分組轉(zhuǎn)發(fā)裝置和方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]所公開的本發(fā)明的實(shí)施例關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)分組(packet)，且更特別地，關(guān)于動(dòng)態(tài)載荷平衡的分組處理裝置和方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]路由是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中選擇從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的最佳路徑的過程。例如，當(dāng)前因特網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包含互連的網(wǎng)絡(luò)。路由器，也稱為網(wǎng)關(guān)，是將不同的網(wǎng)絡(luò)連接在一起的裝置。路由器的主要任務(wù)可包含發(fā)現(xiàn)到達(dá)各種目的地的路徑，并在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部或不同網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)分組。當(dāng)路由器在其進(jìn)來的(入口)端口接收分組時(shí)，檢查所接收的分組的頭。當(dāng)已知分組的目的地址時(shí)，路由器執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)表查找以獲得分組應(yīng)該發(fā)送到哪個(gè)外出的(出口)端口的信息。
[0003]路由器可采用一個(gè)路由協(xié)議用于分組轉(zhuǎn)發(fā)。例如，等價(jià)多路徑(Equal CostMult1-Path,ECMP)是一種用等價(jià)的多個(gè)路徑路由分組的技術(shù)。當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)分組時(shí)，路由器必須決定要使用的下一跳(路徑)。當(dāng)以ECMP進(jìn)行路由時(shí)，確定要使用哪個(gè)下一跳(路徑)的一個(gè)典型的方法可采用基于哈希(hash-based)的路徑選擇。例如，路由器首先通過在識(shí)別流的分組頭字段上執(zhí)行哈希函數(shù)來確定哈希值。多個(gè)下一跳已經(jīng)分配唯一的哈希值。因此，路由器使用來源于即將轉(zhuǎn)發(fā)的分組的哈希值來決定要使用哪個(gè)下一跳(路徑)。
[0004]基于哈希的路徑選擇統(tǒng)計(jì)地將流分配到ECMP路徑。其結(jié)果是，基于哈希的路徑選擇不能保證ECMP路徑上均勻的帶寬分布。例如，可以選擇一個(gè)等價(jià)出口路徑以發(fā)送較多的流，可以選擇另一等價(jià)出口路徑以發(fā)送較少的流。另外，每個(gè)流中的分組業(yè)務(wù)可以不相等。因此，需要一種新穎的分組轉(zhuǎn)發(fā)方案，其可將動(dòng)態(tài)載荷平衡應(yīng)用到多個(gè)出口路徑上的分組業(yè)務(wù)，以由此達(dá)到更均勻的帶寬分布。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]有鑒于此，本發(fā)明特提供以下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明提供一種分組轉(zhuǎn)發(fā)裝置，包含路徑選擇裝置，用于生成路徑選擇信號(hào)，路徑選擇信號(hào)指示從屬于出口路徑組的多個(gè)出口路徑選擇目的路徑，路徑選擇裝置包含基于流組的路徑選擇電路，用于當(dāng)動(dòng)態(tài)載荷平衡功能不應(yīng)用到分組的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，基于即將轉(zhuǎn)發(fā)的分組分類到的流組，設(shè)置路徑選擇信號(hào)；以及基于流子組的路徑選擇電路，用于當(dāng)動(dòng)態(tài)載荷平衡功能應(yīng)用到分組的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，基于即將轉(zhuǎn)發(fā)的分組分類到的流子組，設(shè)置路徑選擇信號(hào)；其中與出口路徑組關(guān)聯(lián)的流分類到多個(gè)流子組，流子組分類到多個(gè)流組，以及每個(gè)流包含一組具有相同元組的分組。
