510:接收帶有隧道標籤的封包
步驟512:基於隧道標籤將封包發送到另一個脊柱節點
步驟514:接收封包
步驟516:基於前綴發送封包
步驟702:確定網路拓樸中的第一脊柱節點與第一葉節點之間的鏈路為非活動狀態
步驟704:接收要發送到該第一葉節點的封包
步驟706:識別該網路拓樸中處於相同級別的替代脊柱節點
步驟708:將隧道標籤附加於該封包，其中，該隧道標籤指示應將該封包發送至該替代脊柱節點
參考以下附圖描述了本公開的非限制性與非詳盡性的實施方式，其中，除非另外指明，否則在各個視圖中相同的附圖標記表示相同的元件。關於以下描述與附圖，將更好地理解本公開的優點，其中：第1圖是通過網際網路進行通信的多個網路設備之系統的示意圖。
第2圖是葉-脊網路拓樸與用於將封包從前綴P2傳輸到前綴P1的路徑之示意圖。
第3A圖與第3B圖是葉-脊網路拓樸及由脊柱節點S2與葉節點L1之間的鏈路故障所引起之可能的瞬態環路的示意圖。
第4圖是用於通過備用隧道將封包路由到其他脊柱節點之葉-脊網路拓樸及環路避免協定的示意圖。
第5圖是用於將封包重新路由到不同的脊柱節點之處理流程的示意圖。
第6圖是由網路設備促進通信的示意圖。
第7圖是在網路環境中路由資料封包之方法的示意性流程圖。
第8圖是示出一個示例計算設備的多個元件之示意圖。
本申請案主張2018年8月23日申請之美國臨時專利申請案第62/722,003號發明名稱為“資料庫系統的方法與設備(DATABASE SYSTEMS METHODS AND DEVICES)”的優先權，該專利申請案係據此以引用方式併入本文中，包括但不限於下文中具體出現的那些部分，除以下情況外，以引用方式併入：在以上引用的申請案的任何部分與本申請案不一致的情況下，本申請案取代上述引用的申請案。
本文公開了在網路運算環境中用於改善網路拓樸、路由標籤與路由協定的系統、非暫態電腦可讀取儲存媒體及電腦實現方法。採用本公開的實施例是為了避免由葉-脊網路拓樸中的一個脊柱節點與一個葉節點之間的非活動狀態鏈路引起的瞬態環路(transient loop)。本公開的實施例採用一個備用隧道將一個封包路由到不同的脊柱節點，以避免無法將一個資料封包傳輸到其最終目的地之一個微環路(micro-loop)。
在一實施例中，一個葉-脊網路拓樸包括多個脊柱節點與多個葉節點。該些脊柱節點中的每一脊柱節點可以充當諸如交換器或路由器之類的網路設備。該些葉節點中的每一葉節點可以用作諸如消費者電子設備之類的網路“目的地”或“源頭”。可以將該些脊柱節點配置為將整個網絡拓樸中的資料封包路由到適當的葉節點。在一實施例中，一個脊柱節點與一個葉節點之間的一條鏈路斷開。由於該鏈路斷開，因此通過該脊柱節點轉發的資料封包可能會陷入一個瞬態環路中，而不會被發送到其目的地葉節點。本文公開了通過生成到不同的脊柱節點的一個備用隧道來避免環路的系統、非暫態電腦可讀取儲存媒體及電腦實現方法。
在一實施例中，該葉-脊拓樸內的一個脊柱節點通知其到一個特定葉節點的鏈路斷開。如果該脊柱節點需要將一個資料封包發送到該特定葉節點，則該脊柱節點將一個隧道標籤附加到該資料封包。該隧道標籤與常規標籤不同，其指示該資料封包行進到最終到達的該特定葉節點的一個替代路由。該隧道標籤提供了另一條路徑，該路徑通過與該葉-脊拓樸相同級別的另一個脊柱節點作為到該特定葉節點的活動鏈路。該隧道標籤可以進一步包括以下指示：該路由不是到達該特定葉節點的最佳路徑。該隧道標籤是由一葉節點為該些脊柱節點其中之一分配的標籤，因此由一葉節點讀取，從而該葉節點將該資料封包傳輸到該替代脊柱節點，而不是對指向該特定葉節點的該前綴(prefix)執行查找。
在電腦網路環境中，諸如交換器或路由器之類的網路設備可用於將資訊從一個目的地傳輸到一個最終目的地。在一實施例中，一個資料封包與一個信息可以在諸如個人家中的電腦的第一位置處生成。該資料封包與該信息 可以從該個人與Web瀏覽器互動且向可通過網際網路存取的遠程伺服器請求資訊或向其提供資訊時生成。在一示例中，該資料封包與該信息可以是該個人輸入到連接至網際網路的網頁上存取的表格中的資訊。該資料封包與該信息可能需要傳輸到該遠程伺服器，該伺服器可能在地理位置上離該個人的電腦很遠。該個人家裡的路由器與該遠程伺服器之間很可能沒有直接通信。因此，該資料封包與該信息必須通過“跳(hopping)”到不同的網路設備，直到到達該遠程伺服器的最終目的地。在該個人家中的該路由器必須確定通過連接到網際網路的多個不同設備傳輸該資料封包與該信息直到該資料封包與該信息到達該遠程伺服器的最終目的地為止的路徑。
確定從第一位置到最終目的地的最佳路徑以及將多個資料封包與多個信息轉發到下一目的地的過程是由諸如交換器或路由器之類的網路設備所執行的重要功能。網路中多個網路設備之間的連接稱為網路拓樸。網路拓樸是通信網路中諸如鏈路與節點之類的元素的配置。一個網路拓樸可以包括有線鏈路、無線鏈路或在網路中節點之間的有線與無線鏈路的組合。所述有線鏈路的一些示例包括同軸電纜、電話線、電源線、帶狀電纜(ribbon cables)、光纖等。所述無線鏈路的一些示例包括衛星、蜂巢信號(cellular signals)、無線電信號、自由空間光通信(free-space optical communication)等。所述網路拓樸包括在網路中所有節點(例如：電腦、路由器、交換器與其他設備)的指示以及對節點之間的鏈路的指示。本文公開了用於改善網路拓樸與網路路由的系統、非暫態電腦可讀取儲存媒體及電腦實現方法。
為了進一步理解本公開，將為眾多的網路計算設備與協定提供一些解釋。
一個BGP實例是在網路中用於路由資訊的一個設備。一個BGP實例可以採用一個路由反射器設備的形式。所述BGP實例可以在交換器、路由器或交換器上的BGP發言者(BGP speaker)上運行。在較高的級別上，所述BGP實例將已學習的所有路徑作為前綴發送給最佳路徑控制器。所述最佳路徑控制器以這些路徑中的一組最佳路徑作為響應。允許所述最佳路徑控制器修改任何路徑的下一跳與屬性。一旦收到最佳路徑後，所述BGP實例將更新本地選路資訊庫(Routing Information Base，RIB)並將所述最佳路徑通知給其鄰居。
