DE112011100198T5

DE112011100198T5 - Prüfsystem für eine Netzwerkdatenüberlastung-Gegensteuerung

Info

Publication number: DE112011100198T5
Application number: DE112011100198T
Authority: DE
Inventors: Mircea Gusat; Cyriel Minkenberg; Casimer de Cusatis; Daniel Crisan
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2031-04-21
Also published as: GB201219662D0; CN102859951A; GB2512808A; WO2011131738A1; DE112011100198B4; US9628387B2; US20110261696A1; GB2512808B; US20130114412A1; TW201218693A

Abstract

Ein System zum Untersuchen von Überlastung in einem Computernetzwerk kann Netzwerkeinheiten zum Weiterleiten von Datenpaketen durch das Netzwerk beinhalten. Zu dem System kann auch ein Quellknoten gehören, der ein Prüfpaket an die Netzwerkeinheiten sendet, um Daten über die Datenverkehrs-Warteschlangen an jeder Netzwerkeinheit einzuholen, die das Prüfpaket empfängt. Das System kann ferner eine Leitweglenkungs-Tabelle an jeder untersuchten Netzwerkeinheit beinhalten, die auf den Daten beruht, die für jede zugehörige Datenverkehrs-Warteschlange eingeholt wurden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Computersystemen und insbesondere auf das Behandeln einer Datenüberlastung und einer entsprechenden Gegensteuerung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Allgemein werden herkömmliche Ethernet-Fabrics dynamisch geleitet. Mit anderen Worten, es werden Pakete von einem Vermittlerknoten zum nächsten etappenweise durch das Netzwerk weitergeleitet. Zu Beispielen für verwendete Protokolle zählen Converged Enhanced Ethernet (CEE), Fibre Channel over Converged Enhanced Ethernet (FCoCEE) und Data Center Bridging (DCB) sowie firmenspezifische Leitweglenkungs-Verfahren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können zu einem System zum Untersuchen einer Datenüberlastung in einem Computernetzwerk Netzwerkeinheiten zum Weiterleiten von Datenpaketen durch das Netzwerk gehören. Das System kann auch einen Quellknoten beinhalten, der ein Prüfpaket an die Netzwerkeinheiten sendet, um Daten über die Datenverkehrs-Warteschlangen an jeder Netzwerkeinheit, die das Prüfpaket empfängt, einzuholen. Das System kann ferner eine Leitweglenkungs-Tabelle an jeder Netzwerkeinheit enthalten, die das Prüfpaket empfängt, und wobei die Leitweglenkungs-Tabelle auf den Daten beruht, die für jede Übertragungs-Warteschlange eingeholt wurden.
Bei den Netzwerkeinheiten kann es sich um Teilnehmer eines virtuellen lokalen Netzwerks handeln. Zu den Prüfpaketen können ein Layer-2-Merker und/oder Folgen/Fluss/Quellknoten-IDs gehören.
Jede Netzwerkeinheit kann das Prüfpaket ignorieren, wenn sie beschäftigt ist. Wenigstens eine der Netzwerkeinheiten kann in Reaktion auf das Empfangen des Prüfpakets ihren erweiterten Warteschlangenstatus an den Quellknoten bereitstellen.
Eine Netzwerkeinheit kann ihren erweiterten Warteschlangenstatus an andere Netzwerkeinheiten in Reaktion auf das Empfangen des Prüfpakets bereitstellen. Der erweiterte Warteschlangenstatus beinhaltet die Anzahl der Pings von einer beliebigen Fluss-ID, die seit der letzten Warteschlangenänderung empfangen wurde, die Anzahl der Pakete, die seit der letzten Warteschlangenänderung weitergeleitet wurden, und/oder Zeiger auf einen vollständigen Netzwerkeinheit-Speicherauszug.
Wenn ein erweiterter Warteschlangenstatus einen Schwellenwert übertrifft, aktualisiert der Quellknoten die Leitweglenkungs-Tabelle, um die Übertragungslasten wieder anzugleichen. Das Prüfpaket wird in Reaktion darauf gesendet, dass der Quellknoten in einem bestimmten Zeitintervall eine Mindestanzahl von Überlastungsmeldungen empfängt.
Um einen anderen Gesichtspunkt der Erfindung handelt es sich bei einem Verfahren zum Untersuchen der Überlastung in einem Computernetzwerk, das das Senden eines Prüfpakets an Netzwerkeinheiten von einem Quellknoten enthalten kann, um Daten über Datenverkehrs-Warteschlangen an jeder Netzwerkeinheit einzuholen, die von dem Prüfpaket untersucht wird. Das Verfahren kann auch das Anlegen einer Leitweglenkungs-Tabelle an jeder Netzwerkeinheit, die das Prüfpaket empfängt, auf der Grundlage der eingeholten Daten für jede Übertragungswarteschlange enthalten.
Das Verfahren kann ferner das Einbinden der Netzwerkeinheiten in ein virtuelles lokales Netzwerk enthalten. Das Verfahren kann des Weiteren das Strukturieren der Prüfpakete beinhalten, sodass sie wenigstens einen Layer-2-Merker oder Folgen-/Fluss-/Quellknoten-IDs enthalten.
Das Verfahren kann ferner das Senden eines erweiterten Warteschlangenstatus mindestens einer der Netzwerkeinheiten an den Quellknoten in Reaktion auf das Empfangen des Prüfpakets beinhalten. Zu dem Verfahren kann zusätzlich das Bereitstellen des erweiterten Warteschlangenstatus einer Netzwerkeinheit an andere Netzwerkeinheiten in Reaktion auf das Empfangen des Prüfpakets gehören.