[0007]本發(fā)明提供一種分組轉(zhuǎn)發(fā)方法，包含生成路徑選擇信號(hào)，路徑選擇信號(hào)指示從屬于出口路徑組的多個(gè)出口路徑選擇目的路徑，其中生成路徑選擇信號(hào)包含:當(dāng)動(dòng)態(tài)載荷平衡功能不應(yīng)用到分組的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，基于即將轉(zhuǎn)發(fā)的分組分類到的流組，執(zhí)行基于流組的路徑選擇，以設(shè)置路徑選擇信號(hào)；以及當(dāng)動(dòng)態(tài)載荷平衡功能應(yīng)用到分組的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，基于即將轉(zhuǎn)發(fā)的分組分類到的流子組，執(zhí)行基于流子組的路徑選擇，以設(shè)置路徑選擇信號(hào)；其中與出口路徑組關(guān)聯(lián)的流分類到多個(gè)流子組，流子組分類到多個(gè)流組，以及每個(gè)流包含一組具有相同元組的分組。
[0008]本發(fā)明通過上述方案，可以有效地解決帶寬不均勻的問題。
【【附圖說明】】
[0009]圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一般分組轉(zhuǎn)發(fā)裝置的框圖。
[0010]圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的流組層次的示意圖。
[0011]圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的路徑率監(jiān)測(cè)器的示意圖。
[0012]圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的大流監(jiān)測(cè)器的示意圖。
[0013]圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的路徑選擇裝置的示意圖。
[0014]圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的分組轉(zhuǎn)發(fā)方法的流程圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0015]遍及整篇描述和權(quán)利要求的某些術(shù)語用于指示特定部件。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員意識(shí)到的，制造商可用不同的名稱指示部件。此文檔不打算區(qū)別名稱不同但功能相同的部件。在權(quán)利要求和下文的描述中，術(shù)語“包括”和“包含”用于開放方式，且因此應(yīng)該解釋為意思是“包含，但不限于”。而且，術(shù)語“耦合”意于表示間接或直接電連接。因此，如果一個(gè)裝置耦合到另一裝置，那個(gè)連接可以通過直接電連接，或通過經(jīng)由其它裝置和連接的間接電連接。
[0016]本發(fā)明的一個(gè)概念是使用基于流子組(flow subgroup)的路徑選擇用于動(dòng)態(tài)載荷平衡(DLB)。路徑選擇(S卩，下一跳選擇)可以調(diào)整用于流子組，因此，增加了多個(gè)出口路徑上調(diào)整分組業(yè)務(wù)的間隔尺寸。另外，因?yàn)閷?duì)路徑選擇的調(diào)整以重新平衡分組業(yè)務(wù)影響分類為流子組的分組的轉(zhuǎn)發(fā)，而不是分類為流組的分組的轉(zhuǎn)發(fā)，分組業(yè)務(wù)調(diào)整較少見。因此，不按順序的分組可以由現(xiàn)存的協(xié)議棧來處理，例如，在傳送控制協(xié)議(TCP)層中重排序或重傳送。另外，提出的動(dòng)態(tài)載荷平衡設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)將描述于下。
[0017]圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一般分組轉(zhuǎn)發(fā)裝置的框圖。以示例的方式，分組轉(zhuǎn)發(fā)裝置100可以是網(wǎng)絡(luò)裝置(例如，路由器或交換機(jī))的一部分。如圖1所示，分組轉(zhuǎn)發(fā)裝置100包含控制器102、路徑選擇裝置104、路徑率監(jiān)測(cè)器106以及大流監(jiān)測(cè)器(heavyflow monitor) 108。應(yīng)該注意到，在圖1中僅僅顯示與路徑選擇功能有關(guān)的部件。實(shí)踐中，分組轉(zhuǎn)發(fā)裝置100可包含附加的部件以提供其它功能。
[0018]控制器102用于控制分組轉(zhuǎn)發(fā)裝置100的至少分組選擇功能。在一個(gè)示范性設(shè)計(jì)中，控制器102可以使用處理器來實(shí)現(xiàn)，該處理器執(zhí)行軟件(例如，分組轉(zhuǎn)發(fā)裝置100的固件FW)以控制路徑選擇功能(包含至少提出的動(dòng)態(tài)載荷平衡功能)。例如，控制器102控制路徑選擇裝置104、路徑率監(jiān)測(cè)器106以及大流監(jiān)測(cè)器108的配置。