一個交換器(也可以稱為交換集線器、橋接集線器或MAC橋接器)創建一個網路。大多數內部網路都使用多個交換器來連接一個建築物或園區內的電腦、印表機、電話、攝影機、燈與伺服器。一個交換器用作一個控制器，使網路連接的多個設備可以有效地相互通訊。交換器通過使用資料封包交換來接收、處理並轉發資料至目標設備，從而連接電腦網路上的多個設備。一個網路交換器是一個多埠(multiport)網路橋接器，其使用硬體位址以在開放式系統互聯(Open Systems Interconnection，OSI)模型的資料鏈路層(第2層)處理與轉發資料。一些交換器還可以通過附加合併的路由功能來處理網路層(第3層)上的資料。這種交換器通常被稱為第3層交換器或多層交換器。
一個路由器連接多個網路。交換器與路由器執行相似的功能，但是每一個都有自己的獨特功能，以在網路上執行。路由器是一種在電腦網路之間轉發資料封包的網路設備。路由器在網際網路上執行流量定向功能。通過網際網路發送的資料(例如：網頁、電子郵件或其他形式的資訊)，以資料封包的形式發送。資料封包通常透過構成內部連接網路(例如，網際網路)的網路從一個路由器轉發到另一路由器，直到所述資料封包到達其目的地節點為止。 路由器連接到來自不同網路的兩條或多條數據線。當資料封包進入其中一條數據線時，路由器讀取該資料封包中的網路位址資訊，以確定最終目的地。然後，路由器使用其路由表或路由策略(routing policy)中的資訊，將資料封包定向到其行程中的下一個網路。BGP發言者(BGP speaker)是啟用邊界閘道協定(Border Gateway Protocol，BGP)的路由器。
客戶邊緣路由器(CE路由器)是位於客戶房屋內的路由器，它在客戶的區域網路與提供者的核心網路之間提供介面。CE路由器、提供者路由器與提供者邊緣路由器是多協定標號交換(multiprotocol label switching)結構中的元件。提供者路由器位於提供商或運營商網路的核心。提供者邊緣路由器位於網路的邊緣。客戶邊緣路由器連接到提供者邊緣路由器，提供者邊緣路由器通過提供者路由器連接到其他提供者邊緣路由器。
路由表或路由資訊庫(routing information base，RIB)是儲存在路由器或網路電腦中的資料表，列出了到特定網路目的地的路由。在某些情況下，路由表包括多個路線度量，例如：距離、重量等。所述路由表包括有關網路拓樸的資訊，該網路拓樸緊鄰其儲存的路由器。路由表的構建是路由協定的主要目標。靜態路由是通過非自動方式在路由表中創建的條目，這些條目是固定的，而不是某些網路拓樸發現過程(network topology discovery procedure)的結果。路由表可以包括至少三個資訊欄位，包括用於網路ID、度量與下一跳的欄位。所述網路ID為目標子網。所述度量為通過發送資料封包的路徑的路由度量。路由將朝度量最低的閘道的方向行進。下一跳是資料封包在到達其最終目的地的途中要發送到的下一站的位址。路由表可以進一步包括與路由相關的服 務品質、與到與該路由相關的過濾標準列表的鏈路以及用於乙太網卡的介面等等。
為了說明路由表的概念，可以將所述路由表模擬為使用地圖來傳遞封包。路由表類似於使用地圖，用以將封包遞送到其最終目的地。當一個節點需要將資料發送到網路上的另一個節點時，所述節點必須首先知道將資料發送到哪裡。如果該節點無法直接連接到該目標節點，則該節點必須沿著到該目標節點的正確路由將資料發送到其他節點。大多數節點不會嘗試找出哪些路由可能有用。相反，一個節點發送一個IP封包至區域網路中的一個閘道，然後由所述閘道決定如何將資料路由到正確的目的地。每一閘道都需要追踪傳遞各種資料封包的路線，為此，它使用路由表。路由表是一個資料庫，它追踪路徑(類似一張地圖)，並使用這些路徑來確定轉發流量的路線。閘道還可以與其他請求資訊的節點共享其路由表的內容。
對於逐跳路由(hop-by-hop routing)，每一路由表針對所有可到達的目的地列出沿著通往目的地的路徑的下一設備的位址(即下一跳)。假設路由表是一致的，那麼將資料封包中繼到其目的地的下一跳之演算法就足以在網路中的任何地方傳遞資料。逐跳是IP網際網路層(IP Internetwork Layer)與OSI模型的特徵。
OSI模型是一個概念模型，其可描述與標準化計算系統的通信功能，而無需考慮其底層內部結構與技術。所述OSI模型的目標為具有標准通信協定的各種通信系統之互通性。所述OSI模型將通信系統劃分為多個抽象層。一層服務於其上方的層，而被其下方的層服務。例如，在網路上提供無錯誤通信的層提供了其上層應用程序所需的路徑，同時它要求下一個較低的層來發送與接 收構成該路徑內容的資料封包。將同一層的兩個實例可視化為通過該層中的水平連接進行連接。通信協定使一個主機中的一個實體能夠與同一層的另一主機中相應的一個實體進行相互作用。像OSI模型一樣，服務定義抽像地描述了由(N-1)層提供給(N)層的功能，其中，N是在本地主機中操作的協定層之一。
路由控制是一種網路管理，旨在改善網際網路連接並降低頻寬成本與整體網際網路操作。一些路由控制服務包括一套基於硬體與基於軟體的產品與服務，它們可以一起工作以提高整體網際網路性能並以最小的成本微調可用網際網路頻寬的使用。在網路或自主系統正在從多個提供商獲取網際網路頻寬的情況下，路由控制可能會成功。路由控制可以幫助選擇最佳的資料傳輸路徑。
一些網路通訊系統是大型的企業級網路，具有數千個處理節點。所述數千個處理節點共享來自多個網際網路服務提供商(Internet Service Provider，ISPs)的頻寬，並且可以處理大量網際網路流量。這樣的系統可能非常複雜，且必須正確配置才能獲得可接受的網際網路性能。如果未正確配置系統以實現最佳資料傳輸，則網際網路的存取速度可能會降低，並且系統可能會消耗大量頻寬與流量。為了解決此問題，可以實施一組服務來消除或減少這些問題。這組服務可以稱為路由控制。