Das Verfahren kann des Weiteren das Einschließen wenigstens der Anzahl von Pings einer Fluss-ID, die seit der letzten Warteschlangenänderung empfangen wurde, oder der Anzahl der Pakete, die seit der letzten Warteschlangenänderung weitergeleitet wurden, oder Zeiger auf einen vollständigen Netzwerkeinheiten-Speicherauszug als Bestandteil des erweiterten Warteschlangenstatus umfassen. Das Verfahren kann zusätzlich das Aktualisieren der Leitweglenkungs-Tabelle zum Wiederausgleichen der Datenverkehrslasten über den Quellknoten enthalten, wenn der erweiterte Warteschlangenstatus einen Schwellenwert übertrifft.
Um einen anderen Gesichtspunkt der Erfindung handelt es sich bei einem computerlesbaren Programmcode, der an ein physisches Medium gebunden ist, um die Netzwerk-Überlastung in einem Computernetzwerk zu untersuchen. Die computerlesbaren Programmcodes können geeignet sein, das Programm zum Senden eines Prüfpakets an Netzwerkeinheiten von einem Quellknoten zu veranlassen, um Daten über die Datenverkehrs-Warteschlangen an jeder Netzwerkeinheit einzuholen, die von dem Prüfpaket untersucht wird. Die computerlesbaren Programmcodes können auch das Anlegen einer Leitweglenkungs-Tabelle an jeder Netzwerkeinheit, die das Prüfpaket empfängt, auf der Grundlage der für jede Übertragungswarteschlange eingeholten Daten beinhalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 stellt ein schematisches Funktionsschaubild eines Systems zum Untersuchen der Überlastung in einem Computernetzwerk gemäß der Erfindung dar.
2 stellt einen Ablaufplan dar, der Verfahrensgesichtspunkte gemäß der Erfindung veranschaulicht.
3 stellt einen Ablaufplan dar, der Verfahrensgesichtspunkte gemäß dem Verfahren aus 2 veranschaulicht.
4 stellt einen Ablaufplan dar, das Verfahrensgesichtspunkte gemäß dem Verfahren aus 2 veranschaulicht.
5 stellt einen Ablaufplan dar, der Verfahrensgesichtspunkte gemäß dem Verfahren aus 2 veranschaulicht.
6 stellt einen Ablaufplan dar, der Verfahrensgesichtspunkte gemäß dem Verfahren aus 2 veranschaulicht.
7 stellt einen Ablaufplan dar, der Verfahrensgesichtspunkte gemäß dem Verfahren aus 5 veranschaulicht.
8 stellt einen Ablaufplan dar, der Verfahrensgesichtspunkte gemäß dem Verfahren aus 2 veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird im Folgenden umfänglich mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, worin bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt werden. Gleiche Zahlen beziehen sich stets auf gleiche Bauteile, gleiche Zahlen mit Buchstabenanhängen werden zum Bezeichnen ähnlicher Teile in einer einzigen Ausführungsform verwendet und der kleingeschriebene Buchstabenanhang n stellt eine Variable dar, die eine unbeschränkte Anzahl ähnlicher Elemente bezeichnet.
Mit Bezug auf 1 wird zuerst ein System 10 zum Untersuchen der Überlastung in einem Computernetzwerk 12 beschrieben. Bei dem System 10 handelt es sich um eine programmierbare Vorrichtung, die Daten gemäß einem Befehlssatz speichert und verändert, was der Fachmann in dem Gebiet erkennen wird.
In einer Ausführungsform beinhaltet das System 10 eines oder mehrere Datenübertragungs-Netzwerke 12, die einem Signal wie z. B. ein Datenpaket, einem Prüfpaket und/oder Ähnlichem das Ausbreiten irgendwo innerhalb oder außerhalb des Systems 10 ermöglichen. Das Datenübertragungs-Netzwerk ist z. B. drahtgebunden und/oder drahtlos. Das Datenübertragungs-Netzwerk 12 ist lokal und oder global z. B. mit Bezug auf das System 10.
Das System 10 beinhaltet Netzwerkeinheiten 14a bis 14n, um Datenpakete durch das Netzwerk 12 zu leiten. Bei den Netzwerkeinheiten 14a bis 14n handelt es sich um Computernetzwerk-Ausstattung wie z. B. Vermittler, Netzwerkbrücken, Leitweglenkungs-Computer und/oder Ähnliches. Die Netzwerkeinheiten 14a bis 14n können miteinander in einer beliebigen Anordnung verbunden sein, um das Datenübertragungs-Netzwerk 12 zu bilden, was der Fachmann in dem Gebiet erkennen wird.
Zu dem System 10 kann ferner ein Quellknoten 16 gehören, der Datenpakete an irgendeine der Netzwerkeinheiten 14a bis 14n sendet. Es kann eine beliebige Anzahl von Quellknoten 16 in dem System 10 vorhanden sein. Bei dem Quellknoten 16 handelt es sich um eine beliebige Computerausstattung, die zum Senden von Datenpaketen an die Netzwerkeinheiten 14a bis 14n in der Lage ist.
Das System 10 kann ferner eine Leitweglenkungs-Tabelle 18a bis 18n an jeder zugehörigen Netzwerkeinheit 14a bis 14n enthalten. In einer anderen Ausführungsform beruht der Leitweg, auf dem die Datenpakete von irgendeiner Netzwerkeinheit 14a bis 14n gesendet werden, auf jeder zugehörigen Leitweglenkungs-Tabelle 18a bis 18n.
Bei den Netzwerkeinheiten 14a bis 14n kann es sich um Teilnehmer mindestens eines lokalen virtuellen Netzwerks 20 handeln. Das virtuelle lokale Netzwerk 20 erlaubt das Konfigurieren und/oder Neukonfigurieren der Netzwerkeinheiten 14a bis 14n, wobei die physischen Eigenschaften der Netzwerkeinheiten 14a bis 14n von untergeordneter Bedeutung sind, was die Topologie des Datenübertragungs-Netzwerks 12 anbetrifft und für den Fachmann in dem Gebiet offensichtlich ist. In einer weiteren Ausführungsform fügt der Quellknoten 16 einen Vorsatz zu den Datenpaketen hinzu, um das virtuelle lokale Netzwerk 20 festzulegen.
