专利名称：局域网管理的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及局域网(LAN),更具体地，涉及局域网管理。
技术背景在与诸如局域网(LAN)的网络相耦合的视频传输系统中，经常 发生导致基于该网络的视频传输中误操作的事件/条件序列。例如，在 LAN中典型使用的以太网交换并不向以太网级别的业务提供端到端 的流控制。此外，传输控制协议(TCP)业务可以导致正常业务模式 中的延迟。此外，路由器和交换机有时可能丢弃帧。以太网帧的丢弃 将导致TCP使用差错恢复功能。TCP差错恢复可能导致视频流中的延 迟，从而导致视频传输系统中的误操作。在为了克服与LAN相关的现有技术中伴随的一些问题的尝试中， 使用了网络附加存储(NAS)以通过吉比特网络向集中式的存储提供 数据流。不利地是，这种方法具有较长的输入/输出(I/O)延迟，并 且由于在NAS协议层中添加的缓冲而容易失去对I/O缓冲的控制。此 外，在这种方法中，在传输层(以太网)上不存在端到端的流控制， 并且交换机根据业务拥塞策略可以丢弃分组。此外，这种方法不能完 全地使用和利用潜在的存储带宽。所有这些问题结合起来造成了低效 率和延迟，并且最终造成了丢弃有效载荷。因此，克服了现有技术的上述问题的用于局域网(LAN)管理的 方法是所期望的，并且是非常有益的。发明内容本发明致力于针对局域网(LAN)管理而克服现有技术的这些和 其它缺点和不足之处。根据本发明的一个方面，提供了一种用于对具有与多个客户端进 行信号交互的至少一个视频服务器的局域网(LAN)进行管理的方法。 该方法包括提供LAN中的无损传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)虚 拟局域网(VLAN)结构。该方法还包括在至少一个视频服务器上提 供共享文件系统。此外，该方法包括利用至少一个因特网小型计算机 系统接口 (ISCSI)块协议，来确定性地管理多个客户端到至少一个视 频服务器上的共享文件系统的同步访问，以提供在不调用TCP差错恢 复机制的情况下，视频应用程序从至少一个视频服务器至多个客户端 中的任一客户端的无损传输。根据以下将结合附图来理解的对示意性实施例的详细描述，本发 明的这些和其它方面、特征和优点将变得显而易见。
通过结合附图考虑以下的详细描述，将容易理解本发明的教导，图1描述了根据本发明的一个实施例的局域网的高级框图，以及； 图2描述了根据本发明的一个实施例的管理局域网(LAN)的方 法的流程图。
具体实施方式
本发明致力于使用因特网小型计算机系统接口 (ISCSI)来管理 具有至少一个服务器和多个客户端的局域网(LAN),以提供客户端对服务器上的视频应用程序确定性地管理的同步访问。在不调用传输 控制协议(TCP)差错恢复机制的情况下，提供从服务器至客户端的 视频应用程序的无损传输。尽管将基本在具有特定的配置和组件的 LAN的范围内描述本发明，但是不应将本发明的特定实施例作为对本发明的范围的限制。本领域中的技术人员应当理解，通过本发明的教 导可以获知，实质上可以将本发明的思想有益地应用于具有至少一个 服务器和多个客户端的任何网络。也就是说，因此应当理解，尽管这 里未明确地描述或示出，本领域中的技术人员可以设计出实现本发明 的原理并包括在本发明的精神和范围内的各种配置。这里叙述本发明的原理、方面和实施例及其特定示例的所有描述 旨在包括本发明的结构上的和功能上的等价物。此外，这种等价物旨 在包括当前已知的等价物以及将来开发的等价物，例如，所开发的执 行相同功能而不考虑结构的任何元素。类似地，应当理解，任何流程 图、程序框图、状态转换图、伪代码等表示实质上可以以计算机可读 媒体的形式来表现并因此可以由计算机或处理器来执行的各种过程， 而不管这种计算机或处理器是否被明确地示出。