路由控制機制的一個實施例係由硬體與軟體組成。所述路由控制機制通過其與一個ISP的連接來監視所有發出的流量。所述路由控制機制有助於選擇最佳路徑以進行有效的資料傳輸。所述路由控制機制可以計算所有ISP的性能與效率，並僅選擇在適用區域中表現最佳的ISP。可以根據與成本、性能與頻寬有關的已定義參數來配置路由控制設備。
用於確定資料傳輸的最佳路徑之已知演算法稱為邊界閘道協定(BGP)。BGP是一種路徑向量協定，其為網際網路上的自主系統提供路由資訊。如果BGP配置不正確，可能會導致嚴重的可用性與安全性問題。此外，修改後的BGP路由資訊可允許攻擊者重定向大流量塊，從而使所述流量在到達其預期目的地之前先行到達某些路由器。可以實施所述BGP最佳路徑演算法，以確定要安裝在網際網路協定(IP)路由表中以進行流量轉發的最佳路徑。BGP路由器可以配置為接收到同一目的地的多個路徑。
所述BGP最佳路徑演算法將第一個有效路徑分配為當前最佳路徑。所述BGP最佳路徑演算法將最佳路徑與列表中的下一個路徑進行比較，直到所述BGP到達有效路徑列表的末尾。所述列表提供了用於確定最佳路徑的規則。例如，所述列表可以包括以下指示：首選具有最高權重的路徑、首選沒有本地偏好(local preference)的路徑、首選通過網路或聚集BGP在本地發起的路徑、首選最短路徑、首選具有最低多出口鑑別器(the lowest multi-exit discriminator)的路徑，依此類推。可以定制BGP最佳路徑選擇過程。
在BGP路由的背景下，每一選路領域(routing domain)都稱為一個自主系統(autonomous system，AS)。BGP協助選擇通過網際網路連接兩個選路領域的路徑。BGP通常選擇經過最少自主系統的路由，稱為最短AS路徑。在一實施例中，一旦啟用了BGP，一個路由器將從可能是ISPs的BGP鄰居中提取網際網路路由的列表。隨後BGP將仔細檢查所述列表，以查找具有最短AS路徑的路由。這些路由可以被輸入到路由器的路由表中。通常，一個路由器會選擇到一個AS的最短路徑。BGP使用路徑屬性來確定如何將流量路由到特定網路。
等價多重路徑(Equal cost multipath，ECMP)路由是一種路由策略，其中，轉發到單一目的地的下一跳資料封包可以通過多個“最佳路徑”進行。基於路由度量計算，所述多個最佳路徑是等效的。多路徑路由(Multiple path routing)可以與許多路由協定結合使用，因為路由是僅限於單一路由器的逐跳決策。多路徑路由可以通過負載平衡多條路徑上的流量來顯著增加頻寬。但是，在實際部署策略時，ECMP路由存在許多已知問題。本文公開了用於改善ECMP路由的系統、非暫態電腦可讀取儲存媒體及電腦實現方法。
一個Clos網路可以部署在電信中。Clos網路是多級電路交換網路，其代表了多級交換系統的理想化。一個Clos網路包括三個階段，包括入口階段、中間階段與出口階段。每一階段都由許多縱橫交換機(crossbar switch)組成。每一單元(cell)都進入一個入口縱橫交換機，該入口縱橫交換機可以通過任何可用的中間級縱橫交換機路由至相關的出口縱橫交換機。如果將入口交換器連接到中間級交換機的鏈路以及將中間級交換機連接到出口交換機的鏈路都是空閒的時候，則中間級交叉開關(middle stage crossbar)可用於特定的新呼叫。
可以部署一個葉-脊網路拓樸結構，以連接電腦網路中的多個節點。所述葉-脊拓樸具有兩層，包括葉層與脊柱層。所述葉層由多個存取交換器組成，這些存取交換器連接到伺服器、防火牆、負載平衡器與邊緣路由器等設備。所述脊柱層由執行路由並形成網路主幹的多個交換器所組成，每一葉交換器與每一脊柱交換器互連。在一個葉-脊拓樸中，所有設備彼此之間的鏈路數量相同，並且包括可預測且一致的延遲或等待時間，以傳輸資訊。
為了促進對本公開的原理的理解，將參考附圖中示出的實施例，並且將使用特定語言來描述它們。然而，將理解的是，由此並不意圖限制本公 開的範圍。相關領域的技術人員通常會想到並擁有本公開，對本文所示的發明特徵進行任何更改和進一步修改，以及本文所示的本公開原理的任何其他應用，應當被認為在所要求保護的公開的範圍內。
在公開與描述用於追踪網路運算環境中的目標的生命週期之結構、系統與方法之前，應當理解，本公開不限於本文所公開的特定結構、配置、處理步驟與材料，如：這樣的結構、配置、處理步驟與材料可能會有所不同。還應理解，本文所採用的術語僅用於描述特定實施例的目的，而無意於限制本公開的範圍，因為本公開的範圍僅由所附屬的申請專利範圍及其等同物限制。
在描述與要求保護本公開的主題時，將根據以下闡述的定義使用以下術語。
必須注意的是，在本說明書與所附屬的申請專利範圍中使用時，除非上下文另外明確指出，否則單數形式「一」、「一個」與「該」也預期包含複數形式。
如本文所使用的術語「包括」、「具有」、「含有」、「由...表徵」及其語法等同物係為包括性或開放性的術語，且不排除額外未敘述的要素或方法步驟。
如本文所使用的詞組「由...組成(consisting of)」及其語法等同物排除了申請專利範圍中未指定的任何要素或步驟。
如本文中所使用的詞組「基本上由...組成(consisting essentially of)」及其語法等同物將限制申請專利範圍為指定的材料或步驟，以及那些實質上不影響基本且新穎的特徵或者要求保護的公開的特徵。
參考「第1圖」，「第1圖」示出了用於將多個設備連接到網際網路的系統100的示意圖。系統100包括通過交換器106連接的多個區域網路110。每一區域網路110可以透過路由器112通過公用網際網路彼此連接。在「第1圖」中，有兩個區域網路110。但是，應該理解，可能有許多區域網路110通過公用網際網路相互連接。每一區域網路110包括通過交換器106彼此連接的多個計算設備108。所述計算設備108可以包括例如桌上型電腦、筆記型電腦、印表機、伺服器等。區域網路110可以透過路由器112通過公用網際網路與其他網路通信。路由器112將多個網路彼此連接。路由器112連接到一個網際網路服務提供商102。網際網路服務提供商102連接到一個或多個網路服務提供商104。如「第1圖」所示，網路服務提供商104與其他本地網路服務提供商104通信。
