管理网络流量的网络装置及其方法

管理网络流量的网络装置及其方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明关于网络数据传输技术领域，特别关于一种管理网络流量的网络装置及其方法。
【【背景技术】】
[0002]在现代的信息社会，用于交换信息的计算机/通信网络变得必不可少。网络被建立在多个网络节点上，例如终端、服务器、数据库、网桥、交换机、以及路由器等。网络流量信息(Network traffic informat1n)(例如，网络中传播的信息)是由封包来承载。对于具有多个路径的第一网络节点(例如，网络出口接口和/或端口)，通过每个路径都可以到达相同的第二节点，通过将网络流量的每个封包分配(assigning)到信息流中的一个，从第一网络节点到第二网络节点的网络流量可以被分成不同的信息流(flow)，因此，封包可以经由多个路径被转发到第二网络节点。
[0003]当提供前述从第一网络节点到第二网络节点的多路径路由时，发展出用于第一网络节点的路径选择机制(path select1n mechanism)，以有系统地确定如何为每个信息流选择路径是非常重要的。应该注意的是，活动(active)路径(用于承担网络流量的信息流的路径)的数量是随时间变化的。每当活动路径的数量改变时，路径选择机制会被影响，因为其必须为某些信息流重新分配(reassign)路径。例如，第一路径最初从活动状态被转换为非活动状态，原本计划由第一路径转发的信息流被中断，且路径选择机制需要选择其它活动的路径来转发这些中断的信息流。另一方面，如果第二路径最初从非活动状态被转换为活动状态，某些原本由其它活动路径转发的信息流可以通过第二路径来转发，以达到最大的多路径效率，且路径选择机制需要确定哪些信息流将被中断以重新分配到第二路径。
[0004]路径选择机制最好是弹性的，以在活动路径的数量改变时减少或最小化中断信息流(例如，需要被重新分配的信息流)的数量。然而，现有技术中已知的路径选择机制，例如:基于哈希阈值模数(modulo based hash-threshold)的路径选择，都不是弹性的。
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【发明内容】
】
[0005]为了解决上述问题，本发明提出了一种管理网络流量的网络装置及其方法。
[0006]根据本发明的第一方面，提供一种管理网络流量的方法，管理网络流量的方法通过从多个路径中选择一个来管理网络流量，所述管理网络流量的方法包括:为所述网络流量中的封包选择多个路径序列中的一个；其中，所述多个路径序列的每个是相同的多个标记的有序列表，且所述多个标记分别相关联于所述多个路径；以及根据所选择的路径序列中的所述多个标记的顺序，为所述封包选择所述路径中的一个。
[0007]根据本发明的第二方面，提供一种管理网络流量的网络装置，包括:存取单元，控制多个路径以共同承载网络流量；以及路径选择单元，耦接于所述存取单元，其中，其中，所述路径选择单元根据多个路径序列中的一个为所述网络流量中的封包选择所述多个路径中的一个，每个路径序列代表与多个标记相关联的多个排列中的一个，且所述标记分别关联于所述多个路径。
[0008]本发明提供的管理网络流量的网络装置及其方法可以于活动路径的数量变化时，有效抑制中断信息流的数量，不需重建新的映射表就可以有效解决中断，以及于活动路径的数量变化后，更好地对更新的活动路径均匀分布流量。
【【附图说明】】
[0009]图1为本发明实施例所示的简单网络或网络的简化部分的示意图。
[0010]图2为根据本发明的实施例的管理网络流量的方法的流程图。
[0011]图3为根据本发明的可以实现管理网络流量的方法的网络装置的示意图。
[0012]图4为根据本发明实施例的路径序列的示意图。
[0013]图5为根据本发明实施例的当非活动路径的数量改变为一个的场景的示意图。
[0014]图6为根据本发明实施例的当非活动路径的数量为三个的场景的示意图。
[0015]图7以及图8分别为根据本发明实施例的当活动路径的数量变化时两个场景的路径选择的示意图。
【【具体实施方式】】
[0016]下面的描述是实施本发明的较佳预期模式。这种描述是为了说明本发明的一般原理的目的，而不应被理解成具有限制性的意义。但是应当理解，实施例可以利用软件、硬件、固件、或其任何组合来实现。
[0017]本发明是关于管理网络流量的网络装置及其方法，更特别地，是关于在多个等成本路径(equal-cost path)上弹性路由(resilient routing)的方法以及相关网络装置。
