利用反饋請求的源驅動開關探測的方法和系統的製作方法
2023-07-29 03:44:31 1
利用反饋請求的源驅動開關探測的方法和系統的製作方法
【專利摘要】實施例涉及積極主動地探測物理或虛擬網絡中的元素的分組隊列以預測並防止擁塞點的出現。一個方面包括在連接到網絡中的多個開關的中央控制器處接收第一反饋請求。該第一反饋請求包括周期地探測該網絡中的開關的隊列的狀態的請求。然後嚮導向指定的目的地的路徑中的一個或所有開關發送第二反饋請求。在中央控制器處接收來自指定的代理開關的對於第二反饋請求的響應，該指定的代理開關已將所述響應聚集為單個數據分組。因而，從該單個數據分組中提取的響應用於防止未來的擁塞點。
【專利說明】利用反饋請求的源驅動開關探測的方法和系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及網絡負荷監視、負荷平衡和擁塞控制，更具體地涉及積極主動地(proactively)探測(probe)物理或虛擬網絡中的元素的分組隊列以預測和防止擁塞點的出現。
【背景技術】
[0002]IEEE802.1數據中心橋接(DCB)乙太網通常被用作計算機到計算機通信的數據中心中的主要物理網絡協議。與現代的802.1Qau DCB (即融合增強乙太網(CEE) /數據中心乙太網(DCE))相反，傳統的乙太網通常設計為盡力式的(best-effort)網絡，並且可能經歷網絡擁塞。當連結或節點攜帶太多的數據以至於其服務質量惡化時，發生網絡擁塞。通常的影響包括排隊延遲、分組丟失和/或新連接的阻塞。分組丟失或新連接的阻塞的結果是提供的負荷的遞增的增加僅導致網絡通過量的小的增加或者網路通過量的實際降低。此夕卜，網絡擁塞可能導致在網絡中的瓶頸點處的擁塞崩潰，在那裡到節點的總的到來的流量超過外發的帶寬。當網絡處於這樣的情況時，存在高水平的分組延遲和丟失，並且網絡服務的大體質量差。在具有用於會聚的無損流量的優先級流控制(PFC，802.1Qbb)的層2CEE結構上使用伺服器和網絡虛擬化的現代的多租戶數據中心中，這些影響加劇。因此，需要量化的擁塞通知(QCN，802.lQau)，如今其被內置在最現代的CEE開關和適配器中以及被引入在新的虛擬覆蓋和軟體定義網絡(SDN)解決方案中。
【發明內容】
[0003]根據本發明的一個實施例，提供了積極主動地探測物理或虛擬網絡中的元素的分組隊列以預測並防止擁塞點的出現的方法。該方法包括在連接到網絡中的多個開關的中央控制器處接收第一反饋請求。該第一反饋請求包括周期地探測該網絡中的開關的隊列的狀態的請求。然後嚮導向指定的目的地的路徑中的一個或所有開關發送第二反饋請求。在中央控制器處接收來自指定的代理開關的對於第二反饋請求的響應，該指定的代理開關已將所述響應聚集為單個數據分組。因而，在中央控制器處從該單個數據分組中提取的響應用於防止未來的擁塞點。
[0004]根據本發明的另一實施例，提供了積極主動地探測物理或虛擬網絡中的元素的分組隊列以預測並防止擁塞點的出現的系統。該系統包括計算機處理器和可由該計算機處理器執行的邏輯。該邏輯配置為實現一種方法。該方法包括在連接到網絡中的多個開關的中央控制器處接收第一反饋請求。該第一反饋請求包括周期地探測該網絡中的開關的隊列的狀態的請求。然後嚮導向指定的目的地的路徑中的一個或所有開關發送第二反饋請求。在中央控制器處接收來自指定的代理開關的對於第二反饋請求的響應，該指定的代理開關已將所述響應聚集為單個數據分組。因而，在中央控制器處從該單個數據分組中提取的響應用於防止未來的擁塞點。
[0005]根據本發明的另一實施例，提供了積極主動地探測物理或虛擬網絡中的元素的分組隊列以預測並防止擁塞點的出現的電腦程式產品。該電腦程式產品包括具有體現在其上的計算機可讀程序代碼的存儲介質，該計算機可讀程序代碼在由計算機處理器執行時致使該計算機處理器實現一種方法。該方法包括在連接到網絡中的多個開關的中央控制器處接收第一反饋請求。該第一反饋請求包括周期地探測該網絡中的開關的隊列的狀態的請求。然後嚮導向指定的目的地的路徑中的一個或所有開關發送第二反饋請求。在中央控制器處接收來自指定的代理開關的對於第二反饋請求的響應，該指定的代理開關已將所述響應聚集為單個數據分組。因而，在中央控制器處從該單個數據分組中提取的響應用於防止未來的擁塞點。