In einer Ausführungsform sendet der Quellknoten 16 eines oder mehrere Prüfpakete an die Netzwerkeinheiten 14a bis 14n, um Daten über die Übertragungswarteschlangen an jeder Netzwerkeinheit einzuholen, die das oder die Prüfpakete empfängt. Die Leitweglenkungs-Tabelle 18a bis 18n an jeder Netzwerkeinheit 14a bis 14n, die das Prüfpaket empfängt, kann auf den eingeholten Daten für jede zugehörige Übertragungswarteschlange beruhen.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei den Netzwerkeinheiten 14a bis 14n um Teilnehmer mindestens eines virtuellen lokalen Netzwerks 20. In einer anderen Ausführungsform enthalten die Prüfpakete Layer-2-Merker und/oder Folgen-/Fluss-/Quellknoten-IDs.
Jede Netzwerkeinheit 14a bis 14n kann das Prüfpaket ignorieren, falls sie beschäftigt ist. In einer Konfiguration stellt mindestens eine der Netzwerkeinheiten 14a bis 14n ihren erweiterten Warteschlangenstatus an den Quellknoten 16 in Reaktion auf das Empfangen des Prüfpakets bereit.
Eine der Netzwerkeinheiten 14a bis 14n kann ihren erweiterten Warteschlangenstatus anderen Netzwerkeinheiten in Reaktion auf das Empfangen des Prüfpakets bereitstellen. Der erweiterte Warteschlangenstatus kann die Anzahl der Pings einer Fluss-ID, die seit der letzten Warteschlangenänderung empfangen wurde, die Anzahl der Pakete, die seit der letzten Warteschlangenänderung empfangen wurden, und/oder Zeiger auf einen vollständigen Netzwerkeinheiten-Speicherauszug enthalten.
Wenn ein erweiterter Warteschlangenstatus einen Schwellenwert übersteigt, aktualisiert der Quellknoten 16 in einer Ausführungsform die Leitweglenkungs-Tabelle 18a bis 18n, um die Übertragungslasten innerhalb des VLAN 20 wieder auszugleichen. Das Prüfpaket kann in Reaktion darauf gesendet werden, dass der Quellknoten 16 eine Mindestanzahl von Überlastungsmeldungen in einem bestimmten Zeitintervall empfängt.
In einer Ausführungsform beinhaltet das System 10 ferner einen Zielknoten 22, der mit dem Quellknoten 16 zum Festlegen des Leitwegs zusammenarbeitet, dem die Datenpakete durch das Netzwerk 22 folgen. Es kann eine beliebige Anzahl von Zielknoten 22 in dem System 10 vorhanden sein.
Der Quellknoten 16 kann dazu geeignet sein, Überlastungsmeldungen von den Netzwerkeinheiten 14a bis 14n einzuholen und die eingeholten Überlastungsmeldungen auf die Netzwerktopologie abzubilden. Das System 10 kann auch ein Filter 24 zum Steuern beinhalten, welche Teile der Überlastungsmeldungen von den Netzwerkeinheiten 14a bis 14n durch den Quellknoten 16 verwendet werden. Auf diese Weise kann der Quellknoten 16 irgendeine Netzwerkeinheit 14a bis 14n umgehen, für die die eingeholten Überlastungsmeldungen einen Verlauf der Überlastung angeben.
In einer Ausführungsform leitet der Quellknoten 16 auf der Grundlage eines Link-Kostenbezeichners 26 an irgendeine Netzwerkeinheit 14a bis 14n oder umgeht diese Netzwerkeinheit. Das System 10 kann ferner einen Zielknoten 22 enthalten, der die Reihenfolge der Leitwege auswählt.
Bei einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zum Untersuchen der Überlastung in einem Computernetzwerk 12, das nun mit Bezug auf den Ablaufplan 30 aus 2 beschrieben wird. Das Verfahren beginnt am Block 32 und kann das Senden eines Prüfpakets an Netzwerkeinheiten von einem Quellknoten am Block 34 beinhalten, um Daten über die Übertragungswarteschlangen an jeder Netzwerkeinheit einzuholen, die von dem Prüfpaket untersucht wird. Das Verfahren kann auch das Anlegen einer Leitweglenkungs-Tabelle an jeder Netzwerkeinheit, die das Prüfpaket empfängt, auf der Grundlage der eingeholten Daten für jede Übertragungswarteschlange am Block 36 enthalten. Das Verfahren endet am Block 38.
In einer anderen Ausführungsform, die nun mit Bezug auf den Ablaufplan 40 aus 3 beschrieben wird, beginnt das Verfahren am Block 42. Zu dem Verfahren können die Schritte aus 2 an den Blöcken 34 und 36 gehören. Das Verfahren kann des Weiteren das Einbinden der Netzwerkeinheiten in ein virtuelles lokales Netzwerk am Block 44 beinhalten. Das Verfahren endet am Block 46.
In einer anderen Ausführungsform, die nun mit Bezug auf den Ablaufplan 48 aus 4 beschrieben wird, beginnt das Verfahren am Block 50. Zu dem Verfahren können die Schritte aus 2 an den Blöcken 34 und 36 gehören. Das Verfahren kann des Weiteren das Strukturieren der Prüfpakete beinhalten, sodass sie wenigstens einen Layer-2-Merker oder Folgen-/Fluss-/Quellknoten-IDs am Block 52 beinhalten. Das Verfahren endet am Block 54.
In einer anderen Ausführungsform, die nun mit Bezug auf den Ablaufplan 56 aus 5 beschrieben wird, beginnt das Verfahren am Block 58. Zu dem Verfahren können die Schritte aus 2 an den Blöcken 34 und 36 gehören. Das Verfahren kann des Weiteren das Senden eines erweiterten Warteschlangenstatus mindestens einer der Netzwerkeinheiten an den Quellknoten in Reaktion auf das Empfangen des Prüfpakets am Block 60 enthalten. Das Verfahren endet am Block 62.