可以通过使用专用硬件以及能够运行与适当的软件相关联的软 件的硬件来提供附图中示出的各种组件的功能。当通过处理器来提供 时，可以通过单个专用处理器、单个共享的处理器或者多个个别的处 理器(可以共享其中的一些处理器)来提供这些功能。此外，被表述为用于执行特定功能的任何组件旨在包括执行该功 能的任何方式，例如，包括a)执行该功能的电路组件的组合、或者b) 任何形式的软件，因此包括与用于运行该软件以执行该功能的适当的 电路相组合的固件、微代码或类似物。所限定的本发明是基于将各种 所述装置所提供的功能相结合并以本发明提出的方式来集合这些功能 的事实。因此可以认为能够提供这些功能的任何装置等价于这里所示 出的装置。根据本发明的原理的各个实施例，提供了用于局域网(LAN)管 理的方法。这里描述的LAN管理所伴随的诸多优点/特征中的一些优 点/特征包括而不限于较低的延迟、避免丢弃帧、以及提供了经过LAN 的端到端控制流。此外，本发明有益地使得运行因特网小型计算机系 统接口 (ISCSI)的以太网LAN能够提供与光纤信道小型计算机系统 接口 (FC-SCSI)相类似的存储特性。为了支持数据的同步传输，除 了这里在下文中描述的其它特征之外，本发明还提供了经过LAN的不中断的业务流。图1描述了根据本发明的实施例的局域网(LAN) 100的高层框 图。LAN 100包括与具有服务器存储元件125的服务器120相连的多 个客户端110。此外，LAN100可包括交换机190和集线器(未示出)， 用于互连诸如客户端110和服务器120的不同组件。在图1的示意性实施例中，多个客户端IIO通过使用两个VLAN 160和170的Genet结构与服务器120相连。在本发明的一个实施例 中，这两个VLAN中的一个VLAN用于媒体数据，而这两个VLAN 中的另一个VLAN用于控制数据。通过这种方式，可以分离网络业务， 以提供LANIOO中的统一的业务模式。应当理解，虽然在图1的LAN 100中仅描述了一个服务器120， 根据本发明的LAN可以包括一个或多个服务器。此外，也可使用除 了 Genet结构之外的结构。因此，还应当理解，在给定这里所提供的 本发明教导的情况下，根据本发明的原理，可以包括这些和各种其它 的LAN配置及对其的修改，而仍在本发明的范围之内。图2描述了根据本发明的一个实施例的用于对局域网(例如图1 的LANIOO)进行管理的方法200的流程图。因此，该方法的步骤将 参照LAN100的组件。当然，在给定这里提供的本发明的教导的情况 下，可以将方法200应用于具有其它配置的其它LAN，而仍在本发明 的范围之内。可以理解，尽管对图2的步骤进行了编号，并没有要求或隐含特 定的次序。相反，如本领域和相关领域的普通技术人员容易理解的， 可以按照任意工作次序来执行这些步骤，而仍在本发明的范围之内。在步骤205处，在LAN 100中建立了无损传输控制协议/因特网 协议(TCP/IP)结构。应当理解，在本发明的各个实施例中，该无损 TCP/IP结构提供了一种介质，从而不调用TCP差错纠正机制，从而 提供了具有较低的延迟以及确定性行为的数据通信系统的基础。还应 当理解，步骤205可以包括下面的步骤210-225中的一个或多个步骤， 以支持该无损TCP/IP结构。例如，在步骤210处，可以在LAN100中形成一个或多个虚拟局域网(VLAN)，用于基于业务类型来分离VLAN上的应用业务，以 提供统一的业务模式。例如，在示意性实施例中，可以将(具有一个 或多个成员的)第一组VLAN配置用于同步业务(例如媒体数据)， 并可将(具有一个或多个成员的)第二组VLAN配置用于控制数据。 因此，可以将LAN中的任何交换机/集线器配置用于具有用于同步业 务的第一设置以及用于非同步业务的第二设置，该设置用于将网络业 务定向至适当的VLAN。