[0006]通過本發明的技術實現另外的特徵和優點。在此詳細描述本發明的其他實施例和方面，並且這些被認為是主張的本發明的一部分。為了更好地理解具有優點和特徵的本發明，參考描述和附圖。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]在說明書的結尾處的權利要求書中特別指出並明確主張被認為是本發明的主題。本發明的以上和其他特徵以及優點從結合附圖考慮的以下詳細描述顯而易見，附圖中:
[0008]圖1表示根據本發明一實施例的雲計算節點；
[0009]圖2表示根據本發明一實施例的雲計算環境；
[0010]圖3表示根據本發明一實施例的抽象模型層；以及
[0011]圖4表示根據本發明一實施例的用於積極主動地探測多個網絡開關的隊列的當前狀態的反饋請求處理的流程圖。
【具體實施方式】
[0012]在此公開的實施例積極主動地探測網絡的當前狀態以預測未來的負荷和擁塞並防止預測的擁塞出現。假設這些物理或虛擬隊列是經由諸如QCN擁塞點(CP)負荷傳感器、RED> REM> sFlow、NetFlow、OpenFlow或任意未來的監視方法的分組採樣而可觀察的。
[0013]實施例可以用於監視、管理、熱繪圖(heatmapping)、負荷平衡、基於源的路由、在物理和虛擬網絡中或者在引起可觀察的隊列的計算機系統內部的適應性路由。可以由任意網絡末端節點(例如源伺服器、存儲、物理的、虛擬的)、中央控制器、管理程序、控制臺或甚至另一網絡節點(例如開關、適配器)開始輪詢/詢問反饋請求處理。
[0014]當前的數據中心網絡不提供通過其可以以前攝的方式收集關於預測的擁塞點(例如用QCN CP採樣器測量(instrument)的隊列,其可能變為熱點)的數據的機制。也就是說，當前的數據中心網絡僅對擁塞的出現事後做出反應。在此公開的實施例提供了積極主動地預測在擁塞點發生之前它們將出現在網絡中的哪裡或者監視服務級協議(SLA)—致性的負荷的方法。
[0015]因而，一旦已經標識了預測的擁塞點(熱點，作為例如QCN CP被監視)，實施例可以積極主動地重新路由流量以避免出現預測的擁塞(熱點)。實施例還提供了用於基於網絡中的流量的歷史積極主動地重新路由分組或者調整流量源處的注入速率以避免擁塞的向後擴張(backspreading)以及像在飽和樹中那樣的線頭(HOL)阻塞。根據一個實施例,如果新的網絡流量匹配於存儲的歷史簡檔，則中央控制器可以預測新的網絡流量將導致與歷史簡檔中相同區域中的擁塞。
[0016]首先應當理解，儘管本公開包括關於雲計算的詳細描述，但其中記載的技術方案的實現卻不限於雲計算環境，而是能夠結合現在已知或以後開發的任何其它類型的計算環境而實現。
[0017]雲計算是一種服務交付模式，用於對共享的可配置計算資源池進行方便、按需的網絡訪問。可配置計算資源是能夠以最小的管理成本或與服務提供者進行最少的交互就能快速部署和釋放的資源，例如可以是網絡、網絡帶寬、伺服器、處理、內存、存儲、應用、虛擬機和服務。這種雲模式可以包括至少五個特徵、至少三個服務模型和至少四個部署模型。
[0018]特徵包括:
[0019]按需自助式服務:雲的消費者在無需與服務提供者進行人為交互的情況下能夠單方面自動地按需部署諸如伺服器時間和網絡存儲等的計算能力。
[0020]廣泛的網絡接入:計算能力可以通過標準機制在網絡上獲取，這種標準機制促進了通過不同種類的瘦客戶機平臺或厚客戶機平臺(例如行動電話、膝上型電腦、個人數字助理PDA)對雲的使用。
[0021]資源池:提供者的計算資源被歸入資源池並通過多租戶(mult1-tenant)模式服務於多重消費者，其中按需將不同的實體資源和虛擬資源動態地分配和再分配。一般情況下，消費者不能控制或甚至並不知曉所提供的資源的確切位置，但可以在較高抽象程度上指定位置(例如國家、州或數據中心)，因此具有位置無關性。
[0022]迅速彈性:能夠迅速、有彈性地(有時是自動地)部署計算能力，以實現快速擴展，並且能迅速釋放來快速縮小。在消費者看來，用於部署的可用計算能力往往顯得是無限的，並能在任意時候都能獲取任意數量的計算能力。
[0023]可測量的服務:雲系統通過利用適於服務類型(例如存儲、處理、帶寬和活躍用戶帳號)的某種抽象程度的計量能力，自動地控制和優化資源效用。可以監測、控制和報告資源使用情況，為服務提供者和消費者雙方提供透明度。