In einer anderen Ausführungsform, die nun mit Bezug auf den Ablaufplan 64 aus 6 beschrieben wird, beginnt das Verfahren am Block 66. Zu dem Verfahren können die Schritte aus 2 an den Blöcken 34 und 36 gehören. Das Verfahren kann des Weiteren das Bereitstellen des erweiterten Warteschlangenstatus einer Netzwerkeinheit an andere Netzwerkeinheiten am Block 68 in Reaktion darauf enthalten, dass die Netzwerkeinheit das Prüfpakets empfängt. Das Verfahren endet am Block 70.
In einer anderen Ausführungsform, die nun mit Bezug auf den Ablaufplan 72 aus 7 beschrieben wird, beginnt das Verfahren am Block 74. Zu dem Verfahren können die Schritte aus 5 an den Blöcken 34, 36 und 60 gehören. Das Verfahren kann des Weiteren das Einschließen wenigstens der Anzahl der Pings einer beliebigen Fluss-ID, die seit der letzten Warteschlangenänderung empfangen wurde, oder der Anzahl der Pakete, die seit der letzten Warteschlangenänderung empfangen wurden, und/oder von Zeigern auf einen vollständigen Netzwerkeinheiten-Speicherauszug als Bestandteil des erweiterten Warteschlangen am Block 76 beinhalten. Das Verfahren endet am Block 78.
In einer anderen Ausführungsform, die nun mit Bezug auf den Ablaufplan 80 aus 8 beschrieben wird, beginnt das Verfahren am Block 82. Zu dem Verfahren können die Schritte aus 5 an den Blöcken 34, 36 und 60 gehören. Das Verfahren kann des Weiteren das Aktualisieren der Leitweglenkungs-Tabelle zum Wiederausgleichen der Übertragungslasten über den Quellknoten beinhalten, wenn der erweiterte Warteschlangenstatus einen Schwellenwert am Block 84 übertrifft. Das Verfahren endet am Block 86.
Aus dem Vorangehenden ist erkennbar, dass sich das System 10 mit der Untersuchung von Datenüberlastung in einem Computernetzwerk 12 befasst. Beispielsweise sind große konvergente Netzwerke anfällig für Überlastung und schlechtes Leistungsverhalten, weil sie mögliche Überlastungsumstände nicht erkennen und darauf reagieren können. Das System 10 stellt ein proaktives Schema zum Prüfen von Netzwerk-Überlastungspunkten, Identifizieren möglicher Überlastungsgebiete im Voraus und/oder Verhindern ihrer Entstehung durch eine neue Leitweglenkung des Datenverkehrs auf anderen Leitwegen bereit.
Anders formuliert, das System 10 verwendet proaktive Leitweglenkung auf der Grundlage von Quellen, die einen aktiven Rückmeldungsanforderungs-Befehl enthält, der Momentaufnahmen des Netzwerkzustands aufnimmt und diese Daten zum Verhindern von Überlastung oder anderen Datenverkehrsfluss-Problemen verwendet, bevor sie entstehen können. In diesem Konzept überwacht der Quellknoten 16, z. B. die Übertragungsquelle, aktiv die Ende-zu-Ende-Datenverkehrsflüsse durch Einfügen eines Prüfpakets, „Rückmeldungsanforderung” genannt, in den Datenstrom in periodischen Zeitabständen. Dieses Prüfpaket durchquert das Netzwerk 12 (die VLANs und beliebige alternative Pfade) und holt Daten über die Lasten der Datenverkehrs-Warteschlangen ein.
In einer Ausführungsform erfordert das System 10 zum Funktionieren keine Überlastungsmeldungen (CNMs). In einer anderen Ausführungsform kann die Prüfung in einem Netzwerk, das CNMs verwendet, auch durch eine Quelle ausgelöst werden, die mehr als eine bestimmte Anzahl von CNMs in einer bestimmten Zeitdauer empfangen hat.
Ein verwandtes Problem in konvergenten Netzwerken stellt das Überwachen und Steuern von adaptiven Leitweglenkungs-Netzwerke dar. Die meisten normalen Industrievermittler sind mit den Leitweglenkungsverfahren IEEE 802.1Qau kompatibel. Sie bieten jedoch kein Mittel zum Liefern adaptiver Rückmeldungsdaten an die Datenverkehrsquellen bevor in dem Netzwerk eine Überlastung entsteht.
Das System befasst sich mit dem Vorangehenden, steigert die Geschwindigkeit der Überlastungsrückmeldung in Layer-2-Netzwerken erheblich und stellt die neue Funktion zum Voraussagen möglicher Überlastungspunkte bereit, bevor sie entstehen.
In einer Ausführungsform gibt der Quellknoten 16 selbständig einen Rückmeldungsanforderungs-Befehl aus. In einer anderen Ausführungsform beginnt der Quellknoten 16, eine Rückmeldungsanforderung auszugeben, nachdem eine vorgegebene Anzahl von Überlastungsmeldungen empfangen wurde, z. B. wie es in der quantisierten Überlastungsbenachrichtigung (QCN) definiert ist. Wenn die Rückmeldungsanforderungen zurückgegeben werden, kann das System 10 entweder die Anzahl der Antworten je Fluss-ID zählen (zustandsbehaftetes Konzept) oder zulassen, dass die Antworten anonym bleiben (zustandsloses Konzept).
In einer Ausführungsform fügt der Quellknoten 16 ein Rückmeldungsanforderungs-Paket in das Netzwerk 12 mit einem Layer-2-Merker und Folgen-/Fluss-/RP-IDs ein.