在步骤215处，对服务器110、多个客户端120、交换机190、集 线器等中的缓冲器或其它任何存储设备的入口速率和/或出口速率进 行确定性地管理。例如，LAN100的任何组件的流控制功能可以用于 管理该组件或另外的组件的入口速率和/或出口速率，例如，利用来自 具有或将要具有溢出状态的设备的"回压(backpressure)"信号。在步骤220处，可以向发射设备提供对接收设备中当前的或即将 发生的溢出状态的指示，其中发射设备和接收设备可以是LANIOO的 任何组件。在步骤225处，可以限制多个客户端120中的每个客户端的传输 控制协议(TCP)窗口的大小，以限制能够从该客户端发送的数据的 量。在示意性实施例中，对TCP窗口进行限制，以使TCP窗口大小 与多个客户端的数量的乘积(在图1中示意性地为3)不超过LAN100 中任何数据通过组件(包括客户端110、服务器120以及任何交换机 或集线器)的带宽或其它数据通过能力。然后方法200进行到步骤250。在步骤250处，参照图1的本发明的实施例，将无损TCP/IP结 构配置为可扩展的确定性的ISCSI系统，以向ISCSI业务提供同步支 持。还应当理解，步骤230可以包括下面的步骤255-270中的一个或 多个步骤，以支持ISCSI业务的同步传输。例如，在步骤255处，向服务器120和多个客户端110提供共享 文件系统。在步骤260处，可以将多个客户端IIO配置为ISCSI发起方，并 且可以将服务器120配置为ISCSI目标。此外，在步骤265处，可以将ISCI目标(即服务器120)配置为包括专用缓冲器池。在步骤270处，可以将ISCSI业务分离到无损TCP/IP VLAN上，以提供统一的业务模式。例如，在示意性实施例中，可以将所有同步 业务定向至第一组VLAN，并且可以将所有非同步业务定向至第二组 VLAN。例如，非同步业务可以包括控制数据。这里将根据本发明的示意性实施例来描述对本发明的原理的另 一说明。在给定这里提供的本发明原理的教导的情况下，应当理解， 本领域以及相关领域中的普通技术人员可以容易地确定和实现对示意 性实施例的变化，而仍在本发明的范围之内。在示意性实施例中，提供了无损TCP/IP结构，将该无损TCP/IP 结构配置用于禁止(不调用)TCP差错恢复机制。通过这种方式，避 免了由于TCP差错恢复机制而导致的视频应用程序的传输中的延迟。TCP是一种可靠的传输协议，因此，如果在传输中基础结构丢弃 了分组，TCP将调用差错恢复重试策略以确保数据到达目的地。如果 结构中的交换机具有端口，许多客户端突发去往该端口的大量数据， 则可能超过该端口的承载量。以太网光纤交换机通过在端口缓冲器溢 出时丢弃以太网分组，来实现拥塞控制策略。这使得TCP差错恢复被 调用。TCP协议将检测该丢失的分组并在稍后的时间进行重试。如果 继续拥塞，则继续丢弃分组，并且TCP将限制传输性能并可能停止传 输。TCP差错恢复算法可能减少带宽并严重地影响延迟和确定性。期 望低延迟和确定性行为的系统必须避免调用TCP差错恢复算法。此外，在示意性实施例中，使用ISCI而非NAS以提供具有端到 端的流控制的完整系统。通过这种方式，可以实现从服务器120至多 个客户端110中的任意客户端的、具有与NAS相比更低的延迟和端到 端的流控制的视频数据的无损流。典型的NAS客户端服务器协议在客户端和服务器上均添加了附 加的缓冲层。使用这些协议的应用并不控制客户端缓冲特性或服务器 缓冲/清空特性。典型地，NAS服务器是被调谐用于连续访问的IT服 务器。如果应用具有同步需求，针对客户端和服务器上的缓冲特性的 流量控制将导致低效率。例如，如果应用涉及针对用于视频特效的通过素材的快速倒退到快速前进，则典型的NAS文件服务器并不能有效 地进行响应。