用于数据中心交换机的流感知缓冲区管理制造技术

提供了实现流感知的缓冲区管理的系统和方法。该方法包括：在缓冲区的队列中存储第一类型的业务，在缓冲区的队列中存储第二类型的业务，其中第一类型的业务与第二类型的业务相比对延迟较不敏感，以及当第一类型的业务的量达到或超过第一阈值时，实现对第一类型的业务的流控制以减慢第一类型的业务的流进入缓冲区。流控制可以通过分组标记或通过丢弃分组来被实现。这种方法在与网络交换机中的大象流和鼠标流相关的方面有独特的实用性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及数据通信以及通过电子数据网络的交换单元的业务流。
技术介绍
近几年，除了其它方面以外，数据中心通过合并之前在企业范围内实现的大规模计算机功能以及通过启用云计算服务来转变计算服务。然而，随着数据中心使用的日益增加，运行这些数据中心的成本也日益增加。同时，消费者对不断提高带宽和处理能力的需求也在持续增长。因此，数据中心运营商尤其注重提供数据中心服务的成本，并且继续寻找控制这些成本和维持消费者满意度的方法。研究表明，针对穿过数据中心的数据通信业务，至少可以定义两种主要类别或类型的的业务流。第一类别或类型的业务流与诸如搜索请求、社交网络和零售应用之类的服务相关联，这种服务倾向于产生穿过数据中心的大量“小的”请求和回应。这种第一类型的业务通常在所属领域被称为“鼠标”业务或“鼠标流”，并且它以对每一个短请求/响应流需要低延迟的应用为特征。第二类别或类型的业务流与诸如备份、复制、媒体流、数据挖掘等等之类的服务相关联，这种服务倾向于产生穿过数据中心的“大的”流，并且常提供数据中心内内部数据结构的持续更新。这种第二类型的业务通常在所属领域被称为“大象”业务或“大象流”，并且它以可以处理更高延迟但一般依靠更高吞吐量的应用为特征。重要的是，大象流“霸占”给定数据中心的带宽(特别是数据中心中被选择的交换单元的缓冲区资源)并不罕见。更具体地，数据中心内的交换单元包括存储器，该存储器用于与确定哪里应当发送业务(比如，确定传入的数据应从交换单元的哪一个端口被发送)相联系地缓冲传入的业务。但是，当由于已经接收的数据比可以从缓冲区适当发送或移除的数据多而导致缓冲区填满时，这种交换单元处新传入的业务通常会被丢失或丢弃，导致整个处理时间更长，对于端点进程，尤其是依靠鼠标流的端点进程，该更长的处理时间尤其对用户体验乃至整个客户满意度不利。附图说明图1描绘了包含可以根据本文所描述的示例实施例配置的机架式交换机的顶部的示例数据中心结构；图2描绘了通过根据本文所描述的示例实施例被配置的交换机的使用传输控制协议(TCP)/互联网协议(IP)的数据通信；图3描绘了包含缓冲区的交换机，该缓冲区可以被监控来实现根据示例实施例的数据业务控制机制。图4是描绘了实现根据本文所描述的示例实施例的缓冲区管理的示例操作的流程图。图5是描绘了实现根据本文所描述的示例实施例的缓冲区管理的示例操作的另一流程图。图6描绘了根据本文所描述的示例实施例操作的交换机的一种可能实施方案。具体实施方式概览本公开提供了可以实现流感知的缓冲管理系统和方法。该方法包括：在缓冲区的队列中存储第一类型的业务，在缓冲区的队列中存储第二类型的业务，其中第一类型的业务与第二类型的业务相比对延迟较不敏感，以及当第一类型的业务的量达到或超过第一阈值时，实现对第一类型的业务的流控制以减慢第一类型的业务的流进入缓冲区。流控制可以通过分组标记或通过丢弃分组来被实现。这种方法在与网络交换机中的大象流和鼠标流相关的方面有独特的实用性。示例实施例图1描绘了包含可以根据本文所描述的实施例被配置的机架式交换机的顶部的数据中心结构。如图1所示，数据中心100例如可以与数据中心边缘路由器110通信。除了其他可能的连接可能之外，数据中心边缘路由器110可以与在同一个数据中心的其他路由器(未示出)、其他数据中心(未示出)或云计算环境(未示出)通信。数据中心边缘路由器110可以与数据中心边缘(其一般也可以被当作聚合或行的末端)交换机120通信，在该具体实现方式中，边缘交换机120负责在多个服务器170中通过机架式交换机的顶部150交换数据通信流，其中，机架式交换机的顶部150控制去往和来自被布置在多个机架180上的多个服务器170的流。如图所示，每个机架180例如包括机架式交换机的顶部150(a)、150(b)、150(c)，其后被表示为150。在该具体的实现方式中，机架式交换机的顶部150负责确保到达的来自数据中心边缘交换机120的数据通信被路由到给定机架180中合适的服务器170。同样的，在该具体的实现方式中，机架式交换机的顶部150负责确保到达的来自给定机架180中给定服务器170的数据通信被传送到例如同一个机架180内的其他服务器或者在数据中心120中的其他服务器，或者被传送到数据中心边缘路由器110。如将在以下更详细地解释的，机架式交换机的顶部150包括缓冲区管理逻辑300，该逻辑被配置来更好地控制被缓冲在机架式交换机的顶部150的缓冲区中的数据的量和类型，以针对不同形式的数据通信(例如，鼠标流和大象流)提供改善的服务质量。虽然该描述着重于机架式交换机的顶部，所属领域技术人员将理解本文所描述的技术可应用于包含数据中心边缘交换机120或者路由器(包括数据中心边缘路由器110)的任何网络交换单元。为了描述的目的，机架式交换机的顶部此后将被简称为“交换机”150。在许多情况下，以上提到的数据通信用若干协议中的任何一种被实施。在本公开的上下文中，传输控制协议(TCP)被用来确保两个给定进程间的可靠连接。也就是说，结合互联网协议(IP)一起使用TCP，以通过网络连接发送和接收以分组形式(预定的字节组)的数据通信，尤其是两个给定的端点进程间(例如，在用户计算机上运行的正从网页服务器(例如，数据中心100中示出的服务器170中的一个)请求信息的浏览器)的数据通信。具体来说，参照图2，在计算机(其可以是一个服务器)上运行的进程210使用TCP 220和IP 230来将数据通信发送到进程260(也在计算机上运行)，或从进程260接收数据通信，其中，进程260也使用TCP 250和IP 240，除了其他组件外，以上操作都通过交换机150。如图2中进一步所表明，TCP 220、250实现两个进程210、260间的可靠连接，而所示的IP连接由不可靠的IP数据报组成。更具体地，TCP提供面向连接的、可靠的字节流服务(而IP不提供)。术语面向连接的意思是使用TCP的两个应用(例如，进程210、260)在它们交换数据之前与彼此建立TCP连接。实现可靠性是因为TCP为被发送的每个分组分配序列号，并且针对被这样接收的每个分组预期来自接收TCP实例的肯定的确认(ACK)。如果ACK没有在超时时间间隔或周期内被接收，数据将被再次发送并且数据传输速率可能被发送者TCP实例降低。当片段乱序地到达时，接收TCP实例使用序列号来重排片段并且删除重复的片段。当接收TCP实例将ACK发送回TCP发送者实例时，还向TCP发送者实例指示除了最后接收到的TCP片段之外，在不在其内部缓冲区引起超限或溢出的情况下它还可以接收的字节数。换句话说，TCP被配置来实现针对数据通信的流控制。仍然参考图2，可以看出如果一个或多个IP数据报没有在例如TCP 250处被接收，则TCP 250不会向TCP 220发送回针对丢失的数据报的ACK。值得注意的是，交换机150本身可能是造成没能向IP 240适当地传送给定IP数据报的原因，它导致了TCP 250没能接收到TCP片段使得TCP 250没能向TCP 220返回ACK的情形。交换机150没能传送给定IP数据报的一个原因是交换机150内的缓冲区可能被装满，使得在交换机150处出现的任何新业务由于在其缓冲器内已本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：在缓冲区的队列中存储第一类型的业务；在所述缓冲区的所述队列中存储第二类型的业务，其中所述第一类型的业务与所述第二类型的业务相比对延迟较不敏感；以及当所述第一类型的业务的量达到或超过第一阈值时，实现对所述第一类型的业务的流控制以减慢所述第一类型的业务的流进入所述缓冲区。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.21 US 14/221,3731.一种方法，包括：在缓冲区的队列中存储第一类型的业务；在所述缓冲区的所述队列中存储第二类型的业务，其中所述第一类型的业务与所述第二类型的业务相比对延迟较不敏感；以及当所述第一类型的业务的量达到或超过第一阈值时，实现对所述第一类型的业务的流控制以减慢所述第一类型的业务的流进入所述缓冲区。2.如权利要求1所述的方法，其中，实现所述第一类型的业务的流控制包括标记与所述第一类型的业务相关联的分组。3.如权利要求2所述的方法，其中，标记包括根据显式拥塞通知(ECN)来标记与所述第一类型的业务相关联的分组。4.如权利要求1所述的方法，其中，实现所述第一类型的业务的流控制包括丢弃与所述第一类型的业务相关联的分组。5.如权利要求1所述的方法，其中，实现所述第一类型的业务的流控制被依概率执行。6.如权利要求5所述的方法，其中，实现所述第一类型的业务的流控制包括：当所述第一类型的业务的量达到或超过所述第一阈值时根据第一概率实现所述第一类型的业务的流控制，以及当所述第一类型的业务的量达到或超过第二阈值时根据比所述第一概率高的第二概率实现所述第一类型的业务的流控制。7.如权利要求1所述的方法，其中，实现所述第一类型的业务的流控制包括：当所述第一类型的业务的量达到或超过所述第一阈值时以第一预定方式实现所述第一类型的业务的流控制，以及当所述第一类型的业务的量达到或超过第二阈值时以第二预定方式实现所述第一类型的业务的流控制。8.如权利要求7所述的方法，其中，所述第一预定方式包括标记分组，所述第二预定方式包括丢弃分组。9.如权利要求1所述的方法，还包括维持指示存储在所述缓冲区内的字节总数的第一计数器，以及维持指示存储在所述缓冲区内的属于所述第一类型的业务的字节总数的第二计数器。10.一种装置，包括：被配置为通过网络通信的网络接口；包含缓冲区的存储器；以及与所述网络接口和所述存储器以通信方式耦接的处理器，其中，所述处理器被配置为：在所述缓冲区的队列中存储通过所述网络接口接收的第一类型的业务；在所述缓冲区的所述队列中存储通过所述网络接口接收的第二类型的业务，其中所述一类型的业务与所述第二类型的业务相比对延迟较不敏感；以及当所述第一类型的业务的量达到或超过第一阈值时，实现对所述第一类型的业务的流控制以减慢所述第一类型...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏巴拉奥·阿鲁米尔力，彼得·纽曼，
申请(专利权)人：思科技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US