Die Netzwerkeinheit 14a bis 14n empfängt die Rückmeldungsanforderung. Wenn die Netzwerkeinheit 14a bis 14n beschäftigt ist, kann sie die Anforderung ignorieren, wenn nicht, erhöht sie einen Zähler zum Kennzeichnen, dass eine Rückmeldungsanforderung empfangen wurde. Die Netzwerkeinheit 14a bis 14n verwirft dann ihre erweiterten Warteschlangenstatus-Daten und gibt diese Daten an den Quellknoten 16 zurück, von dem das Rückmeldungsanforderungs-Paket ausging. In einer anderen Ausführungsform kann die Netzwerkeinheit 14a bis 14n auch dazu ausgelegt sein, die Rückmeldungsanforderung an andere Knoten in dem Netzwerk 12 weiterzuleiten.
In einer Ausführungsform kann der erweiterte Warteschlangenstatus die Anzahl der Pings einer beliebigen Fluss-ID, die seit der letzten Warteschlangenänderung empfangen wurden, die Anzahl der Pakete, die seit der letzten Warteschlangenänderung empfangen wurden, und/oder die Zeiger auf einen vollständigen CP-Speicherauszug beinhalten.
In einer Ausführungsform können die Rückmeldungsanforderungen durch QCN-Rahmen ausgelöst werden, sodass alle Datenverkehrsflüsse, die die Übertragungsrate begrenzen, überprüft werden. Beispielsweise könnte das System 10 einen Rückmeldungsanforderungs-Rahmen für jeweils N Kilobyte gesendete Daten je Fluss (z. B. N = 750 KB) senden. Dies bietet die Möglichkeit der frühzeitigen Reaktion auf anstehende Überlastungspunkte. Mit den von den Rückmeldungsanforderungen erhaltenen Daten kann quellenadaptive Leitweglenkung eingesetzt werden, um eine Überlastung des Netzwerks 12 zu unterbinden, bevor sie entsteht. Diese Daten erlauben es auch, die Übertragungsflüsse im entsprechend der Latenzzeit, dem Durchsatz oder anderen Teilnehmeranforderungen zu optimieren.
In einer Ausführungsform verwendet das System 10 QCN-Benachrichtigungen in einem konvergenten Netzwerk. Die ausführlichen Warteschlangendaten sind bereits in den Netzwerkeinheiten 14a bis 14n, z. B. Vermittler CP, verfügbar, müssen aber formatiert und von dem Quellknoten 16 eingeholt werden.
Es wurde gezeigt, dass der Leistungsaufwand für die Überwachung der Rückmeldungsanforderung in Software weniger als 1% beträgt. Die Aufwandsgrenzen können falls gewünscht weiter verringert werden, indem dem Quellknoten 16 und den Netzwerkeinheiten 14a bis 14n erlaubt wird, die Häufigkeit der Rückmeldungs-Steuerungsanforderungen anzupassen. Dieses Konzept hat den Wert der aktiven Vermittler-Netzwerke weiter erhöht und erlaubt eine effizientere Verwendung quellenbasierter adaptiver Leitweglenkung.
In einer Ausführungsform wird in einem CEE/FCoE-Netzwerk 12 mit einer Vielzahl von VLANs 20, die jeweils ein Vielzahl von Netzwerkeinheiten 14a bis 14n wie z. B. Vermittler aufweisen, welche Pfade aktivieren, auf denen Datenverkehr durch das Netzwerk geleitet werden kann, ein Verfahren zum Orten möglicher Überlastungspunkte in dem Netzwerk beschrieben.
Wie oben angemerkt, bestimmen große konvergente Netzwerke keine geeigneten Mittel zum Steuern der Netzwerküberlastung, was zu Datenverkehrsverzögerungen, verworfenen Datenrahmen und schlechtem Leistungsverhalten führt. Die herkömmliche etappenweise Leitweglenkung ist nicht effizient im Umgang mit Netzwerküberlastung, besonders wenn eine Kombination aus Speicherung und Netzwerk-Datenübertragung über ein gemeinsames Netzwerk verteilt vorliegt, was zu einer neuen und schlechten Datenverkehrsstatistik führt. Wenn die Vorteile konvergenter Vernetzung realisiert werden sollen, wird ein neues Verfahren der Datenverkehrs-Leitweglenkung benötigt. Um dies zu behandeln, verwendet das System 10 ein reaktives und adaptives Leitweglenkungs-Verfahren auf der Grundlage von Quellen.
In einer Ausführungsform fügt das System 10 eine virtuelle LAN-(VLAN 20)Leitweglenkungs-Tabelle 18a bis 18n in jeder Netzwerkeinheit 14a bis 14n, wie z. B. Vermittler, hinzu. Das VLAN 20 wird durch ein 12-Bit-Vorsatzfeld, das allen Paketen angefügt ist (deshalb handelt es sich um ein Leitweglenkungs-Verfahren auf der Grundlage von Quellen), und einen Satz von Leitweglenkungs-Tabellen-(18a bis 18n)Einträgen (in allen Vermittlern) festgelegt, die die VLANs weiterleiten können.
Die 12-Bit-VLAN-ID ist zusätzlich zu den gewöhnlichen Paket-Vorsatzfeldern vorhanden, und sie löst das neue VLAN-20-Routingverfahren in jeder Netzwerkeinheit 14a bis 14n aus. Jede Netzwerkeinheit 14a bis 14n besitzt ihren eigenen Leitweglenkungs-Eintrag für jedes aktive VLAN 20.
In einer Ausführungsform verwenden der Quellknoten 16 und der Zielknoten 22 eine globale Auswahlfunktion zum Entscheiden über den optimalen Ende-zu-Ende-Pfad für die Datenverkehrsflüsse. Der optimale Ende-zu-Ende-Pfad wird dann in die Netzwerkeinheiten 14a bis 14n wie z. B. Vermittler geladen, bei denen es sich um Teilnehmer dieses VLAN 20 handelt.
In einer Ausführungsform ist die VLAN-20-Tabelle 18a bis 18n anpassungsfähig und wird regelmäßig aktualisiert. Die Aktualisierungszeit der Leitweglenkungs-Tabelle 18a bis 18n kann verändert werden, wird wahrscheinlich aber mindestens wenige Sekunden für eine einigermaßen große Anzahl (ca. 4000) von VLANs 20 betragen. Der Datenverkehr, der der Optimierung unterliegt, verwendet die VLANs 20 so, wie sie von den steuernden Quellen/Anwendungen 16 konfiguriert werden.