交換器106通過使用封包交換來連接區域網路110中的多個設備，以接收、處理資料並將其轉發到一個目的地設備。例如，交換器106可以被配置為從目的地為一台印表機的一台電腦接收資料。交換器106可以接收資料，處理資料，並將資料發送到所述印表機。交換器106可以是第1層交換器、第2層交換器、第3層交換器、第4層交換器、第7層交換器等。第1層網路設備傳輸資料，但不管理通過它的任何流量。第1層網路設備的一個示例是乙太網路集線器(Ethernet hub)。第2層網路設備是使用硬體位址在資料鏈路層(第2層)處理與轉發資料的多埠設備。第3層交換器可以執行路由器通常執行的部分或全部功能。但是，某些網路交換器僅限於支持單一類型的實體網路，通常是乙太網路，而路由器可能在不同的埠上支持不同種類的實體網路。
路由器112是在電腦網路之間轉發資料封包的網路設備。在「第1圖」所示的示例性系統100中，路由器112在區域網路160之間轉發資料封包。然 而，路由器112不一定必須用於區域網路110之間的轉發資料封包，並且可以用於廣域網路之間轉發資料封包等等。路由器112在網際網路上執行流量導向功能。路由器112可以具有用於不同類型的實體層連接的多個介面，例如：銅電纜、光纖或無線傳輸。路由器112可以支持不同的網路層傳輸標準。每一網路介面用於使資料封包從一個傳輸系統轉發到另一個傳輸系統。路由器112也可以用於連接多個電腦設備的兩個或更多個邏輯組，稱為子網，每一子網具有不同的網路前綴(prefix)。路由器112可以提供企業內部、企業與網際網路之間或網際網路服務提供商的網路之間之連接，如「第1圖」所示。一些路由器112被配置為互連各種網際網路服務提供商，或者可以在大型企業網路中使用。較小的路由器112通常為家庭與辦公室網路提供到網際網路的連接。「第1圖」中所示的路由器112以表示用於網路傳輸的任何合適的路由器，例如：邊緣路由器、訂戶邊緣路由器、提供商間邊界路由器、核心路由器、網際網路骨幹、埠轉發、語音/資料/傳真/影像處理路由器等等。
網際網路服務提供商(ISP)102為提供用於存取、使用或參與網際網路的服務之組織。ISP 102可以以各種形式來組織，例如：商業、社區所有、非營利性或私有。ISP 102通常提供的網際網路服務包括網際網路存取、網際網路傳輸、域名註冊、Web寄存、Usenet服務與寄存。「第1圖」所示的ISP 102可以代表任何合適的ISP，例如：代管ISPs(hosting ISPs)、中轉ISPs(transit ISPs)、虛擬ISPs、免費ISPs(free ISPs)、無線ISPs等等。
網路服務提供商(network service provider，NSP)104係為透過向網際網路服務提供商提供直接網際網路主幹(Internet backbone)存取，提供頻寬或網路存取的組織。網路服務提供商可以提供對網路進出點(network access points，NAPs)的存取。網路服務提供商104有時被稱為骨幹提供商或網際網路提供商。網路服務提供商104可以包括提供高速網際網路接取(Internet access)的電信公司、資料載體、無線通信提供商、網際網路服務提供商與有線電視運營商。網路服務提供商104也可以包括資訊技術公司。
應當理解，「第1圖」所示的系統100僅是示例性的，其可以創建用於在網路與計算設備之間傳輸資料的系統與許多不同的配置。因為在網路形成中存在大量可定制性，所以需要在確定用於在電腦之間或在網路之間傳輸資料的最佳路徑時創建更大的可定制性。鑑於前述內容，本文公開了用於將最佳路徑計算卸載到外部設備以使得能夠在確定非常適合於特定類別的電腦或特定企業之最佳路徑演算法時實現更大可定制性的系統、方法和設備。
「第2圖」是示出從一個網路前綴到另一網路前綴的穩態流(steady state flow)之示例拓樸200的示意圖。拓樸200具有葉-脊結構。拓樸200包括兩個脊柱節點S1與S2，並且還包括三個葉節點L1、L2與L3。在葉-脊拓樸中，所有設備S1、S2、L1、L2、L3相隔相同的段數。這是可能的，因為拓樸200僅具有兩層，包括脊柱層與葉層。葉層的葉節點L1、L2、L3由存取交換器組成，這些存取交換器連接到伺服器、防火牆、負載平衡器與邊緣路由器等設備。脊柱層的脊柱節點S1、S2由執行路由的交換器組成，並充當網路的骨幹，其中，每一葉節點L1、L2、L3交換器與每一脊柱節點S1、S2交換器互連。
在拓樸200中，前綴P1被路由到葉節點L1，並且前綴P2被路由到葉節點L3。「第2圖」示出了從前綴P2到前綴P1的示例穩態流。在拓樸200中，脊柱節點S1與S2中的每一個被配置為將具有前綴P1的資料封包路由到葉節點L1。此外，葉節點L1、L2與L3中的每一個葉節點被配置為將具有前綴P1的資料 封包路由到脊柱節點S1或脊柱節點S2。在「第2圖」所示的示例中，資料封包起源於葉節點L3，並且隨後被路由到脊柱節點S2，然後被路由到葉節點L1。
「第3A圖」與「第3B圖」示出了由於鏈路故障可能導致的瞬態環路(transient loops)。在「第3A圖」與「第3B圖」所示的示例中，故障的鏈路是脊柱節點S2與葉節點L1之間的鏈路。在每個可能的瞬態環路中，脊柱節點S2對鏈路故障做出反應，並通過葉節點L2與L3收斂到替代路徑。葉節點L2與L3各自仍然有一條穿過脊柱節點S2的舊路徑，這可能會導致一個微環路(micro-loop)。
在「第3A圖」所示的示例中，由於脊柱節點S2與葉節點L1之間的鏈路故障，資料封包從葉節點L3發送到脊柱節點S2，然後被發送到葉節點L2。然後將資料封包發送回脊柱節點S2，這將導致一個微環路。
在「第3B圖」所示的示例中，由於脊柱節點S2與葉節點L1之間的鏈路故障，資料封包從葉節點L3被發送到脊柱節點S2，然後被發送回葉節點L3。然後將資料封包發送回脊柱節點S2，這將導致一個微環路。