[0019]路徑選擇裝置104用于生成路徑選擇信號(hào)ecmpjdx，指的是從屬于相同出口路徑組的多個(gè)出口路徑選擇目的路徑。提出的動(dòng)態(tài)載荷平衡可以由使用ECMP路由技術(shù)的路由器采用。因此，此后提及的出口路徑組是ECMP路徑組。備選地，提出的動(dòng)態(tài)載荷平衡可以由使用鏈路聚集技術(shù)的路由器采用。兩個(gè)節(jié)點(diǎn)(例如，路由器)之間的多個(gè)物理鏈路可以看作兩個(gè)節(jié)點(diǎn)(例如，路由器)之間的單個(gè)邏輯的鏈路。類似于ECMP，鏈路聚集分裂屬于相同出口組的多個(gè)路徑(即，鏈路)之間的業(yè)務(wù)。因此，此后提及的出口路徑組可以是鏈路聚集組(Link Aggregat1n Group，簡稱 LAG)用于單播轉(zhuǎn)發(fā)(unicast forwarding) ο
[0020]在本實(shí)施例中，路徑選擇裝置104包含基于流組的路徑選擇電路112和基于流子組的路徑選擇電路114。例如，基于流組的路徑選擇電路112負(fù)責(zé)處理基于哈希的路徑選擇，以及基于流子組的路徑選擇電路114負(fù)責(zé)處理動(dòng)態(tài)載荷平衡。因此，當(dāng)將動(dòng)態(tài)載荷平衡功能不應(yīng)用到分組的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，基于流組的路徑選擇電路112基于即將轉(zhuǎn)發(fā)的分組被分類到的流組，設(shè)置路徑選擇信號(hào)ecmpjdx ;當(dāng)動(dòng)態(tài)載荷平衡功能應(yīng)用到分組的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，基于流子組的路徑選擇電路114基于即將轉(zhuǎn)發(fā)的分組分類到的流子組，設(shè)置路徑選擇信號(hào)ecmp_idx0
[0021]圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖示流組層次的示意圖。每個(gè)分組具有用于識(shí)別流的分組頭字段。具體地，流是具有相同元組(tuple)的一組分組。例如，分組可以使用5元組哈希分布分類到不同的流，其中從每個(gè)分組提取的5元組包含源IP (因特網(wǎng)協(xié)議)地址、源端口號(hào)、目的IP地址、目的端口號(hào)以及使用中的協(xié)議。如圖2所示，分組根據(jù)從由路由器所接收的分組的分組頭中提取的某些元組tpO-tpll分類到多個(gè)流FLtl-FLm例如，流FLtl由具有相同的元組tpO組成的分組組成，以及流FL1由具有相同的元組tpl的分組組成，其中tp0 ^ tplo元組tpO-tpll還用于將流FLtl-FL11分類到不同流組的流子組。
[0022]在示范性設(shè)計(jì)中，具有預(yù)定哈希算法的哈希引擎用于根據(jù)每個(gè)分組的所選擇組的元組，生成哈希結(jié)果(例如，16位哈希值)pkt_hash。因此，由于相同元組，屬于相同流的分組應(yīng)該具有相同哈希結(jié)果pkt_hash。例如，分組的哈希結(jié)果pkt_hash的高有效位(moresignificant bit,MSB)部分用于用作分組分類到的流組的流組索引FGI，且哈希結(jié)果pkt_hash(即，低有效位(less significant bit，LSB)部分)的剩余用于用作分組分類到的流子組的流子組索引FsGI。因?yàn)?，屬于不同流組的分組可具有相同流子組索引FsGI，由分組占有的流組索引FGI需要在具有相同流子組索引FsGI的流子組之間進(jìn)行區(qū)別。換句話說，哈希結(jié)果pkt_hash，每個(gè)包含流組索引FGI和流子組索引FsGI (例如，pkt_hash = {FGI,FsGI})，用于在屬于不同流組的不同流子組之間進(jìn)行區(qū)別。然而，使用流組索引FGI足以在不同流組之間進(jìn)行區(qū)別。
[0023]如圖2所示，由于流？1^-?]^2具有相同哈希結(jié)果pkt_hash = {O、0}的事實(shí)，流FLtl-FL2分類到流組FGtl的流子組FsGtl;由于流FL 3具有哈希結(jié)果pkt_hash = {0,1}的事實(shí)，流FL3分類到流組FG。的流子組FsG 1;由于流FL 4_FL5具有相同哈希結(jié)果pkt_hash = {0、2}的事實(shí)，流FL4-FL5分類到流組FG。的流子組FsG 2;由于流FL 6具有哈希結(jié)果pkt_hash =
{1、0}的事實(shí)，流FL6分類到流組FGI的流子組FsG由于流FL 7-FL8具有相同哈希結(jié)果pkt_hash = {1,1}的事實(shí)，流FL7-FL8分類到流組流子組FsG1;以及由于流FL9-FL11具有相同哈希結(jié)果pkt_hash = {1、2}的事實(shí)，流FL9-FL11分類到流組FG ^勺流子組FsG 2。
[0024]如上所述，流子組索引FsGI可以從不用作流組索引FGI的剩余哈希結(jié)果pkt_hash獲得。然而，此并非作為本發(fā)明的限制。在備選設(shè)計(jì)中，流子組索引FsGI可以基于另一預(yù)定哈希算法來生成。
[0025]使用流組索引FGI以