在数据中心中的数据流传输的调度制造技术

一种在包括多个网络节点和链路的数据中心网络中调度数据流的传输的方法。该方法包括在网络控制器处：接收（14）对于数据流的传输请求；获得（15）用于数据流的容许时间间隔；以及在容许时间间隔内且与其它传输无竞争的情况下，调度（16）数据流的传输。

Scheduling of data stream transmission in data center

A method of scheduling data stream transmission in a data center network including multiple network nodes and links. The method includes receiving (14) transmission requests for data streams at network controllers, obtaining (15) allowable time intervals for data streams, and scheduling (16) transmission of data streams within allowable time intervals without competition with other transmissions.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在数据中心中的数据流传输的调度
本公开的领域涉及数据流传输的调度。
技术介绍
大学、企业和消费者设置中越来越多地采用数据中心或大型服务器集群来运行各种应用，诸如web服务、即时消息传递、游戏、数据分析、科学计算和许多其它应用。数据中心通常包括通过数据中心网络（DCN）链接的成千上万个服务器，它们按层级布置，通常带有各自包含10-40个服务器的机架。图1是传统数据中心网络的示意图。数据中心1包括到外部网络2、服务器6和交换层级7的链路，交换层级7包括核心路由器3、访问路由器4、交换机5、交叉点交换机8。此类网络中的主要问题在于称为高带宽或“大象流”的大数据流，它们通常源自服务器备份或虚拟机迁移。大象流相对稀少，但是当它们存在时，它们能够以更小的所谓“老鼠流”为代价支配数据中心网络。这对通常对延迟敏感的老鼠流的服务质量可能会具有十分有害的影响。图2是“大象”流和“老鼠”流的图形表示。该图示出链路利用9对时间10，其中老鼠流11低于负载阈值12，并且大象流13大于负载阈值。“大象”属性可以指在绝对值上或如相对于在共享路径或共享网络或共享机器上传送的其它流胜过速率阈值、体积阈值、持续时间阈值的流。阈值可被固定和预先确定或根据总体业务趋势或统计而动态地调整。尽管具有短持续时间且相对稀少，但是大象流会造成主要问题，因为它们支配网络，并且对更小流中的延迟和延迟变化十分有害。在数据中心中构建非阻塞“仅分组”网络极具挑战性，其中大象流往往会填充在沿服务器到服务器路径的节点中的缓冲器。这对共享相同缓冲器的任何事物、尤其是时延敏感的小型分组流引入不可忽略的排队延迟。这个问题的一种解决方案是使用“分组卸载”，其中为大象流提供独立网络。卸载使得转接业务能够在光学上完全绕过中间分组处理，从而导致减少的所需容量和优化的功耗。此外，光学信道的容量允许容纳带宽饥渴的数据传递。除了为大象流中的数据的大小作准备外，越来越重要的是考虑此类流的时序方面。数据中心中的时间同步性越来越重要。这通常通过分布式系统的部署来驱动。需要同步化以便满足时延关键应用和优化功率/成本。一些5G应用有利于分布式功能性，并且需要支持低至几毫秒（ms）的严格的时延要求。此外，它们可能需要支持大量本地业务和控制功能性的分布以便使得能够进行独立操作。另一个示例是在金融行业中，其中特别地，对于报道和监督管理的目的、争议等，高频交易（HFT）在回放回归期间针对准确的事务记录要求准确的交易时间戳，以便改善交易算法。这里，要求一般在亚微秒范围中。就解决方案而言，GPS主要用于这种类型的应用，但是它现在面临的问题是：覆盖、信号损失和安全性（例如，因为干扰攻击）是显著且昂贵的问题。因此，IEEE1588的使用收到很多兴趣，因为能够经由以太网网络递送时序信息。因特网工程任务组（IETF）中为企业应用定义了特定IEEE1588简档。能够在数据中心中递送微秒范围中的精度的解决方案预期会广泛地可用并且具有可负担的成本。在此类系统中，为少量大象流设计的简单的调度布置将不足以确保有效传送数据流。在通常具有时间关键数据的大量大象流需要传输的情况下，常规调度方法不足够，并且不能在它们的延迟容差内为数据流提供传输。
技术实现思路