[0024]服務模型如下:
[0025]軟體即服務(SaaS):向消費者提供的能力是使用提供者在雲基礎架構上運行的應用。可以通過諸如網絡瀏覽器的瘦客戶機接口(例如基於網絡的電子郵件)從各種客戶機設備訪問應用。除了有限的特定於用戶的應用配置設置外，消費者既不管理也不控制包括網絡、伺服器、作業系統、存儲、乃至單個應用能力等的底層雲基礎架構。
[0026]平臺即服務(PaaS):向消費者提供的能力是在雲基礎架構上部署消費者創建或獲得的應用，這些應用利用提供者支持的程序設計語言和工具創建。消費者既不管理也不控制包括網絡、伺服器、作業系統或存儲的底層雲基礎架構，但對其部署的應用具有控制權，對應用託管環境配置可能也具有控制權。
[0027]基礎架構即服務(IaaS):向消費者提供的能力是消費者能夠在其中部署並運行包括作業系統和應用的任意軟體的處理、存儲、網絡和其他基礎計算資源。消費者既不管理也不控制底層的雲基礎架構，但是對作業系統、存儲和其部署的應用具有控制權，對選擇的網絡組件(例如主機防火牆)可能具有有限的控制權。
[0028]部署模型如下:
[0029]私有雲:雲基礎架構單獨為某個組織運行。雲基礎架構可以由該組織或第三方管理並且可以存在於該組織內部或外部。
[0030]共同體雲:雲基礎架構被若干組織共享並支持有共同利害關係(例如任務使命、安全要求、政策和合規考慮)的特定共同體。共同體雲可以由共同體內的多個組織或第三方管理並且可以存在於該共同體內部或外部。
[0031]公共雲:雲基礎架構向公眾或大型產業群提供並由出售雲服務的組織擁有。
[0032]混合雲:雲基礎架構由兩個或更多部署模型的雲(私有雲、共同體雲或公共雲)組成，這些雲依然是獨特的實體，但是通過使數據和應用能夠移植的標準化技術或私有技術(例如用於雲之間的負載平衡的雲突發流量分擔技術)綁定在一起。
[0033]雲計算環境是面向服務的，特點集中在無狀態性、低耦合性、模塊性和語意的互操作性。雲計算的核心是包含互連節點網絡的基礎架構。
[0034]現在參考圖1，其中顯示了用於積極主動地探測網絡的當前狀態以使能網絡中的開關來適配於即將到來的網絡情況的雲計算節點的一個例子的框圖。圖1顯示的雲計算節點10僅僅是適合的雲計算節點的一個示例，不應對本發明實施例的功能或使用範圍帶來任何限制。總之，雲計算節點10能夠被用來實現和/或執行以上所述的任何功能。
[0035]雲計算節點10具有計算機系統/伺服器12，其可與眾多其它通用或專用計算系統環境或配置一起操作。眾所周知，適於與計算機系統/伺服器12 —起操作的計算系統、環境和/或配置的例子包括但不限於:個人計算機系統、伺服器計算機系統、瘦客戶機、厚客戶機、手持或膝上設備、多處理器系統、基於微處理器的系統、機頂盒、可編程消費電子產品、網絡個人電腦、小型計算機系統、大型計算機系統和包括上述任意系統或設備的分布式雲計算技術環境，等等。
[0036]計算機系統/伺服器12可以在由計算機系統執行的計算機系統可執行指令(諸如程序模塊)的一般語境下描述。通常，程序模塊可以包括執行特定的任務或者實現特定的抽象數據類型的例程、程序、目標程序、組件、邏輯、數據結構等。計算機系統/伺服器12可以在通過通信網絡連結的遠程處理設備執行任務的分布式雲計算環境中實施。在分布式雲計算環境中，程序模塊可以位於包括存儲設備的本地或遠程計算系統存儲介質上。
[0037]如圖1所示，雲計算節點10中的計算機系統/伺服器12以通用計算設備(以下稱為處理設備)的形式表現。計算機系統/伺服器12的組件可以包括但不限於:一個或者多個處理器或者處理單元16，系統存儲器28，連接不同系統組件(包括系統存儲器28和處理單元16)的總線18。
[0038]總線18表示幾類總線結構中的一種或多種，包括存儲器總線或者存儲器控制器、外圍總線、圖形加速埠、處理器或者使用多種總線結構中的任意總線結構的局域總線。舉例來說，這些體系結構包括但不限於工業標準體系結構(ISA)總線、微通道體系結構(MAC)總線、增強型ISA(EISA)總線、視頻電子標準協會(VESA)局域總線以及外圍組件互連(PCI)總線、PCIe、AMD超傳輸總線等。
[0039]計算機系統/伺服器12典型地包括多種計算機系統可讀介質。這些介質可以是能夠被計算機系統/伺服器12訪問的任意可獲得的介質，包括易失性和非易失性介質、可移動的和不可移動的介質。