In einer Ausführungsform werden von den Netzwerkeinheiten 14a bis 14n wie z. B. Netzwerkvermittler durch die Übertragungsquelle 16 Überlastungsmeldungen (CNMs) eingeholt, die die Vermittler- und den Anschlussstandorte auf der Grundlage der Anschluss-ID kennzeichnen.
Jede Übertragungsquelle 16 erstellt eine Verlaufsdarstellung von CNMs, die sie empfangen hat, wobei die Verlaufsdarstellung auf die Netzwerktopologie abgebildet wird. Auf der Grundlage der Abbildung des Quellen-(16)-Verlaufs von globalen Ende-zu-Ende-Pfaden konfiguriert die Quelle alle überlasteten Pfade neu, die durch die VLAN-20-Tabellen 18a bis 18n festgelegt sind, um die hartnäckigsten Überlastungspunkte zu umgehen (signalisiert durch die aktivierten Vermittler).
In einer Ausführungsform kennt die Quelle 16 für jedes Ziel alle möglichen Pfade, die ein Paket nehmen kann. Die Quelle 16 kann dann den Überlastungsgrad längs dieser Pfade abschätzen und den Pfad mit den geringsten Kosten wählen, sodass es sich um ein adaptives Verfahren handelt.
In einer anderen Ausführungsform wird die Reihenfolge, in der die Pfade ausgewählt werden, durch das Ziel 22 angegeben. In dem Fall, dass keine CNMs empfangen werden, greift die Quelle 16 standardmäßig auf denselben Pfad zurück, der von herkömmlichen und früheren Verfahren verwendet wird.
In einer Ausführungsform werden, falls der Standardpfad überlastet ist, als Nächstes die alternativen Pfade ausgehend von dem Standardpfad in einer Ringsuche geprüft (durch Vergleichen ihrer Überlastungskosten), bis ein nicht überlasteter Pfad gefunden wird. Andernfalls wird der erste Pfad mit den geringsten Überlastungskosten gewählt.
In einer anderen Ausführungsform werden die CNMs als Link-Kostenbezeichner 26 verwendet. Das System 10 legt sowohl ein globales als auch ein lokales Verfahren der Kostengewichtung und ein Filterverfahren zum Steigern der Leistungsfähigkeit fest.
Auf diese Weise kann das System 10 ermitteln, wo sich die am meisten überlasteten Verbindungen in dem Netzwerk 12 befinden. Für jedes Ziel 22 kennt die Quelle 16 alle möglichen Pfade, die ein Paket nehmen kann. Die Quelle 16 kann dann den Überlastungsgrad längs jedem dieser Pfade abschätzen und den Pfad mit den geringsten Kosten auswählen, weshalb es sich um ein adaptives Verfahren handelt.
In einer Ausführungsform verwendet das System 10 mindestens eines von zwei verschiedenen Verfahren zur Pfadkostenberechnung. Bei dem ersten handelt es sich um einen globalen Preis, der die (gewichtete) Summe der Überlastungsgrade auf jeder Verbindung des Pfades darstellt. Bei dem anderen handelt es sich um den lokalen Preis, der den größtmöglichen (gewichteten) Überlastungsgrad einer Verbindung des Pfades darstellt.
Hinter dem lokalen Preisverfahren steht die Erkenntnis, dass ein Pfad, auf dem eine einzige Verbindung eine hohen Überlastung erfährt, nachteiliger ist als ein Pfad, auf dem mehrere Verbindungen eine geringe Überlastung erfahren. Andererseits ist ein Pfad mit zwei stark überlasteten Verbindungen schlechter als ein Pfad mit einer einzigen stark überlasteten Verbindung.
Hinter dem globalen Preisverfahren steht die Erkenntnis, dass die CNMs, die von entfernten Netzwerkeinheiten 14a bis 14n, wie z. B. Vermittlern, empfangenen werden, aussagekräftiger sind als die CNMs, die von den Vermittlern nahe der Quelle 16 empfangen werden. Dies ist damit zu erklären, dass die Überlastung auf Verbindungen auftritt, die mit hoher Wahrscheinlichkeit mehrere Ströme in sich vereinen (da sind die von der Quelle weiter entfernten Verbindungen).
In einer Ausführungsform verwendet das System 10 zum Vermeiden von hochfrequentem Rauschen, das zu Instabilitäten in den Netzwerkeinheiten 14a bis 14n, wie z. B. in den Vermittlern oder im Aktualisierungsprozess, führen könnte, das Filter 24 auf den eingehenden Strom von CNMs an. Bei dem Filter 24 handelt es sich z. B. um ein Tiefpass-Filter. Das Filter würde ein Laufzeit-Fenster zum Mitteln und Glätten des CNM-Stroms aufweisen.
In einer Ausführungsform aktualisiert die Quelle 16 den VLAN-20-Pfad und, falls notwendig, die Pfaddaten in den betroffenen Netzwerkeinheiten 14a bis 14n regelmäßig. In einer anderen Ausführungsform wird der optimale Pfadleitweg durch die Endpunkte berechnet, z. B. die Quelle 16 und das Ziel 22, und regelmäßig durch das Vermittler-Netzwerk aktualisiert.
Das System 10 kann in Hardware, Software und/oder Firmware umgesetzt werden. Einen anderen Gesichtspunkt der Erfindung stellt ein computerlesbarer Programmcode dar, der physisch an ein Medium gebunden ist, um die Überlastung in einem Computernetzwerk 12 zu überwachen. Der computerlesbare Programmcode kann geeignet sein, das Programm zum Senden von Prüfpaketen an Netzwerkeinheiten 14a bis 14n von einem Quellknoten 16 zu veranlassen, um Daten über die Datenverkehrs-Warteschlangen an jeder Netzwerkeinheit einzuholen, die von dem Prüfpaket untersucht wird. Der computerlesbare Programmcode kann auch eine Leitweglenkungs-Tabelle 18a bis 18n an jeder Netzwerkeinheit 14a bis 14n, die das Prüfpaket empfängt, auf der Grundlage von Daten anlegen, die für jede zugehörige Datenverkehrs-Warteschlange eingeholt werden.