相反地，SCSI块业务是能够快速传输数据的不具有中间层的低延 迟协议。使用与根据本发明的共享文件系统相耦合的SCSI块协议， 导致了较低的延迟以及遍及数据流路径的缓冲控制策略。基于Genet 运行SCSI块协议需要实现ISCSI协议，该ISCSI协议是基于TCP/IP 实现的SCSI块协议。此外，在本发明的示意性实施例中，使用集成的ISCSI网桥，并 且可以通过服务器120中的专用缓冲器池来实现该集成的ISCSI网桥， 以提供基于该结构的有效的、进行响应的SCSI块处理。因此，将客 户端配置为ISCSI发起方，而将服务器配置为具有ISCSI目标能力。此外，在该示意性实施例中，使用基于业务类型的数据隔离和定 向业务流以提供LAN中的同步的和确定性的传输。例如，在典型的 IT结构环境中，存在移动数据的诸多应用，每个应用具有其自身的I/O 特性。这些完全不同的数据流倾向于造成可预测的干扰。为了支持根 据本发明的同步的和确定性的传输，将所有同步业务定向至一个 VLAN上，并且在该VLAN上不应允许任何其它类型的业务。通过这种方式获得了统一的业务模式。在没有限制的情况下应当存在突发大 量数据的未知应用或未知设备。此外，在本发明的实施例中，在客户端上使用对TCP窗口大小的 控制，以限制可能从每个客户端同时突发的业务量。TCP提供了端到 端的流控制机制，可以支持无损的传输、无故障的硬件并且具有在该 结构中提供的足够的缓冲区管理，以处理从所有客户端同时突发的最 差情况。TCP业务在从目的地接收到肯定应答之前可能突发有限的数 据量；这称为TCP窗口大小。在未接收到肯定应答的情况下， 一旦发 送了该窗口大小，则传输将停止。在客户端上对TCP窗口大小的限制 限制了可以从每个客户端同时突发的业务量。因此，在本发明的实施例中，可以选择允许VLAN管理、具有流 控制能力并且在端口处具有深度缓冲器的交换机。VLAN管理允许业 务分离，以使得可以将所有ISCSI业务隔离在其自身的VLAN上。对流控制的启用允许交换机端口在接收数据时提供回压，以便在该交换 机端口缓冲器达到阈值时发送NIC。交换机端口上的深度缓冲器应当 支持TC窗口大小与共享该端口缓冲器的客户端数量的乘积。此外，如果必要并且在具有配置适当资源以处理突发传输的能力的情况下，可以选择具有流控制能力的NIC以向交换机提供反压力。 应当选择提供良好的内部性能的设备，以使得TCP数据流不受硬件或软件的内部结构的限制，例如，所有端点、发起方或目标在操作 中可以以全光纤级速率运行。因此，优选地是提供端到端的全带宽解 决方案，并对业务流进行管理，以使在最差的情况下系统中不存在拥塞。本领域中的普通技术人员基于这里的教导可以容易地确定本发 明的这些和其它特征和优点。应当理解，可以以硬件、软件、固件、 专用处理器或其组合的各种形式来实现本发明的教导。最优选地，将本发明的教导实现为硬件和软件的组合。此外，优 选地但并非必需地，将该软件实现为在程序存储单元上确实地实现的 应用程序和/或驱动程序。可以将该应用程序和/或驱动程序加载到包 括任何适当的体系结构的机器中，并可以由该机器运行该应用程序和/或驱动程序。例如，在具有诸如一个或多个中央处理单元("CPU")、 随机访问存储器("RAM")、以及输入/输出("I/O")接口的计算机平 台上实现该机器。该计算机平台还可包括操作系统和微指令代码。这 里描述的各种过程和功能可以是该微指令代码的一部分或者是该应用 程序的一部分，或者是驱动程序的一部分，或者是可以由CPU运行的 微指令代码、应用程序及驱动程序的任意组合。此外，各种其它外围 单元可以与该计算机平台相连，例如附加的数据存储单元和打印单元。 还应当理解，由于优选地通过软件来实现附图中描述的系统组件 和方法，因此在该系统组件或该处理功能块之间的实际连接可能根据 对本发明进行编程的方式而不同。在给定这里的教导的情况下，相关 领域中的普通技术人员能够想到本发明的这些以及类似的实施方式或 配置。己经描述了 (旨在示意性的而非限制性的)LAN管理的各种实施方式，应当指出，本领域中的技术人员可以根据上述教导进行修改和 改变。因此，应当理解，可以在所公开的本发明的特定实施例中作出 改变，其仍在所附的权利要求所概述的本发明的范围和精神之内。因 此，将根据所附的权利要求来确定本发明的适当范围。