[0040]系統存儲器28可以包括易失性存儲器形式的計算機系統可讀介質，例如隨機存取存儲器(RAM)30和/或高速緩存存儲器32。計算機系統/伺服器12可以進一步包括其它可移動/不可移動的、易失性/非易失性計算機系統存儲介質。僅作為舉例，存儲系統34可以用於讀寫不可移動的、非易失性磁介質(圖1未顯示，通常稱為「硬碟驅動器」)。儘管圖1中未示出，可以提供用於對可移動非易失性磁碟(例如「軟盤」)讀寫的磁碟驅動器，以及對可移動非易失性光碟(例如⑶-ROM，DVD-ROM或者其它光介質)讀寫的光碟驅動器。在這些情況下，每個驅動器可以通過一個或者多個數據介質接口與總線18相連。如下面將進一步描述和說明的，存儲器28可以包括至少一個程序產品，該程序產品具有一組(例如至少一個)程序模塊，這些程序模塊被配置以執行本發明各實施例的功能。
[0041 ] 具有一組(至少一個)程序模塊42的程序/實用工具40，可以存儲在存儲器28中，這樣的程序模塊42包括但不限於作業系統、一個或者多個應用程式、其它程序模塊以及程序數據，這些示例中的每一個或某種組合中可能包括網絡環境的實現。程序模塊42通常執行本發明所描述的實施例中的功能和/或方法。
[0042]計算機系統/伺服器12也可以與一個或多個外部設備14 (例如鍵盤、指向設備、顯示器24等)通信，還可與一個或者多個使得用戶能與該計算機系統/伺服器12交互的設備通信，和/或與使得該計算機系統/伺服器12能與一個或多個其它計算設備進行通信的任何設備(例如網卡，數據機等等)通信。這種通信可以通過輸入/輸出(I/O)接口 22進行。並且，計算機系統/伺服器12還可以通過網絡適配器20與一個或者多個網絡(例如區域網(LAN)，廣域網(WAN)和/或公共網絡，例如網際網路)通信。如圖所示，網絡適配器20通過總線18與計算機系統/伺服器12的其它模塊通信。應當明白，儘管圖中未示出，其它硬體和/或軟體模塊可以與計算機系統/伺服器12 —起操作，包括但不限於:微代碼、設備驅動器、冗餘處理單元、外部磁碟驅動陣列、RAID系統、磁帶驅動器以及數據備份存儲系統坐寸ο
[0043]現在參考圖2，其中顯示了示例性的雲計算環境50。如圖所示，雲計算環境50包括雲計算消費者使用的本地計算設備可以與其相通信的一個或者多個雲計算節點10，本地計算設備例如可以是個人數字助理(PDA)或行動電話54A、桌上型電腦54B、筆記本電腦54C、數字攝像機54D、數字錄音設備54E和/或數位照相機54N。雲計算節點10之間可以相互通信。可以在包括但不限於如上所述的私有雲、共同體雲、公共雲或混合雲或者它們的組合的一個或者多個網絡中將雲計算節點10進行物理或虛擬分組(圖中未顯示)。這樣，雲的消費者無需在本地計算設備上維護資源就能請求雲計算環境50提供的基礎架構即服務(IaaS)、平臺即服務(PaaS)和/或軟體即服務(SaaS)。應當理解，圖2顯示的各類計算設備54A-N僅僅是示意性的，雲計算節點10以及雲計算環境50可以與任意類型網絡上和/或網絡可尋址連接的任意類型的計算設備(例如使用網絡瀏覽器)通信。
[0044]現在參考圖3，其中顯示了雲計算環境50 (圖2)提供的一組功能抽象層。首先應當理解，圖3所示的組件、層以及功能都僅僅是示意性的，本發明的實施例不限於此。如圖3所示，提供下列層和對應功能:
[0045]硬體和軟體層60包括硬體和軟體組件。硬體組件的例子包括:主機，例如IBM?zSeries?,系統；基於RISC (精簡指令集計算機)體系結構的伺服器，例如IBM pSeries?系統；lBMxSeries?系統；IBM BladeCenter?系統；存儲設備；網絡和網絡組件。軟體組件的例子包括:網絡應用伺服器軟體，例如IBM WebSphere?應用伺服器軟體；資料庫軟體，例如 IBM DB2?.資料庫軟體。(IBM, zSeries, pSeries, xSeries, BladeCenter, WebSphere以及DB2是國際商業機器公司在全世界各地的註冊商標)。
[0046]虛擬層62提供一個抽象層，該層可以提供下列虛擬實體的例子:虛擬伺服器、虛擬存儲、虛擬網絡(包括虛擬私有網絡)、虛擬應用和作業系統、以及虛擬客戶端。