控制平面驅動的會聚(Control plan driven convergence)依賴於受影響的脊柱節點，以撤回從受影響的葉節點中學到的前綴。流量在受影響的葉節點後面會聚通過其餘的脊柱節點流向前綴。基於「第2圖」、「第3A圖」與「第3B圖」中所示的控制平面會聚，微環路是可能的。在「第4圖」中示出了在葉-脊結構中避免環路的一種解決方案。
「第4圖」示出了通過到不同脊柱節點的備用隧道避免環路的示例。在此實現中，脊柱節點S2通過隧道傳輸到其他脊柱節點(在本示例中為脊柱節點S1)使用備份路徑，以避免在葉節點上進行覆蓋查找。所述備份路徑命 令具有前綴P1的資料封包到具有隧道標籤的脊柱節點S1。所述隧道標籤使資料封包從葉節點L3發送到脊柱節點S1，而不是發送回脊柱節點S2。葉節點L3將隧道標籤上的資料封包轉發到脊柱節點S1，而不是對前綴P1進行查找。當資料封包到達脊柱節點S1時，可以將資料封包發送到其目的地葉節點L1。
在一個葉鏈路故障(例如，連接脊柱節點S2與葉節點L1的鏈路發生故障)時，一個脊柱節點可以通過備用隧道重新路由到其冗餘組內的其他脊柱節點之一。例如，諸如脊柱節點S2之類的脊柱節點可以在每一脊柱級別(spine level)配置或發現一個冗餘組(redundancy group)。每一脊柱級別都由葉-脊Clos結構中處於同一級別的所有其他脊柱節點組成。該些脊柱節點通知一個具有“級別/RG-ID”作為傳遞屬性的本地環回路徑(loopback route)，以傳達該些脊柱節點為給定冗餘組或級別的一部分。該些脊柱節點將它們的本地環回路徑通知給每一葉節點，再通知給其每一葉節點。此外，葉節點將一個per-CE標籤與每一接收到的脊柱環回路徑相關聯，並將其進一步通知給其他脊柱節點。所述脊柱節點(在本例中為脊柱節點S2)填充由多個可用脊柱節點組成的冗餘組。對於下一跳的每一葉節點，所述脊柱節點會通過到備份脊柱的隧道預先編程一個遞迴備份路徑，並以接收到的標籤作為隧道標籤。
「第5圖」是用於避免環路衝突(loop conflict)的處理流程500的示意圖。處理流程500可以以兩級別的葉-脊架構來實現，並且可以具體地以Clos資料中心架構來實現。為了促進對處理流程500的理解，由與「第4圖」所示相同的脊柱節點S1、脊柱節點S2與葉節點L3執行處理流程。
在處理流程500中，脊柱節點S2接收具有前綴P1的一個封包。在「第4圖」所示的拓樸中，前綴P1在葉節點L1後面是可到達的。在穩定狀態下，脊柱節點S2通常將與前綴P1匹配的資料封包直接發送到葉節點L1。
脊柱節點S2在步驟504接收到脊柱節點S1與葉節點L1之間的鏈路斷開的指示。脊柱節點S2在步驟506通過葉-脊網路拓樸中相同級別的不同脊柱節點立即啟動預編程的備份路徑，即下一個最佳可用路徑。脊柱節點S2在步驟508將一個隧道標籤附加於所述封包。貼上所述隧道標籤代替常規標籤。脊柱節點S2在步驟508將所述封包發送到葉節點L3。葉節點L3在步驟510接收帶有所述隧道標籤的封包。葉節點L3在步驟512基於所述隧道標籤將所述封包發送到另一個脊柱節點。除了「第4圖」中所示的實施方式，脊柱節點S1在步驟514接收所述封包。脊柱節點S1在步驟516基於所述前綴將所述封包發送到一個葉節點，並且在這種情況下，脊柱節點S1將所述封包發送到葉節點L1。
在一實施例中，所述隧道標籤的創建係由一個通知其自身環回的脊柱節點觸發。可能有一個特殊的標識符用於通知一個脊柱節點查找。在一實施例中，所述脊柱節點從該些葉節點學習所述前綴，並且可以基於一個通知的環回對該些脊柱節點進行重新編程。
當一個前綴不能通過最佳路徑到達時，本文所公開的系統、非暫態電腦可讀取儲存媒體及電腦實現方法可以利用其他脊柱節點。在「第4圖」所示的例子中，使脊柱節點S2到達前綴P1的最佳路徑是直接向葉節點L1發送一個封包。但是，脊柱節點S2與葉節點L1之間的鏈路斷開。因此，脊柱節點S2可以利用在同一級別的另一個脊柱節點(在本例中為脊柱節點S1)來將所述封包發送到在葉節點L1後面可存取的前綴P1。此路徑較長，不是最佳路徑。然而，即 使在脊柱節點S2與葉節點L1之間的鏈路斷開時，該路徑也提供了以無環(loop-free)的方式發送所述封包的手段。
「第6圖」是由網路設備610促進通信的示意圖。在「第2圖」至「第5圖」所示的示例中，網路設備610可以是充當路由器或交換器的脊柱節點。在一實施例中，存在於網路設備本地的資料儲存(datastore)602，其儲存系統的相關資訊。資料儲存602可以是儲存用於一個或多個路由器或交換器的最佳路徑資訊的資料庫。資料儲存602可以進一步儲存系統狀態資訊，例如：CPU利用率、溫度、風扇速度以及用於周邊設備的狀態資訊，諸如LED或其他設備。資料儲存602可以儲存可能對監視代理有用的各種資訊。資料儲存602中的資訊可以被流動傳輸到可能想要這種資訊的另一控制器或設備。資料儲存602可以包括資料庫索引並且可以包括多個主機。該些主機中的每一個主機可以包括一個處理器與快取記憶體(cache memory)。在「第6圖」所示的示例實施例中，資料儲存602包括資料庫主機1、資料庫主機2、資料庫主機3等等，直到資料庫主機N。
「第7圖」是用於由於網路拓樸內的鏈路斷開而在網路拓樸內重新路由封包的方法700之示意圖。方法700可以在具有本文所討論之具有Clos架構的葉-脊網路中實現。方法700可以由諸如交換器或路由器的一個脊柱節點或由任何其他合適的計算設備來實現。
方法700開始，並且計算設備在步驟702確定一個網路拓樸中的第一脊柱節點與第一葉節點之間的鏈路為非活動狀態。方法700繼續，並且計算設備在步驟704接收要發送到所述第一葉節點的一個封包。方法700繼續，並且計算設備在步驟706識別所述網路拓樸中處於相同級別的一個替代脊柱節點。方法 700繼續，並且計算設備在步驟708將一個隧道標籤附加於所述封包，其中，所述隧道標籤指示應將所述封包發送至所述替代脊柱節點。