Wie der Fachmann in dem Gebiet offensichtlich ist, können Gesichtspunkte der Erfindung als ein System, ein Verfahren oder ein Computerprogrammprodukt ausgeführt werden. Entsprechend können die Gesichtspunkte der Erfindung die Form einer reinen Hardware-Ausführungsform, einer reinen Software-Ausführungsform (darunter Firmware, residente Software, Mikrocode usw.) oder einer Ausführungsform annehmen, die Software- und Hardware-Gesichtspunkte kombiniert, wobei hier alle allgemein als eine „Schaltung”, ein „Modul” oder ein „System” bezeichnet werden. Darüber hinaus können Gesichtspunkte der Erfindung die Form eines Computerprodukts annehmen, das in einem oder mehreren computerlesbaren Medien ausgeführt ist und darauf realisierten computerlesbaren Code aufweist.
Jede Kombination aus einem oder mehreren computerlesbaren Medien kann verwendet werden. Bei dem computerlesbaren Medium kann es sich um ein computerlesbares Signalmedium oder ein computerlesbares Speichermedium handeln. Ein computerlesbares Speichermedium kann beispielsweise ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches, infrarotes oder ein Halbleitersystem, eine Vorrichtung oder Einheit oder eine beliebige geeignete Kombination des Vorigen darstellen, ist aber nicht darauf beschränkt. Zu spezielleren Beispielen (eine nicht erschöpfende Liste) von den computerlesbaren Speichermedien würde Folgendes zählen: eine elektrische Verbindung mit einem oder mehreren Leitungen, eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), ein Nurlesespeicher (ROM), ein löschbarer programmierbarer Nurlesespeicher (EPROM oder Flash-Speicher), ein Lichtwellenleiter, ein tragbarer Kompaktdisc-Nurlesespeicher (CD-ROM), eine optische Speichereinheit, eine magnetische Speichereinheit oder eine beliebige geeignete Verknüpfung des Vorigen. Im Zusammenhang mit diesem Dokument kann es sich bei einem computerlesbaren Speichermedium um ein beliebiges physisches Medium handeln, das ein Programm zur Verwendung oder in Verbindung mit einem Befehlsausführungs-System, einer -Vorrichtung oder einer -Einheit enthalten oder speichern kann.
Ein computerlesbares Signalmedium kann ein sich ausbreitendes Datensignal mit einem darin ausgeführten computerlesbaren Programmcode z. B. in einem Basisband oder als Teil einer Trägerwelle enthalten. Ein solches sich ausbreitendes Signal kann eine beliebige Form aus einer Vielzahl von Formen, darunter elektromagnetische und optische Formen oder eine beliebige geeignete Kombination davon, annehmen, ist aber nicht darauf beschränkt. Bei einem computerlesbaren Signalmedium kann es sich um irgendein computerlesbares Medium handeln, das kein computerlesbares Speichermedium darstellt und Daten übertragen, verbreiten oder ein Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem Befehlsausführungs-System, einer -Vorrichtung oder -Einheit transportieren kann.
Programmcode, der auf einem computerlesbaren Medium ausgeführt ist, kann mit einem beliebigen geeigneten Medium, darunter drahtlose und drahtgebundene Medien, Lichtwellenleiter-Kabel, Hochfrequenz usw. oder einer geeigneten Kombination des Vorigen übertragen werden, ist aber nicht darauf beschränkt.
Computerprogrammcode zum Ausführen der Operationen für Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung können in einer beliebigen Kombination aus einer oder mehreren Programmiersprachen, darunter objektorientierte Programmiersprachen wie z. B. Java, Smalltalk, C++ oder Ähnliches und herkömmlichen prozedurale Programmiersprachen wie z. B. die Programmiersprache „C” oder ähnliche Programmiersprachen, geschrieben sein. Der Programmcode kann nur auf dem Computer des Teilnehmers, teilweise auf dem Teilnehmercomputer, als eigenständiges Software-Paket, teilweise auf dem Teilnehmercomputer und teilweise auf einem entfernt angeordneten Computer oder nur auf dem entfernt angeordneten Computer oder Server ausgeführt werden. In dem letzten Fall kann der entfernt angeordnete Computer an den Teilnehmercomputer über eine beliebige Art von Netzwerk einschließlich einem lokalen Netzwerk (LAN) oder einem Weitverkehrs-Netzwerk (WAN) verbunden sein, oder die Verbindung kann über einen externen Computer erfolgen (z. B. durch das Internet mit einem Internetservice-Diensteanbieter).
Gesichtspunkte der Erfindung sind oben mit Bezug auf die Ablaufplan-Veranschaulichungen und/oder Funktionsschaubilder von Verfahren, Einheiten (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es wird als selbstverständlich vorausgesetzt, dass jeder Block der Ablaufplan-Veranschaulichungen und/oder der Funktionsschaubilder und Kombinationen aus Blöcken in den Ablaufplan-Veranschaulichungen und/oder den Funktionsschaubildern durch Computerprogramm-Befehle umgesetzt werden können. Diese Computerprogramm-Befehle können an einen Prozessor eines Universalcomputers, eines Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungseinheit zum Erzeugen einer Vorrichtung bereitgestellt werden, sodass die Befehle, die über den Prozessor des Computers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungseinheit ausgeführt werden, Mittel zum Umsetzen der Funktionen/Aktionen erzeugen, die in dem Ablaufplan und/oder dem Funktionsschaubild-Block oder den -Blöcken angegeben sind.