[0047]在一個示例中，管理層64可以提供下述功能:資源供應功能:提供用於在雲計算環境中執行任務的計算資源和其它資源的動態獲取；計量和定價功能:在雲計算環境內對資源的使用進行成本跟蹤，並為這些資源的消費提供帳單或發票。在一個例子中，該資源可以包括應用軟體許可。安全功能:為雲的消費者和任務提供身份認證，以及為數據和其它資源提供保護。用戶門戶功能:為消費者和系統管理員提供對雲計算環境的訪問。服務水平管理功能:提供雲計算資源的分配和管理，以滿足必需的服務水平。服務水平協議(SLA)計劃和履行功能:為根據SLA預測的對雲計算資源未來需求提供預先安排和供應。
[0048]工作負載層66提供雲計算環境可能實現的功能的示例。在該層中，可提供的工作負載或功能的示例包括:地圖繪製與導航；軟體開發及生命周期管理；虛擬教室的教學提供；數據分析處理；交易處理；以及網絡擁塞處理67。
[0049]現在轉向圖4，概括地示出由網絡擁塞處理模塊67的實施例進行的處理。如圖4所示，根據一個實施例，反饋請求處理400積極主動地探測多個網絡開關的隊列的當前狀態。根據一個實施例，多個開關可以是符合量化的擁塞通知(QCN)的開關。但是，一個實施例可以使用由OpenFlow通信協議使能的軟體定義網絡(SDN)實現。
[0050]在塊410，一個實施例的源伺服器發送第一反饋請求以探測一個開關、沿著源到目的地下遊路徑的幾個開關或者網絡中的所有開關以確定每個開關的隊列的狀態。探測的開關(例如QCN擁塞點、在物理或虛擬架構中的採樣的隊列)可以通過直接向請求者提供其狀態響應來答覆該第一反饋請求，而不管這是源伺服器還是中央控制器。
[0051]根據一個實施例，可以周期地觸發第一反饋請求。例如，一個實施例可以預定用於發送第一反饋請求來探測網絡中的所有開關的狀態的頻率(例如每五秒鐘或者每分鐘)。根據另一實施例，當在網絡中的多個開關之一的隊列處超過設置點閾值(Qeq)時，可以發送第一反饋請求。在此情況下，當開關的隊列溢出時，可以發送第一反饋請求以探測網絡中的所有開關的狀態。
[0052]在一個實施例中，從塊410，源伺服器可以直接向一個開關發送第一反饋請求，因此輪詢單個開關/隊列狀態。根據另一實施例，從塊410，源伺服器可以向多個開關發送第一反饋請求，因此輪詢沿著朝向目的地末端節點的構造路徑的要探測的所有隊列。在塊420，網絡中的一個或多個開關可以接收該第一反饋請求。根據一個實施例，每個探測的開關可以直接向請求者(例如源伺服器)答覆，如在塊430中所示，同時還朝向最終目的地向下遊轉發該第一反饋請求。在第一反饋請求直接發送到路徑上的多個開關的情況下，開關或適配器的被探測的隊列還將向下遊轉發原始反饋請求，可選地用在路徑中的當前位置來標記位欄位。答覆可以經過64B QCN擁塞通知消息(CNM)或者任何其他已知的乙太網類型幀直接發送回到原始請求者。
[0053]根據另一實施例，從塊410，源伺服器可以向中央控制器發送第一反饋請求。在塊440，一個實施例的中央控制器接收該第一反饋請求。根據一個實施例，該中央控制器可以運行在單獨的伺服器上。另外，該中央控制器可以是定位在與用於網絡中的連接的開關的數據平面分離的控制平面上的OpenFlow或者OpenStack控制器。
[0054]在塊450，根據一個實施例，響應於接收到第一反饋請求，中央控制器可以向被包括在導向指定的目的地的完整路徑或子路徑中的網絡中的所有開關發送第二反饋請求。一個實施例的第二反饋請求探測網絡中的開關並且詢問其各自的隊列的狀態。因而，所有網絡開關對其受影響的隊列(即沿著指定路徑的隊列)中的一些或所有採樣。根據一個實施例，所有的該數據將被發送到原始請求者，在此實施例中該原始請求者可以是中央控制器(0F 或 OS)。
[0055]在所有開關上具有數百個埠並且每個埠具有其自己的具有八個優先級級別的隊列的現代技術的中等大小的網絡中，每次發送反饋請求時，控制器可能很容易淹沒在數千消息中。因此，在塊460，一個實施例提供指定的代理開關，其將來自開關的對於第二反饋請求的響應聚集為單個數據分組。該指定的代理開關運行聚集算法，該聚集算法取得來自被詢問的開關的所有的接收的狀態信息，將該狀態信息壓縮為一幀，並將該單個數據分組幀發送到發送了該第二反饋請求的中央控制器，如塊470中所示。