現在參考「第8圖」，示出了示例性計算設備800的方塊圖。計算設備800可以用於執行各種過程，諸如本文所討論的那些過程。在一實施例中，所述計算設備800用於執行該些脊柱節點或葉節點的功能，並且可以執行一個或多個應用程序。計算設備800可以是多種計算設備中的任何一種，例如：桌上型電腦、汽車/航空/海事內嵌式電腦(in-dash computer)、車輛控制系統、筆記型電腦、伺服器電腦、掌上型電腦、平板電腦等。
計算設備800包括一個或多個處理器802、一個或多個儲存設備804、一個或多個介面806、一個或多個大容量儲存設備808、一個或多個輸入/輸出(I/O)設備810與一個顯示設備830，其全部耦合到匯流排812。處理器802包括一個或多個執行儲存在儲存設備804與/或大容量儲存設備808中的指令之處理器或控制器。處理器802還可以包括各種類型的電腦可讀取媒體，例如：快取記憶體。
儲存設備804包括各種電腦可讀取媒體，例如：揮發性記憶體(如隨機存取記憶體(RAM)814)與/或非揮發性記憶體(如唯讀記憶體(ROM)816)。儲存設備804還可以包括可重複錄寫ROM，如快閃記憶體。
大容量儲存設備(Mass storage device)808包括各種電腦可讀取媒體，例如：磁帶、磁碟、光碟、固態記憶體(如快閃記憶體)等。如「第8圖」所示，特定的大容量儲存設備為硬碟驅動器824。各種驅動器也可以包括在大容量儲存設備808中，以實現從各種電腦可讀取媒體讀取與/或寫入各種電腦可 讀取媒體。大容量儲存設備808包括可移除媒體(removable media)826與/或非可移除媒體(non-removable media)。
輸入/輸出(I/O)設備810包括允許將資料與/或其他資訊輸入到計算設備800或從計算設備800取得資料與/或其他資訊的各種設備。例如，I/O設備810包括游標控制設備、鍵盤、數字小鍵盤、麥克風、監視器或其他顯示設備、揚聲器、印表機、網路卡、數據機等。
顯示設備830包括能夠向計算設備800的一個或多個用戶顯示資訊之任何類型的設備。顯示設備830的示例包括監視器、顯示終端、視頻投影設備等。
介面806包括允許計算設備800與其他系統、設備或運算環境互動的各種介面。舉例而言，介面806可以包括任何數量的不同網路介面820，諸如到區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)、無線網路與網際網路的介面。其他介面包括用戶介面818與周邊設備介面822。介面806還可以包括一個或多個用戶介面元件818。介面806還可以包括一個或多個周邊介面，例如：用於印表機、指示設備(滑鼠、觸控板或本領域普通技術人員現在已知的或以後發現的任何合適的用戶介面)、鍵盤等。
匯流排812允許處理器802、儲存設備804、介面806、大容量儲存設備808、I/O設備810以及耦合到匯流排812的其他設備或元件彼此通信。匯流排812代表幾種類型的匯流排結構中的一種或多種，例如：系統匯流排、PCI匯流排、IEEE匯流排、USB匯流排等等。
為了說明的目的，程序與其他可執行程序元件在此處顯示為分離的方塊，儘管應當理解，這樣的程序和元件可以在計算設備800的不同儲存元件 中於不同時間駐留並且由處理器802執行。或者，本文所描述的系統與過程可以以硬體或硬體、軟體與/或韌體的組合來實現。舉例而言，可以對一個或多個特殊應用積體電路(application specific integrated circuit，ASIC)進行編程以執行本文所述的一個或多個系統或過程。
出於說明與描述的目的已經給出了前面的描述。它不旨在全面性或將本公開限制為所公開的精確形式。根據以上教導，許多修改與變化是可能的。此外，應注意，可以以要求的任何組合使用任何或所有上述替代實施方式，以形成本公開的其他混合實施方式。
此外，儘管已經描述與圖示了本公開的特定實施方式，但是本公開不限於如此描述與圖示的部件之特定形式或布置。本公開的範圍將由所附屬的申請專利範圍、此處與在不同申請中提交的任何將來的申請專利範圍(如果有的話)及其等效形式來定義。
例子
以下示例涉及其他實施例。
示例1是一個系統。該系統包括一個網路拓樸，該網路拓樸包括多個脊柱節點與多個葉節點，其中，在第一脊柱節點與第一葉節點之間的鏈路為非活動狀態。該第一脊柱節點包括一個或多個處理器，該一個或多個處理器可配置為執行儲存在非暫態的電腦可讀取儲存媒體中的多個指令。該些指令包括接收要發送到該第一葉節點的一封包。該些指令包括在該網路拓樸中識別同一級別的一個替代脊柱節點。該些指令包括將一隧道標籤附加於該封包，其中，該隧道標籤指示應將該封包發送到該替代脊柱節點。
示例2是如示例1所述的系統，其中，該些指令還包括：識別該第一脊柱節點與該第一葉節點之間的該鏈路為非活動狀態；以及其中，識別相同級別的該替代脊柱節點包括：分析該第一脊柱節點的一個冗餘組。
示例3是如示例1-2中任一示例所述的系統，其中，該些指令還包括向該網路拓樸中同一等級內的其他脊柱節點通知一個本地環回路徑。
示例4是如示例1-3中任一示例所述的系統，其中，該些指令還包括：填充一個冗餘組，該冗餘組包括在該網路拓樸中處於同一級別且具有到該第一葉節點的一個活動鏈路之一個或多個該替代脊柱節點。
示例5是如示例1-4中的任一示例所述的系統，其中，該些指令使得該隧道標籤包括指向該替代脊柱節點的一個路由。
示例6是如示例1-5中的任一示例所述的系統，其中，該些指令使得該隧道標籤進一步包括該路由不是到達該第一葉節點的最佳路徑之一個指示。
示例7是如示例1-6中的任一示例所述的系統，其中，該些指令還包括：識別該第一脊柱節點與該第一葉節點之間的鏈路不再為非活動狀態；以及響應於識別出該鏈路不再為非活動狀態，將目的地為該第一葉節點的一個新封包直接發送到該第一葉節點，而不是將該隧道標籤附加於該新封包。
示例8是如示例1-7中的任一示例所述的系統，其中，該網路拓樸是一個具有一個葉-脊架構的Clos網路。