权利要求
1、一种用于对具有与多个客户端进行信号通信的至少一个服务器的局域网进行管理的方法，所述方法包括在所述局域网中建立无损的虚拟局域网结构；在所述至少一个服务器上建立共享文件系统；以及基于所述虚拟局域网结构，由多个客户端管理所述至少一个服务器上到所述共享文件系统的访问，以便在不调用差错恢复机制的情况下，提供从所述至少一个服务器至所述多个客户端中的任意客户端的应用程序的无损传输。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个服务器包括 至少一个视频服务器，所述应用程序包括视频应用程序。
3、 根据权利要求l所述的方法，其中所述无损虚拟局域网结构 包括无损传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)虚拟局域网结构。
4、 根据权利要求l所述的方法，其中利用因特网小型计算机系 统接口 (ISCSI)块协议来提供所述无损传输。
5、 根据权利要求1所述的方法，其中所述差错恢复机制包括TCP 差错恢复机制。
6、 根据权利要求l所述的方法，其中所述管理的步骤包括管理 带宽和延迟，以便基于所述虚拟局域网结构，提供以有线速率到所述 共享文件系统的访问。
7、 根据权利要求l所述的方法，还包括利用所述虚拟局域网结 构以基于业务类型来分离网络业务，以便提供统一的业务模式。
8、 根据权利要求11所述的方法，其中所述局域网包括至少一 个交换机，所述至少一个服务器中的每个服务器以及所述多个客户端 中的每个客户端包括网络接口卡，所述至少一个交换机中的每个交换 机以及所述网络接口卡包括入口缓冲器和出口缓冲器，并且所述管理 的步骤包括分别对所述至少一个交换机、所述至少一个服务器、以及 所述多个客户端中的任意一个的入口缓冲器和出口缓冲器的入口速率和出口速率中的至少一个进行管理。
9、 根据权利要求l所述的方法，其中所述局域网包括至少一个 交换机，所述方法还包括向发射设备提供对接收设备中当前的溢出状 态或即将发生的溢出状态中的一个状态的指示，其中所述发射设备和 所述接收设备是所述至少一个交换机、所述至少一个服务器、以及所 述多个客户端中的任意一个。
10、 根据权利要求1所述的方法，还包括对所述多个客户端中 的至少一个客户端的TCP窗口大小进行限制，以限制能够从所述客户 端发送的数据的量。
11、 一种用于对具有与多个客户端进行信号通信的至少一个视 频服务器的局域网(LAN)进行管理的方法，所述方法包括在所述LAN中建立无损传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)虚 拟局域网(VLAN)结构；在所述至少一个视频服务器上建立共享文件系统；以及 利用至少一个因特网小型计算机系统接口 (ISCSI)块协议，基 于VLAN结构，确定性地管理所述多个客户端到所述至少一个视频服 务器上的共享文件系统的访问，用于在不调用TCP差错恢复机制的情 况下，提供从所述至少一个视频服务器至所述多个客户端中的任意客 户端的应用的无损传输。
12、 根据权利要求11所述的方法，其中所述管理的步骤包括管 理带宽和延迟，以提供基于所述VLAN结构以有线速率对所述共享文 件系统的访问。