[0018]请参考图1，图1为本发明实施例所示的简单网络或网络的简化部分的示意图。图1所示的简单网络或网络的简化部分包括:网络节点nl、n2、n3、n4以及n5，网络节点nl以及n2之间的路径ptO，网络节点nl以及n3之间的路径ptl，网络节点nl以及n4之间的路径pt2，网络节点n2以及n5之间的路径R2_5，网络节点n3以及n5之间的路径R3_5，以及网络节点n4以及n5之间的路径R4_5。如图1所示，网络节点nl具有三个路径ptO到pt2。路径ptO到pt2中的每个可能是物理端口，逻辑端口，或链路聚合组(link aggregat1ngroup，LAG)。例如，路径ptO可包含两个链路LO以及LI ;链路LO以及LI都连接于网络节点nl以及n2之间，且因此，根据LAG，链路LO以及LI可以被聚合组成路径ptO。
[0019]假设网络节点nl需要转发网络流量到网络节点n5，接下来，有三条路径可以用来承担此网络流量:第一路线是经由路径PtO以及R2_5，从网络节点nl、n2到n5 ;第二路线是经由路径ptl以及R3_5，从网络节点nl、n3到n5 ;第三路线是经由路径pt2以及R4_5，从网络节点nl、n4到n5。每个路线的成本是相等的；如果这三个路线是等成本的，接下来，网络节点nl具有三个等成本路径pt0、ptl以及pt2来共同承担流向网络节点n5的总网络流量。根据等成本多路径(equal cost multipath，以下简称为ECMP)，分别连接到不同网络节点n2、n3以及n4的路径ptO、ptl以及pt2可被共同使用(jointly leveraged)。
[0020]为了充分利用多个路径(在此示例中为PtO到pt2)来共同承担流向节点n5的网络流量，网络节点nl可以通过调度网络流量的每个封包到一个信息流，来将网络流量分为多个信息流，因此，每个信息流可以通过多个连续的封包来共同组成。因此，网络节点nl可以经由多个路径将信息流转发到网络节点n5。
[0021 ] 然而，可用来共同承担网络流量的路径的数量是临时变动的(temporalfluctuat1n)。例如，如果网络节点n4不可用(例如，由于故障或正常电力低下等)，接着路径Pt2变成非活动状态，且不可用于转发信息流。因此，原本计划经由路径pt2转发的信息流被中断，且需要重新分配给其它活动路径。如果网络节点n4后续重新上线，接着路径Pt2变为活动状态，且可用于转发信息流。一些原本没有计划经由路径pt2转发的信息流因此被中断，因为这些信息流被重新分配到路径Pt2以用于再次平衡流量分担。
[0022]因此，网络节点nl需要一种路径选择机制，不仅能对每个信息流从多个路径中选择一个，也能在活动路径的数量变化时，通过减少中断信息流的数量来克服活动路径数量的变化。关于减小中断，对于一个优选的路径选择机制的参考目标可能是:当活动路径的数量N递增或递减I时，将中断(重新分配)信息流限制为总信息流的1/N。S卩，所期望的弹性路径选择机制是:当活动路径的数量从N递增或递减I时，保持中断信息流的数量(近似)小于或等于总信息流的1/N。
[0023]请参考图2以及图3。图2为根据本发明的实施例的管理网络流量的方法200的流程图，且图3为根据本发明的可以实现管理网络流量的方法200的网络装置300的示意图。通过以下的管理网络流量的方法200流程图，网络装置300如图3所示，网络装置300具有或控制数量为K的多个路径(例如，等成本路径)pt[0]到pt[K-l]来共同承担网络流量，可以实现较佳的减小中断的路径选择机制。网络装置300可以是网络节点(例如:终端、服务器、数据库、网桥、网络交换机、集线器、路由器等)，或网络节点的一部分(例如:控制器、处理器、芯片、集成电路等)。网络装置300可包含:存取单元302、路径选择单元304、有效(validness)单元306、以及排列单元308。管理网络流量的方法200的主要步骤可于接下来做详细描述。
[0024]于图2所示的步骤202中:将网络流量中的每个信息流(且因此每个封包)分类到多个预定组索引中的一个。管理网络流量的方法200开始于多个路径共同承担网络流量，首先，网络流量可被分流为信息流，接下来，所有信息流还可被分类为多组索引，因此，所有的信息流可以被分为不同的(互斥的)子集，其中，每个子集关联于一组索引，可包含一个或多个信息流。
[0025]例如，所有信息流中的第一子集(包括一个或多个信息流)可以被分类为第一组索引(例如，O)，所有信息流中的第二子集(包括第一子集的信息流之外的一个或多个信息流)可以被分类为第二组索引(例如，I)等。
[0026]网络流量的分流以及信息流分类可以发生在封包层。对于每个封包，可以提取元组(tuple)(例如:从每个封包的预定标头字段提取)，且具有相同元组的封包可以被分组至IJ相同信息流，因此，网络流量可以被分流为多个信息流。此外，对于每个封包，根据每个封包的元组(tuple)的预选子集，可以计算一个哈希值，且计算索引可基于哈希值被计算，例如，通过提取每个封包的哈希值的