示例9是如示例1-8中的任一示例所述的系統，其中，該網路拓樸包括多層，每一層包括多個脊柱節點與多個葉節點，且其中，該些指令使得識 別該替代脊柱節點包括：識別處於該網絡拓樸中同一級別的一個或多個其他脊柱節點為與該第一葉節點具有一活動鏈路的該第一脊柱節點。
示例10是如示例1-9中的任一示例所述的系統，其中，該些指令還包括：基於從相同級別的其他脊柱節點接收到的多個通知，識別相同級別的哪些其他脊柱節點具有到該第一葉節點的一活動鏈路(active link)。
示例11是一個或多個處理器，其配置為執行儲存在非暫態的電腦可讀取儲存媒體中的多個指令。該些指令包括確定一網路拓樸中的第一脊柱節點與第一葉節點之間的鏈路為非活動狀態。該些指令包括接收要發送到該第一葉節點的一個封包。該些指令包括在該網路拓樸中識別同一級別的一個替代脊柱節點。該些指令包括將一隧道標籤附加於該封包，其中，該隧道標籤指示應將該封包發送到該替代脊柱節點。
示例12是如示例11所述的一個或多個處理器，其中，該些指令使得識別在相同級別上的該替代脊柱節點包括：分析該第一脊柱節點的一個冗餘組。
示例13是如示例11-12中的任一示例所述的一個或多個處理器，其中，該些指令還包括向該網路拓樸中同一等級內的其他脊柱節點通知一個本地環回路徑。
示例14是如示例11-13中的任一示例所述的一個或多個處理器，其中，該些指令還包括：填充一個冗餘組，該冗餘組包括在該網路拓樸中處於同一級別且具有到該第一葉節點的一個活動鏈路之一個或多個該替代脊柱節點。
示例15是如示例11-14中的任一示例所述的一個或多個處理器，其中，該些指令使得所述隧道標籤包括指向該替代脊柱節點的一個路由，以及該路由不是到達該第一葉節點的最佳路徑之一個指示。
示例16是一種方法。該方法包括：確定一網路拓樸中的第一脊柱節點與第一葉節點之間的鏈路為非活動狀態。該方法包括接收要發送到該第一葉節點的一個封包。該方法包括在該網路拓樸中識別同一級別的一個替代脊柱節點。該方法包括將一隧道標籤附加於該封包，其中，該隧道標籤指示應將該封包發送到該替代脊柱節點。
示例17是如示例16所述的方法，其中，識別相同級別的該替代脊柱節點包括：分析該第一脊柱節點的一個冗餘組。
示例18是如示例16-17中的任一示例所述的方法，進一步包括向該網路拓樸中同一等級內的其他該些脊柱節點通知一個本地環回路徑。
示例19是如示例16-18中的任一示例所述的方法，還包括：填充一個冗餘組，該冗餘組包括在該網路拓樸中處於同一級別且具有到該第一葉節點的一個活動鏈路之一個或多個該替代脊柱節點。
示例20是如示例16-19中的任一示例所述的方法，其中，所述隧道標籤包括指向該替代脊柱節點的一個路由以及該路由不是到達該第一葉節點的最佳路徑之一個指示。
示例21是一種用於執行示例1-20中任一示例所述的指令或方法步驟的手段。
應當理解，上述布置、示例與實施例的任何特徵可以在單一個實施例中進行組合，該單一個實施例包括取自所公開的布置、示例和實施例中的任何一個特徵的組合。
應當理解，本文所公開的各種特徵提供了本領域的顯著優點與進步。以下請求項是這些特徵中的一些特徵之示例。
在前述的本公開的詳細描述中，出於簡化本公開的目的，在單一個實施例中將本公開的各種特徵組合在一起。本公開的方法不應被解釋為反映了這樣一種意圖，即所要求保護的公開需要比每一請求項中明確敘述的特徵更多的特徵。而是，發明方面在於少於單一個前述公開的實施例的所有特徵。
應當理解，上述布置僅是對本公開原理的應用說明。在不脫離本公開的精神和範圍的情況下，本領域技術人員可以設計出多種修改與替代布置，並且所附屬的申請專利範圍旨在涵蓋這種修改與布置。
因此，儘管已經在附圖中示出了本公開並且在上面詳細地描述了本公開，但是顯而易見的是，對於本領域普通技術人員而言，在不脫離本文闡述的原理和概念的情況下，可以進行許多修改，包括但不限於尺寸、材料、形狀、形式、操作的功能與方式、組裝與使用的變化。
此外，在適當的情況下，本文所描述的功能可以在以下一項或多項中執行：硬體、軟體、韌體、數位元件或類比元件。例如，可以對一個或多個特殊應用積體電路(ASICs)或可程式邏輯陣列(field programmable gate arrays，FPGA)進行編程，以執行本文所述的一個或多個系統或過程。貫穿以下描述與申請專利範圍，使用某些術語來提及特定系統元件。如本領域技術人 員將理解的，可以用不同的名稱來提及元件。本文件無意區分名稱不同但功能相同的元件。
出於說明與描述的目的已經給出了前面的描述。它不旨在徹底或將本公開限制為所公開的精確形式。根據以上教導，許多修改與變化是可能的。此外，應注意，可以以要求的任何組合使用任何或所有上述替代實施方式，以形成本公開的其他混合實施方式。
此外，儘管已經描述與圖示了本公開的特定實施方式，但是本公開不限於如此描述與圖示的部件之特定形式或布置。本公開的範圍將由所附屬的申請專利範圍、此處與在不同申請中提交的任何將來的申請專利範圍及其等效形式來定義。
L1、L2、L3:葉節點
P1、P2:前綴
S1、S2:脊柱節點

Claims (17)

  1. 一種避免環路衝突的系統，其包括：一網路拓樸，包括多個脊柱節點與多個葉節點，其中，一第一脊柱節點與一第一葉節點之間的鏈路為非活動狀態；該第一脊柱節點包括一個或多個處理器，其可配置為執行儲存在非暫態的電腦可讀取儲存媒體中的多個指令，該指令包括：接收從一第二葉節點發送到該第一葉節點的一封包，其中該封包包含與該第一葉節點相關聯的一第一前綴；在該網路拓樸中識別處於同一級別的一替代脊柱節點為該第一脊柱節點；為該封包生成一隧道標籤，其中，該隧道標籤指示該封包應發送到該替代脊柱節點並且還指示通過該替代脊柱節點的一替代路由，該替代路由不是從該第二葉節點到該第一葉節點的一最佳路徑；將該隧道標籤附加於該封包；將該封包返回到該第二葉節點，由該第二葉節點轉發該封包到該替代脊柱節點，而不是對該第一前綴執行查找；以及向該網路拓樸中處於同一級別除該第一脊柱節點之外的該些脊柱節點通知一本地環回路徑。