[0056]如果其是原始請求者，則一個實施例的中央控制器接收該單個數據分組幀，並從其中提取所需的反饋響應。提取的響應可以被發送回到開始了該第一反饋請求的源伺服器，以便該源伺服器可以查看網絡中的所有隊列的當前狀態。根據一個實施例，如果網絡的當前狀態指示在網絡的某個區域中的朝向擁塞的趨勢，則可以向中央控制器通知該趨勢以積極主動地避免擁塞的出現。根據另一實施例，中央控制器本身可以發現網絡的某個區域中的朝向擁塞的趨勢。根據另一實施例，原始請求者是經由第一反饋請求直接輪詢沿著朝向目的地的網絡路徑的開關中的一個或多個隊列而不求助於中央控制器媒介的源末端節點。
[0057]儘管適應性重新路由或者負載平衡是一個實施例的可能的應用，但是它們仍然僅僅是反饋請求反饋循環的潛在副產品。可以本地地、由每個流量源(例如源伺服器)、基於從開關接收的對於其反饋請求輪詢的響應或者由將多個反饋請求輪詢聚集為協同負載平衡動作的集中的控制器來進行平衡和適應性路由。
[0058]也就是說，中央控制器可以基於反饋響應重新路由分組流量以積極主動地避免擁塞熱點。根據一個實施例，中央控制器與導向指定的目的地的路徑中的適當的開關通信以使得每個開關能夠積極主動地適應於趨向的網絡情況。根據一個實施例，周期地對網絡採樣以便中央控制器可以觀察網絡中的擁塞的樣式。基於觀察到的網絡中的擁塞的樣式，一個實施例的中央控制器可以改變流量樣式以積極主動地避免擁塞點。
[0059]根據另一實施例，中央控制器可以維持先前的反饋請求結果的歷史。換句話說，源伺服器可以探測具有反饋請求分組的網絡並保持反饋歷史的幾個迭代以觀察擁塞點如何進展。中央控制器然後可以將該歷史與網絡上的流量樣式相關聯。因而，利用記錄的先前反饋請求數據結果的歷史簡檔，中央控制器可以單純地基於歷史簡檔做出重新路由決定而無需發送另一反饋請求。根據一個實施例，可以對於可變地定義的時間段保存該歷史。
[0060]根據一個實施例，可以用一個反饋請求探測完整的網絡路徑或者整個網絡架構。根據另一實施例，將用每個反饋請求探測僅基於先前歷史易於擁塞的路徑或某些網絡區域。換句話說，根據一個實施例，控制器將無需詢問整個網絡，並且可以向下挖掘並且僅詢問易於擁塞或導致熱點的開關/元素的隊列。
[0061]在此公開的實施例提供前攝反饋請求分組到(i)為了所有網絡開關的狀態將反饋請求發送到所有網絡開關的中央控制器以及(ii)從單個流量源到沿著朝向目的地的路徑的一個或多個請求/開關的直接探測選項。對於情況(i)，一個實施例的指定的代理開關進行聚集算法並將單個數據分組發送回到控制器。根據一個實施例，中央控制器分析該單個數據分組並且可以使用它來創建網絡的熱地圖的元素。可選地，一個實施例可以維持先前的反饋請求數據結果的歷史並基於歷史的流量簡檔選擇重新路由決定。
[0062]實施例的技術效果和益處包括在擁塞熱點發生之前積極主動地預測擁塞熱點將出現在網絡中的哪裡以及積極主動地重新路由流量以避免預測的擁塞點的出現的能力。
[0063]在此使用的術語僅用於描述特定實施例的目的，而不意圖限制本公開。如在此使用的，單數形式「一」、「一個」和「該」意圖包括複數形式，除非上下文明確另有指示。還應理解，術語「包括」和/或「包含」，當在本說明書中使用時，指定所述特徵、整體、步驟、操作、元件、組件和/或組的存在，但不排除一個或多個其它特徵、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組的存在或添加。
[0064]在下面的權利要求中的所有部件或步驟加上功能元件的相應的結構、材料、動作和等同物意圖包括用於與權利要求中具體主張的其他主張元件組合來執行功能的任何結構、材料或動作。為了說明和描述的目的已經給出了本公開的描述，但其不意圖窮舉或將本公開限制於所公開的形式。對本【技術領域】的普通技術人員來說，不脫離本公開的範圍和精神，許多修改和變型將是顯而易見的。選擇和描述實施例以便最好地解釋本公開的原理和實際應用，並使其他本【技術領域】的普通技術人員能夠對於具有適合於預期的具體用途的各種修改的各種實施例理解本公開。
[0065]此外，所屬【技術領域】的技術人員知道，本公開的各個方面可以實現為系統、方法或電腦程式產品。因此，本公開的各個方面可以具體實現為以下形式，即:完全的硬體實施方式、完全的軟體實施方式(包括固件、駐留軟體、微代碼等)，或硬體和軟體方面結合的實施方式，這裡可以統稱為「電路」、「模塊」或「系統」。此外，在一些實施例中，本公開的各個方面還可以實現為在一個或多個計算機可讀介質中的電腦程式產品的形式，該計算機可讀介質中包含計算機可讀的程序代碼。