Diese Computerprogramm-Befehle können auch in einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungseinheit oder andere Einheiten anweist, auf eine bestimmte Weise zu funktionieren, sodass die in dem computerlesbaren Medium gespeicherten Befehle einen Herstellungsartikel einschließlich Befehlen erzeugen, die die in dem Ablaufplan und/oder Funktionsschaubild-Block oder den -Blöcken angegebene Funktion/Aktion umsetzen.
Die Computerprogramm-Befehle können auch auf einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungseinheit oder andere Einheiten geladen vorliegen, um das Ausführen einer Reihe von Operationsschritten auf dem Computer, der anderen Datenverarbeitungseinheit oder den anderen Einheiten zu veranlassen, um einen computerrealisierten Prozess zu erzeugen, sodass die auf dem Computer oder der anderen programmierbaren Einheit ausgeführten Befehle Prozesse zum Umsetzen der Funktionen/Aktionen bereitstellen, die in dem Ablaufplan und/oder dem Funktionsschaubild-Block oder den -Blöcken vorgegeben sind.
Die Ablauf- und Funktionsschaubilder in den Figuren veranschaulichen die Architektur, Funktionalität und Operation möglicher Realisierungen der Systeme, Verfahren und Computerprogramm-Produkte gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In dieser Hinsicht kann jeder Block in den Ablauf- oder Funktionsschaubildern ein Modul, ein Segment oder einen Teil eines Codes wiedergeben, der einen oder mehrere ausführbare Befehle zum Umsetzen der vorgegebenen logischen Funktion(en) umfasst. Es ist zu beachten, dass in manchen alternativen Umsetzungen die in dem Block angegebenen Funktionen außerhalb der in den Figuren angegebenen Reihenfolge auftreten können. Beispielsweise können zwei aufeinanderfolgend dargestellte Blöcke tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können abhängig von der jeweiligen Funktionalität manchmal in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass jeder Block der Funktionsschaubilder und/oder der Ablaufschaubild-Veranschaulichung und Kombinationen von Blöcken in den Funktionsschaubildern und/oder der Ablaufschaubild-Veranschaulichung durch spezielle auf Hardware beruhende Systeme, die die vorgegebenen Funktionen oder Aktionen ausführen, oder Kombinationen aus spezieller Hardware und Computerbefehlen umgesetzt werden können.
Die hier verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und darf nicht als einschränkend für die Erfindung ausgelegt werden. Die hier verwendeten Einzahlformen „ein” und „der, die, das” sind so zu verstehen, dass sie zugleich die Pluralformen einschließen, wenn nicht der Zusammenhang etwas eindeutig Anderes vorgibt. Es ist ferner selbstverständlich, dass die Begriffe „umfasst” und/oder „umfassend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Eigenschaften, Ganzzahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Bestandteilen festlegen, aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen einer oder mehrerer anderer Eigenschaften, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Bestandteile und/oder Gruppen davon ausschließen.
Es wurde zwar bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, der Fachmann in dem Gebiet kann jedoch jetzt und später selbstverständlich verschiedene Verbesserungen und Erweiterungen vornehmen, die innerhalb des Umfangs der nun folgenden Ansprüche liegen. Diese Ansprüche sind so auszulegen, dass sie den eigentlichen Schutz der zuerst beschriebenen Erfindung erhalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE 802.1Qau [0046]

Claims

Verfahren, das Folgendes umfasst: Senden eines Prüfpakets an Netzwerkeinheiten von einem Quellknoten, um Daten über die Datenverkehrs-Warteschlangen an jeder Netzwerkeinheit einzuholen, die von dem Prüfpaket untersucht wird; und Anlegen einer Leitweglenkungs-Tabelle an jeder Netzwerkeinheit, die das Prüfpaket empfängt, auf der Grundlage der eingeholten Daten für jede zugehörige Datenverkehrs-Warteschlange, wobei der Datenverkehr gemäß den über die Datenverkehrs-Warteschlangen eingeholten Daten neu gelenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Einbinden der Netzwerkeinheiten in ein virtuelles lokales Netzwerk umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Strukturieren der Prüfpakete umfasst, sodass sie wenigstens ein Layer-2-Merker und Folgen-/Fluss-/Quellknoten-IDs beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Senden eines erweiterten Warteschlangenstatus mindestens einer der Netzwerkeinheiten an den Quellknoten in Reaktion auf das Empfangen des Prüfpakets umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Bereitstellen eines erweiterten Warteschlangenstatus einer Netzwerkeinheit an andere Netzwerkeinheiten in Reaktion darauf umfasst, dass die Netzwerkeinheit das Prüfpaket empfängt.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner das Einschließen wenigstens der Anzahl der Pings einer Fluss-ID, die seit der letzten Warteschlangenänderung empfangen wurde, oder der Anzahl der Pakete, die seit der letzten Warteschlangenänderung empfangen wurden, oder von Zeigern auf einen vollständigen Netzwerkeinheiten-Speicherauszug als Teil des erweiterten Warteschlangenstatus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner das Aktualisieren der Leitweglenkungs-Tabelle zum Wiederausgleichen der Datenverkehrsbelastung über den Quellknoten umfasst, wenn der erweiterte Warteschlangenstatus einen Schwellenwert übertrifft.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Quellknoten den Überlastungsgrad auf jedem möglichen Pfad abschätzt, den ein Paket nehmen kann, und den Pfad mit den geringsten Pfadkosten auswählt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Pfadkosten gemäß der gewichteten Summe der Überlastungsgrade auf jeder Verbindung des Pfades berechnet werden.
System, das geeignete Mittel zum Durchführen aller Schritte des Verfahrens nach einem vorangehenden Verfahrensanspruch umfasst.
Computerprogramm, das Befehle zum Durchführen aller Schritte des Verfahrens nach einem vorangehenden Verfahrensanspruch umfasst, wenn das Computerprogramm auf einem Computersystem ausgeführt wird.