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之避免環路衝突的系統，其中，該些指令還包括：確定該第一脊柱節點與該第一葉節點之間的該鏈路為非活動狀態，且其中，該網路拓樸中識別處於同一級別的該替 代脊柱節點為該第一脊柱節點包括：分析該第一脊柱節點的一冗餘組。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之避免環路衝突的系統，其中，該些指令還包括：以該網路拓樸中處於同一級別且具有到該第一葉節點的一活動鏈路之一個或多個除該第一脊柱節點之外的該些脊柱節點填充一冗餘組。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之避免環路衝突的系統，其中，該些指令使得該隧道標籤包括該替代路由，指向該替代脊柱節點的該替代路由用以將該封包傳遞到該第一葉節點。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述之避免環路衝突的系統，其中，該些指令使得該隧道標籤指示該封包到達該第一葉節點的一替代路由，其中該隧道標籤由該第二葉節點讀取，而不是由該第二葉節點對該第一葉節點關聯的該第一前綴執行查找。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述之避免環路衝突的系統，其中，該些指令還包括：確定該第一脊柱節點與該第一葉節點之間的該鏈路不再處於非活動狀態；以及響應於確定出該鏈路不再為非活動狀態，將目的地為該第一葉節點的一個新封包直接發送到該第一葉節點，而不是將該隧道標籤附加於該新封包。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述之避免環路衝突的系統，其中，該網路拓樸是一個具有一個葉-脊結構的Clos網路。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述之避免環路衝突的系統，其中，該網路拓樸包括多層，且其中，該些指令使得識別該替代脊柱節點包括：該網絡拓樸中識別處於同一級別且具有到該第一葉節點的一活動鏈路的一個或多個除該第一脊柱節點之外的該些脊柱節點。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述之避免環路衝突的系統，其中，還包括：基於從該網路拓樸中處於同一級別的該些脊柱節點接收到的多個通知，該網路拓樸中識別處於同一級別且具有到該第一葉節點的一活動鏈路的一個或多個除該第一脊柱節點之外的該些脊柱節點。
  10. 非暫態電腦可讀取儲存媒體，儲存有用以提供一個或多個處理器執行實現避免環路衝突的多個指令，該些指令包括：由一網路拓樸中一第一脊柱節點確定該網路拓樸中該第一脊柱節點與一第一葉節點之間的一鏈路為非活動狀態；接收從一第二葉節點發送到該第一葉節點的一封包，其中該封包包含與該第一葉節點相關聯的一第一前綴；在該網路拓樸中識別處於同一級別的一替代脊柱節點的備用隧道為該第一脊柱節點，其中該替代脊柱節點在與該第一脊柱節點關聯的一冗餘組中；為該封包生成一隧道標籤，其中，該隧道標籤指示該封包應發送到該替代脊柱節點並且還指示通過該替代脊柱節點的一替代路由，該替代路由不是從該第二葉節點到該第一葉節點的一最佳路徑； 將該隧道標籤附加於該封包；將具有該隧道標籤的該封包返回到該第二葉節點，以指示該第二葉節點提供該封包到該替代脊柱節點，而不是對該第一前綴執行查找；以及向該網路拓樸中處於同一級別除該第一脊柱節點之外的該些脊柱節點通知一本地環回路徑。
  11. 根據申請專利範圍第10項所述之非暫態電腦可讀取儲存媒體，其中，該些指令使得該網路拓樸中識別處於同一級別的該替代脊柱節點包括：分析與該第一脊柱節點關聯的一冗餘組。
  12. 根據申請專利範圍第10項所述之非暫態電腦可讀取儲存媒體，其中，該些指令還包括：以該網路拓樸中處於同一級別且具有到該第一葉節點的一活動鏈路之一個或多個除該第一脊柱節點之外的該些脊柱節點。
  13. 根據申請專利範圍第10項所述之非暫態電腦可讀取儲存媒體，其中，該些指令使得該隧道標籤指示該封包到達該第一葉節點的一替代路由，其中該隧道標籤由該第二葉節點讀取，而不是由該第二葉節點對該第一葉節點關聯的該第一前綴執行查找。
  14. 一種由網路拓樸中第一脊柱節點的一個或是多個電腦處理資源執行的電腦實現方法，所述電腦實現方法包括以下步驟：確定一網路拓樸中該第一脊柱節點與一第一葉節點之間的鏈路為非活動狀態； 接收從一第二葉節點發送到該第一葉節點的一封包，其中該封包包含與該第一葉節點相關聯的一第一前綴；在該網路拓樸中識別處於同一級別的一替代脊柱節點的備用隧道為該第一脊柱節點，其中該替代脊柱節點在與該第一脊柱節點關聯的一冗餘組中；為該封包生成一隧道標籤，其中，該隧道標籤指示該封包應發送到該替代脊柱節點並且還指示通過該替代脊柱節點的一替代路由，該替代路由不是從該第二葉節點到該第一葉節點的一最佳路徑；將該隧道標籤附加於該封包；將該封包返回到該第二葉節點，由該第二葉節點轉發該封包到該替代脊柱節點，而不是對該第一前綴執行查找；以及向該網路拓樸中處於同一級別除該第一脊柱節點之外的該些脊柱節點通知一本地環回路徑。
  15. 根據申請專利範圍第14項所述之電腦實現方法，其中，該網路拓樸中識別處於同一級別的該替代脊柱節點包括：分析與該第一脊柱節點關聯的一冗餘組。
  16. 根據申請專利範圍第14項所述之電腦實現方法，其中，還包括：以該網路拓樸中處於同一級別且具有到該第一葉節點的一活動鏈路之一個或多個除該第一脊柱節點之外的該些替代脊柱節點填充一冗餘組。
  17. 根據申請專利範圍第14項所述之電腦實現方法，其中，該隧道標籤指示該封包到達該第一葉節點的一替代路由，其中該隧道標籤由該第二葉節點讀取，而不是由該第二葉節點對該第一葉節點關聯的該第一前綴執行查找。
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