[0066]可以採用一個或多個計算機可讀介質的任意組合。計算機可讀介質可以是計算機可讀信號介質或者計算機可讀存儲介質。計算機可讀存儲介質例如可以是一但不限於——電、磁、光、電磁、紅外線、或半導體的系統、裝置或器件，或者上述的任意合適的組合。計算機可讀存儲介質的更具體的例子(非窮舉的列表)包括:具有一個或多個導線的電連接、可攜式計算機盤、硬碟、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦式可編程只讀存儲器(EPR0M或快閃記憶體)、光纖、可攜式緊湊盤只讀存儲器(CD-ROM)、光存儲器件、磁存儲器件、或者上述的任意合適的組合。在本文件中，計算機可讀存儲介質可以是任何包含或存儲程序的有形介質，該程序可以被指令執行系統、裝置或者器件使用或者與其結合使用。
[0067]計算機可讀的信號介質可以包括在基帶中或者作為載波一部分傳播的數據信號，其中承載了計算機可讀的程序代碼。這種傳播的數據信號可以採用多種形式，包括——但不限於——電磁信號、光信號或上述的任意合適的組合。計算機可讀的信號介質還可以是計算機可讀存儲介質以外的任何計算機可讀介質，該計算機可讀介質可以發送、傳播或者傳輸用於由指令執行系統、裝置或者器件使用或者與其結合使用的程序。
[0068]計算機可讀介質上包含的程序代碼可以用任何適當的介質傳輸，包括一但不限於一無線、有線、光纜、RF等等，或者上述的任意合適的組合。
[0069]可以以一種或多種程序設計語言的任意組合來編寫用於執行本公開操作的電腦程式代碼，所述程序設計語言包括面向對象的程序設計語言一諸如Java、Smalltalk、C++等，還包括常規的過程式程序設計語言一諸如「C」語言或類似的程序設計語言。程序代碼可以完全地在用戶計算機上執行、部分地在用戶計算機上執行、作為一個獨立的軟體包執行、部分在用戶計算機上部分在遠程計算機上執行、或者完全在遠程計算機或伺服器上執行。在涉及遠程計算機的情形中，遠程計算機可以通過任意種類的網絡一包括區域網(LAN)或廣域網(WAN)—連接到用戶計算機，或者，可以連接到外部計算機(例如利用網際網路服務提供商來通過網際網路連接)。
[0070]以上參照根據本公開實施例的方法、裝置(系統)和電腦程式產品的流程圖和/或框圖描述了本公開的方面。應當理解，流程圖和/或框圖的每個方框以及流程圖和/或框圖中各方框的組合，都可以由電腦程式指令實現。這些電腦程式指令可以提供給通用計算機、專用計算機或其它可編程數據處理裝置的處理器，從而生產出一種機器，使得這些電腦程式指令在通過計算機或其它可編程數據處理裝置的處理器執行時，產生了實現流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規定的功能/動作的裝置。
[0071]也可以把這些電腦程式指令存儲在計算機可讀介質中，這些指令使得計算機、其它可編程數據處理裝置、或其他設備以特定方式工作，從而，存儲在計算機可讀介質中的指令就產生出包括實現流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規定的功能/動作的指令的製造品(article of manufacture)0
[0072]電腦程式指令也可以被加載到計算機、其它可編程數據處理裝置、或其他器件中以使在計算機上、其它可編程數據處理裝置或其他器件上進行一系列的操作步驟，從而產生計算機實現的流程使得在計算機或其他可編程裝置上執行的指令提供用於實現流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規定的功能/動作的流程。
[0073]附圖中的流程圖和框圖顯示了根據本公開的多個實施例的系統、方法和電腦程式產品的可能實現的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個或多個用於實現規定的邏輯功能的可執行指令。也應當注意，在有些作為替換的實現中，方框中所標註的功能也可以以不同於附圖中所標註的順序發生。例如，兩個連續的方框實際上可以基本並行地執行，它們有時也可以按相反的順序執行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執行規定的功能或動作的專用的基於硬體的系統來實現，或者可以用專用硬體與計算機指令的組合來實現。
[0074]在此繪出的流程圖僅僅是一個例子。不脫離本公開的精神個可以存在對在此所述的此圖或步驟(或操作)的各種變型。例如，步驟可以按不同的順序進行或者可以添加、刪除或修改步驟。所有這些變型被認為是要求保護的本公開的一部分。
[0075]儘管已經描述了本公開的優選實施例，但是將理解，本領域技術人員現在以及將來可以進行各種改進和增強，他們落在以下權利要求的範圍內。這些權利要求應該被解釋為維持了第一次描述的本公開的恰當的範圍。
【權利要求】
1.一種計算機實現的方法，包括: 在連接到網絡中的多個開關的中央控制器處接收第一反饋請求，該第一反饋請求包括周期地探測該網絡中的開關的隊列的狀態的請求； 嚮導向指定的目的地的路徑中的一個或所有開關發送第二反饋請求； 接收來自指定的代理開關的對於第二反饋請求的響應，先前指定的代理開關已經將所述響應聚集為單個數據分組； 在中央控制器處從該單個數據分組中提取所述響應；以及 基於提取的響應防止擁塞點。
2.如權利要求1的計算機實現的方法，其中該防止進一步包括從以下中的選擇:將統計報告給反饋請求者，重新路由分組流量，以及調整源注入速率。
3.如權利要求1的計算機實現的方法，其中網絡中的多個開關包括從符合量化的擁塞通知(QCN)開關和符合OpenFlow的開關中所選的開關。
4.如權利要求1的計算機實現的方法，其中該中央控制器是定位在遠程伺服器上和在與用於網絡中的多個開關的數據平面分離的控制平面上的OpenFlow和OpenStack控制器中的一個。
5.如權利要求1的計算機實現的方法，還包括: 記錄在中央控制器處接收的反饋請求響應的歷史； 基於該歷史觀察網絡中的擁塞點的進展；以及 基於該歷史重新路由分組流量而不發送進一步的反饋請求。
6.如權利要求5的計算機實現的方法，其中該中央控制器向基於該歷史而易於擁塞的網絡中的開關的子集發送第二反饋請求。
7.如權利要求1的計算機實現的方法，還包括: 在網絡中的開關中的一個或多個開關處直接接收第一反饋請求，該第一反饋請求包括周期地探測網絡中的開關的隊列的狀態的請求；以及 從該一個或多個開關直接向該源伺服器發送隊列狀態響應。
8.如權利要求1的計算機實現的方法，其中響應於在多個開關之一的隊列中超過設置點閾值而發送該第一反饋請求。
9.一種計算機系統，包括: 存儲器，具有計算機可讀指令；以及處理設備，用於執行該計算機可讀指令，該指令包括: 在連接到網絡中的多個開關的中央控制器處接收第一反饋請求，該第一反饋請求包括周期地探測該網絡中的開關的隊列的狀態的請求； 嚮導向指定的目的地的路徑中的一個或所有開關發送第二反饋請求； 接收來自指定的代理開關的對於第二反饋請求的響應，先前指定的代理開關已經將所述響應聚集為單個數據分組； 在中央控制器處從該單個數據分組中提取所述響應；以及 基於提取的響應防止擁塞點。
10.如權利要求9的計算機系統，其中該防止進一步包括從以下中的選擇:將統計報告給反饋請求者，重新路由分組流量，以及調整源注入速率。
11.如權利要求9的計算機系統，還包括: 記錄在中央控制器處接收的反饋請求響應的歷史； 基於該歷史觀察網絡中的擁塞點的進展；以及 基於該歷史重新路由分組流量而不發送進一步的反饋請求。
12.如權利要求11的計算機系統，其中該中央控制器向基於該歷史而易於擁塞的網絡中的開關的子集發送第二反饋請求。
13.如權利要求9的計算機系統，還包括: 在網絡中的開關中的一個或多個開關處直接接收第一反饋請求，該第一反饋請求包括周期地探測網絡中的開關的隊列的狀態的請求；以及 從該一個或多個開關直接向該源伺服器發送隊列狀態響應。
14.如權利要求9的計算機系統，其中響應於在多個開關之一的隊列中超過設置點閾值而發送該第一反饋請 求。
【文檔編號】H04L12/26GK104052678SQ201410089605
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月12日 優先權日:2013年3月15日
【發明者】D.克裡桑, C.M.德卡薩迪斯, M.古薩特, C.J.明肯伯格 申請人:國際商業機器公司