在第一方面中，提供有一种在包括多个网络节点和链路的数据中心网络中调度数据流的传输的方法。该方法包括在网络控制器处：接收对于数据流的传输请求；获得用于数据流的容许时间间隔；以及在容许时间间隔内且在与数据中心网络上的一个或多个其它传输无竞争的情况下，调度数据流的传输。在一实施例中，该方法还包括：标识始发节点和终止节点；标识数据流要通过其被路由的节点的集合和链路的集合；确定与节点和节点之间的链路相关联的延迟；为链路集合中的每个链路和节点确定用于数据流的容许时间间隔，该确定基于与节点和链路相关联的延迟以及在客户端服务器处用于数据流的初始容许时间间隔；以及基于用于链路的容许时间间隔在每个链路和节点处调度数据流的传输。在一实施例中，传输请求包括所需传输的大小的指示、初始容许时间间隔、始发节点的指示以及至少一个终止节点的指示。在一实施例中，调度包括确定将数据流划分成多个区段以便在容许时间间隔内且在没有竞争的情况下传送数据流。在一实施例中，该方法还包括调度数据流的传输，以使得数据流或数据流的区段与通信网络上的另一个数据流隔开一个或多个防护期。在一实施例中，数据流是高带宽流，其中高带宽数据流是具有大于阈值的带宽要求的数据流，其中防护期的尺寸设计成允许传送低带宽流，其中低带宽流是具有低于阈值的带宽的数据流。在一实施例中，该方法还包括确定穿过网络的路径以避免与其它数据流的竞争。在一实施例中，数据中心网络包括光学卸载子网络，并且根据任一前述权利要求来实现在光学卸载子网络上调度数据流。在一实施例中，数据中心网络包括含有至少一个交换机或路由器的第二子网络，其中该方法还包括：如果在光学卸载子网络上不可能有没有竞争的调度，那么在第二子网络上调度数据流。在一实施例中，该方法还包括：在网络节点处，从网络控制器接收与数据流有关的指令。如果指令包括将数据流作为单个块进行传送的指令，那么该方法还包括：从指令提取传送数据流的起始时间；以及在起始时间启动数据流的传输。如果指令包括将数据流划分成区段的指令，那么该方法还包括：启动将数据流划分成区段；以及接收包括区段起始时间的指令；从指令提取每个区段的相应起始时间；以及在相应起始时间启动每个区段的传输。在一实施例中，该方法还包括：为数据流确定或接收所需传输的大小、初始容许时间间隔和至少一个终止节点；以及向网络控制器发送对于数据流的传输请求，请求包括所需传输的大小、初始容许时间间隔指示、始发节点的指示和所述至少一个终止节点的指示。根据第二方面，提供有一种数据中心网络的网络控制器，它包括：用于接收对于传送数据流的请求的第一接口；用于传送数据流的传输的指令的第二接口；处理器；以及存储器。网络控制器配置成：接收对于数据流的传输请求；获得用于数据流的容许时间间隔；以及在容许时间间隔内且与其它传输无竞争的情况下调度数据流的传输。在一实施例中，网络控制器进一步配置成：标识始发节点和终止节点；标识数据流必须穿过的节点的集合和链路的集合；确定与节点和节点之间的链路相关联的延迟；为链路集合中的每个链路和节点确定用于数据流的容许时间间隔，该确定基于与节点和链路相关联的延迟以及用于数据流的初始容许时间间隔；以及基于用于链路的容许时间间隔和传输的大小在每个链路和节点处调度数据流的传输。在一实施例中，网络控制器进一步配置成基于将数据流划分成多个区段来调度传输。在一实施例中，网络控制器进一步配置成在数据流或数据流的区段和通信网络上的其它数据流之间调度防护期。在一实施例中，网络控制器进一步配置成确定数据流穿过网络的路径以避免与其它数据流的竞争。根据第三方面，提供有一种数据中心网络，它包括根据第二方面的网络控制器。根据第四方面，提供有一种用于在数据中心网络的网络节点中使用的设备，它包括：用于将数据传送给通信网络的传送器；用于从通信网络接收数据的接收器；用于与至少一个数据源交换数据的第一接口；以及用于与网络控制器交换控制数据的第二接口。该设备配置成从网络控制器接收与数据流有关的指令。该设备进一步配置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在包括多个网络节点和链路的数据中心网络中调度数据流的传输的方法，所述方法包括在网络控制器处执行以下操作：接收对于数据流的传输请求，获得用于所述数据流的容许时间间隔，以及在所述容许时间间隔内且与所述数据中心网络上的一个或多个其它传输无竞争的情况下，调度所述数据流的传输。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在包括多个网络节点和链路的数据中心网络中调度数据流的传输的方法，所述方法包括在网络控制器处执行以下操作：接收对于数据流的传输请求，获得用于所述数据流的容许时间间隔，以及在所述容许时间间隔内且与所述数据中心网络上的一个或多个其它传输无竞争的情况下，调度所述数据流的传输。