13、 根据权利要求11所述的方法，其中所述管理的步骤包括 将所述多个客户端中的至少一个客户端配置为ISCSI发起方；以及将所述至少一个视频服务器中的至少一个存储元件配置为ISCSI 目标。
14、 根据权利要求13所述的方法，其中所述管理步骤包括在所 述至少一个视频服务器中利用使用专用存储器池进行处理的ISCSI网 桥。
15、 根据权利要求11所述的方法，还包括利用所述VLAN结构， 基于业务类型来分离网络业务，以提供统一的业务模式。
16、 根据权利要求15所述的方法，其中所述利用的步骤包括 配置至少一个VLAN以便仅承载同步业务； 配置至少一个其它VLAN以便仅承载非同步业务。
17、 根据权利要求16所述的方法，其中所述LAN包括至少一 个交换机，所述方法还包括配置所述至少一个交换机以仅将同步业务 定向至所述至少一个VLAN，并且仅将非同步业务定向至所述至少一 个其它VLAN。
18、 根据权利要求16所述的方法，还包括 将所述多个客户端中的每个客户端配置为具有用于与所述承载同步业务的至少一个VLAN进行通信的至少一个端口；以及将所述多个客户端中的每个客户端配置为具有用于与所述承载 非同步业务的至少一个其它VLAN进行通信的至少一个其它端口。
19、 根据权利要求11所述的方法，其中所述LAN包括至少一 个交换机，所述至少一个视频服务器中的每个服务器以及所述多个客 户端中的每个客户端包括网络接口卡，所述至少一个交换机中的每个 交换机以及所述网络接口卡包括入口缓冲器和出口缓冲器，并且所述 管理的步骤包括分别对所述至少一个交换机、所述至少一个视频服务 器以及所述多个客户端中的任意一个的入口缓冲器和出口缓冲器的入 口速率和出口速率中的至少一个速率进行管理。
20、 根据权利要求19所述的方法，其中所述对所述入口速率和 出口速率中的至少一个速率进行管理的步骤包括利用所述至少一个交 换机、所述至少一个视频服务器以及所述多个客户端中的任意一个的 流控制功能。
21、 根据权利要求19所述的方法，其中执行所述对所述入口速 率和出口速率中的至少一个速率进行管理的步骤，以避免调用TCP差 错恢复机制。
22、 根据权利要求11所述的方法，其中所述LAN包括至少一 个交换机，所述方法包括向发射设备提供对接收设备中当前的溢出状态或即将发生的溢出状态中的一个状态的指示，其中所述发射设备和 所述接收设备是所述至少一个交换机、所述至少一个服务器、以及所 述多个客户端中的任意一个。
23、 根据权利要求ll所述的方法，还包括对所述多个客户端中 的至少一个客户端的TCP窗口大小进行限制，以限制能够从所述客户 端发送的数据的量。
24、 根据权利要求23所述的方法，其中所述限制的步骤对所述 多个客户端中的每个客户端的TCP窗口大小进行限制，以使得所述 TCP窗口大小与所述多个客户端的数量的乘积不超过所述LAN中的 任意数据通过组件的带宽能力。
全文摘要
提供了一种用于对具有与多个客户端进行信号通信的至少一个视频服务器的局域网(LAN)进行管理的方法。在本发明的一个实施例中，该方法包括在LAN中提供无损传输控制/因特网协议(TCP/IP)虚拟局域网(VLAN)结构。该方法还包括在至少一个视频服务器上提供共享文件系统。此外，该方法包括利用至少一个因特网小型计算机系统接口(ISCSI)块协议，基于该VLAN结构，确定性地管理该多个客户端对该至少一个视频服务器上的共享文件系统的同步访问，用于在不调用TCP差错恢复机制的情况下，提供从该至少一个视频服务器至该多个客户端中的任意一个客户端的视频应用程序的无损传输。
文档编号H04L29/06GK101233726SQ200680027555
公开日2008年7月30日 申请日期2006年3月2日 优先权日2005年7月26日
发明者丹尼尔·巴梅, 尼尔·谢默斯·麦克唐奈, 理查德·克鲁 申请人:汤姆森许可贸易公司