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：标识始发节点和终止节点；标识所述数据流要通过其被路由的所述节点的集合和链路的集合；确定与所述节点和所述节点之间的链路相关联的延迟；为所述链路集合中的每个链路和节点确定用于所述数据流的容许时间间隔，所述确定基于与所述节点和链路相关联的所述延迟以及用于所述数据流的在客户端服务器处的初始容许时间间隔；以及基于用于所述链路的所述容许时间间隔在每个链路和节点处调度所述数据流的所述传输。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述传输请求包括所需传输的大小的指示、初始容许时间间隔、始发节点的指示以及至少一个终止节点的指示。4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中调度所述数据流的传输包括确定将所述数据流划分成多个区段以便在所述容许时间间隔内且在无竞争的情况下传送所述数据流。5.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括调度数据流的所述传输，使得所述数据流或所述数据流的所述区段与所述数据中心网络上的另一个数据流隔开一个或多个防护期。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述数据流是高带宽流，其中所述高带宽数据流是具有大于阈值的带宽要求的数据流，其中所述防护期的尺寸设计成允许传送低带宽流，其中低带宽流是具有低于所述阈值的带宽的数据流。7.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括确定穿过所述网络的路径来避免与其它数据流竞争。8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述数据中心网络包括光学卸载子网络，并且根据任一前述权利要求实现在所述光学卸载子网络上调度数据流。9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述数据中心网络包括含有至少一个交换机或路由器的第二子网络，其中所述方法还包括：如果在所述光学卸载子网络上不可能具有没有竞争的调度，那么在所述第二子网络上调度所述数据流。10.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括在网络节点处：从所述网络控制器接收与数据流有关的指令；以及确定所述指令是否包括将所述数据流作为单个块进行传送的指令，并且如果其包括，那么：从所述指令提取传送所述数据流的起始时间；以及在所述起始时间启动所述数据流的传输；以及确定所述指令是否包括将所述数据流划分成区段的指令，并且如果其包括，那么：启动所述数据流的分段；以及接收包括区段起始时间的指令；从所述指令提取每个区段的相应起始时间；以及在相应起始时间启动每个区段的传输。11.根据权利要求10所述的方法，还包括：为数据流确定或接收所需传输的大小、初始容许时间间隔和至少一个终止节点；以及向所述网络控制器发送对于所述数据流的传输请求，所述请求包括所述所需传输的所述大小、所述初始容许时间间隔的指示、所述始发节点的指示和所述至少一个终止节点的指示。12.一种用于通信网络的网络控制器，所述网络控制器包括：用于接收对于数据流的传输的请求的第一接口；用于传送数据流的传输的指令的第二接口；处理器；并且所述处理器配置成：接收对于数据流的传输请求，获得用于所述数据流的容许时间间隔，以及在所述容许时间间隔内且在与其它传输无竞争的情况下，调度所述数据流的传输。13.根据权利要求12所述的网络控制器，进一步配置成：标识始发节点和终止节点；标识所述数据流要通过其被路由的所述节点的集合和链路的集合；确定与所述节点和所述节点之间的链路相关联的延迟；为所述链路集合中的每个链路和节点确定用于所述数据流的容许时间间隔，所述确定基于与所述节点和链路相关联的所述延迟以及用于所述数据流的初始容许时间间隔；以及基于用于所述链路的在客户端服务器处的所述容许时间间隔和所述传输的所述大小在每个链路和节点处调度所述数据流的所述传输。14.根据权利要求12或权利要求13所述的网络控制器，进一步配置成基于将所述数据流划分成多个区段来调度传输。15.根据权利要求12至14中任一权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：S鲁菲尼，G博塔里，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE