在网络中分配带宽的制作方法
【专利摘要】在网络(100)中分配带宽可以包括：在链路(113)上减少对每个租户的初始带宽分配额，以使带宽分配额之和等于或小于该链路的容量；以及将初始带宽分配额的剩余部分分布至至少一个未充分分配的链路(114)。
【专利说明】在网络中分配带宽
【背景技术】
[0001]通常，数据中心容纳在数据中心网络中连接在一起的计算资源。数据中心的客户或“租户(tenant)”可以租用数据中心的计算资源的使用，以避免不得不投资其自己的资源。通常，数据中心网络具有同时使用其计算资源的多个租户。
[0002]数据中心中的控制器可以监视数据中心的网络的各种计算资源，以确保每个计算资源没有被租户的业务而过载。在一些数据中心中，速率限制器可以用于防止计算资源被压垮。计算资源可以设置在交换机背后，交换机控制去往每个计算资源以及来自每个计算资源的业务。交换机一般地通过链路彼此连接，链路可以是运输数据中心的业务的无线链路或物理媒介。
【专利附图】
【附图说明】
[0003]附图图示本文描述的原理的各示例，并且是说明书的一部分。所图示的示例仅是示例且不限制权利要求的范围。
[0004]图1是根据本文描述的原理的说明性网络的图。
[0005]图2是根据本文描述的原理的带宽分配额的说明性图表的图。
[0006]图3是根据本文描述的原理的带宽分配额的说明性图表的图。
[0007]图4是根据本文描述的原理的用于分配带宽的说明性方法的图。
[0008]图5是根据本文描述的原理的用于分配带宽的说明性控制器的图。
[0009]图6是根据本文描述的原理的用于分配带宽的说明性流程的图。
[0010]图7是根据本文描述的原理的用于分配带宽的说明性流程的图。
【具体实施方式】
[0011]本说明书描述原理，原理包括例如一种在网络中分配带宽以使网络的资源之间的链路不超过其带宽容量的方法。最初可以向每个租户分配链路上的带宽，链路在网络交换机之间运输每个租户的业务。在许多情况下，可以同时向多个租户分配相同链路上的带宽。这样的方法的示例可以包括:减少向链路上的每个租户的初始带宽分配额，使得带宽分配额之和小于该链路的容量，以及将初始带宽分配额的剩余部分分配给至少一个未充分分配的链路。
[0012]在以下描述中，为了解释，阐述许多具体细节，以便提供对本发明的系统及方法的深入理解。然而，本领域技术人员将明白，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的装置、系统及方法。说明书中对“示例”或类似语言的引用的意思是:所描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个示例中，但不一定包括在其它示例中。
[0013]图1是根据本文描述的原理的说明性网络(100)的图。在此示例中，第一业务源
(101)、第二业务源(102)和第三业务源(103)通过多个交换机(104，105)向第一网络目的地(106)和第二网络目的地(107)发送业务。此外，第四业务源(108)可以通过其它多个交换机(110,111)向另一网络目的地(109)发送业务。在此图示示例中，第一租户正在使用第一业务源(101)、第二业务源(102)和第四业务源(108)，且第二租户正在使用第三业务源(103)。
[0014]控制器(112)可以是对交换机进行控制并确定如何路由业务的网络设备。在一些示例中，该网络是数据中心网络，并且业务包含用于处理网络(100)内的数据的信息。租户可以使用与网络连接的资源，以处理数据或执行一些在传统上由网络设备执行的联网功能。在一些示例中，租户是使用网络上的资源的公司、企业、组织、个人或它们的组合。在一些示例中，多个租户同时使用多个业务源、链路、控制器、目的地、计算节点、网络设备、网络程序、其它网络资源或它们的组合。租户可以请求在网络上处理工作，但网络控制器本身控制由租户请求的处理。此外，网络可以跟踪并分配每个租户的资源。
[0015]网络目的地可以是能够执行网络的功能(如处理由业务源请求的信息)的联网设备。在一些示例中，网络(100)是如下非穷尽列表中的网络类型:如局域网、广域网、无线网络、虚拟专用网、计算机网络、电信网、对等网络、数据中心网络及它们的组合。
[0016]在一些示例中，控制器统筹网络中的设备的全部或一部分。在其它示例中，网络是网络的控制分布在网络(100)中的多个设备中的对等网络。
[0017]在图1的示例中，第一租户利用第一业务源(101)和第二业务源(102)，第一业务源(101)和第二业务源(102)向第一网络目的地(106)发送业务。第一业务源和第二业务源均向第一交换机(104)发送其业务，第一交换机(104)通过第一链路(113)向第二交换机(105)路由该业务，第二交换机(105)向第一网络目的地(106)路由专属于第一租户的业务。但是，在此示例中，第三业务源(103)也向第一交换机(104)发送信息，第一交换机
(104)也将来自第二业务源(103)的业务通过第一链路(113)向第二交换机(105)路由。在第二交换机(105)处，向第二网路目的地(107)路由来自第三业务源(103)或第二租户的业务。
[0018]该网络可以具有防止网络目的地被业务源和/或租户压垮的设备和/或机制。但是，网络的链路中的一些或全部还可能易受超过它们的容量的业务需求影响。控制器可以识别正在使用和/或请求使用网络的租户。在一些示例中，控制器向每个业务源指定至少一个网络目的地，以执行由业务源请求的功能。此外，在一些示例中，控制器确定业务要到达所指定的网络目的地所采用的路线。
[0019]在一些示例中，控制器(112)给网络(100)的特定链路上的每个租户分配初始带宽量。在图1的示例中，控制器(112)已对第一租户给出第一链路(113)上的初始带宽分配额，以及还对第二租户给出第一链路(113)上的第二带宽分配额。在一些示例中，初始带宽分配额之和小于第一链路(113)的容量。但是，在其它示例中，第一初始带宽分配额和第二初始带宽分配额之和可能比该链路的容量更大。在这样的情形下，控制器(112)可以减少初始带宽分配额，使得这些分配额之和小于或等于该链路的容量。控制器还可以识别网络中的其它可用链路，并且将剩余带宽分配额中的至少一部分分配给那些可用链路。
[0020]在图1的示例中，将带宽分配额的剩余部分分配给第二链路(114)。在此示例中，第二链路(114)未被全部分配，仅向第一租户分配第二链路(114)上的带宽。由于已经给第一租户分配了第二链路(114)上的带宽，所以控制器可以在第一租户丢掉其在第一链路上的带宽分配额中的一些时仅增加第一租户在第二链路(114)上的初始带宽分配额。
[0021]除了为剩余分配额识别未充分分配的链路以外，系统还可以识别未拥塞链路。在一些示例中，拥塞链路是一条链路，该链路承载如此多的分组以致负面地影响了该链路上的业务。例如，分组可能经历增加的延迟或干扰。在一些示例中，分组丢失。在一些示例中，网络指定应该如何按照网络政策中规划的规则管理拥塞链路。在一些示例中，当链路的利用量在负面地影响该链路上的业务以前接近一具有裕度的阈值时，网络将该链路视为拥塞。
[0022]在一些示例中，控制器将第一链路(113)上对第一租户和第二租户的带宽分配额减小基本相同的量或与初始带宽额基本成比例的量。在这样的示例中，还可以将第二租户的剩余带宽分配给网络(100)中的其它链路。在一些示例中，将第二租户的剩余带宽分配额分配给该网络的未拥塞或未充分分配的链路、已经对第二租户分配带宽的另一链路、另一可用链路或它们的组合。在一些示例中，将第一租户和第二租户的剩余带宽重分配给相同的可用链路。在其它示例中，将剩余带宽分配给不同的链路。此外，在一些示例中，这些带宽分配额中的至少一个被分配给多个可用链路。
[0023]这种设置可能会最大化链路(113，114)以及整个网络整体的效率，同时仍公平地为租户分配网络资源。当一链路被指定比其带宽容量少的业务需求时，该链路可能是未充分利用的。未充分利用链路会增加处理相同业务量所需的联网资源的量。
[0024]在一些示例中，第一租户是在时间上要被指定第一链路(113)上的带宽的第一个，因此第一租户会享有其带宽分配额的充分利用，而没有来自其它租户的竞争。但是，第二租户可能在时间上随后被分配第一链路(113)上的带宽，但同时第一租户仍然继续使用其在第一链路(113)上的分配额。此附加分配额会引起总带宽超过第一链路(113)的容量。在这样的情形下，控制器(112)可以减少每个租户的带宽，并且将剩余带宽分配额重分配给网络上未充分分配的链路。
[0025]在一些示例中，还可以向第三租户分配第一链路(113)上的附加带宽。在这种示例中，控制器可以进一步减少每个租户的带宽分配额，并且将新的附加剩余带宽分配额重分配给网络上未充分分配的链路。
[0026]在一些示例中，租户之一可能停止发送业务或可能减少其对网络资源的需求。在这种示例中，可以在第一链路(113)上增加剩余租户的带宽分配额。根据初始带宽分配额的大小，多个租户可以在单个链路上一起操作，而不超过该链路的容量。
[0027]在一些示例中，控制器将第一链路上的带宽限制仅用于租户之一。这种示例可以在如下场景中发生:第一租户已经具有在另一链路上分配的带宽且可以增加该带宽以适应原始链路上失去的带宽。
[0028]可以影响控制器如何减少和重分布带宽的因素的非穷尽列表可以包括:租户正为网络使用付费的量；网络正为租户处理的工作的规模；历史网络使用；处理期限；租户正在使用的业务源、链路和/或网络目的地的量；正为租户处理的工作的特定类型；其它因素；或它们的组合。
[0029]在一些示例中，网络具有单个控制器，单个控制器控制整个网络的带宽分配。在一些示例中，多个控制器用于在网络的指定区域内分配带宽。此外，在一些示例中，网络可以利用多个控制器，多个控制器通过彼此协调其努力在整个网络内或在网络的区域内共同地分配带宽。
[0030]图2是根据本文描述的原理的带宽分配额的说明性图表(200)的图。在此示例中，第一链路的容量是每秒一吉比特(gigabit)。表示对第一租户的带宽分配额的字段(201)指示第一租户具有每秒750兆比特的带宽分配额。表示对第二租户的带宽分配额的另一字段(202)指示第二租户在相同链路上也具有每秒750兆比特的带宽分配额。
[0031]在此示例中，超过了第一链路的容量。因此，控制器可以减少对这两个链路的带宽分配额，并且识别未充分分配的链路以重分布剩余带宽分配额。在此示例中，第二链路具有每秒一吉比特的容量。仅第一租户被分配第二链路上的带宽，并且具有每秒750兆比特的带宽分配额。因此，第二链路可以是未充分分配的且能够吸收每秒250兆比特的剩余分配额。
[0032]如图3的示例所示，网络限制第一链路上对第一租户和第二租户的带宽分配额，以防止超过其容量。在此示例中，表示向第一链路指定的第一租户的减少的带宽分配额的字段(301)指示:减少的带宽分配额是每秒500兆比特。此外，表示第二租户在第一链路上减少的带宽分配额的另一字段(302)指示:其减少的带宽分配额也是每秒500兆比特。因此，这两个租户的减少的带宽分配额之和等于第一链路的带宽容量。结果，充分利用了第一链路。
[0033]对于第二链路，第三字段(303)表示，对第一租户的带宽分配额指示其剩余带宽已增加每秒250兆比特到新的总共每秒一吉比特——第二链路的容量。由于最初仅第一租户最初被分配第二链路上的带宽，所以网络控制器可以仅增加第一租户的初始带宽分配额，以分布第一租户在第一链路上失去的剩余分配额。
[0034]在此示例中，对第一租户和第二租户减少的带宽分配额相同一减少每秒250兆比特。第二租户的剩余带宽可以重分配至:已具有向第二租户分配的带宽的另一链路、未拥塞链路、未充分分配的链路、或它们的组合。以这样的方式，可以公平对待这两个用户。
[0035]在一些示例中，该减少可以补偿以下因素:导致不平等分布但希望在考虑所有实质因素时是公平的因素。但是，由于剩余带宽分配额被分布至网络中的其它可用链路，所以不太可能实质地影响租户，因为他们仍将在整个网络中接收他们的初始带宽分配额。
[0036]在一些示例中，带宽分配额减少实质上相等的量、实质上相等的比例、实质上相等的百分比、不相等的量、不相等的百分比、或它们的组合。链路的带宽分配额以及带宽容量可以以每时间单位的比特量进行测量；对于使用无线链路的那些示例以赫兹进行测量；或以其它带宽测量单位进行测量。
[0037]图4是根据本文描述的原理的用于分配带宽的说明性方法(400)的图。在此示例中，方法包括:在网络中的链路上对多个租户中的每个给出(401)初始带宽分配额；减少(402)对每个租户的每个初始带宽分配额，以使带宽分配额之和等于或小于该链路的容量；以及在至少一个未充分分配的链路上分布(403)初始带宽分配额的剩余部分。
[0038]该方法还可以包括监视链路上带宽使用量的百分比。此外，在一些示例中，该方法还包括:当原始链路上的当前分配额允许时，将初始带宽分配额恢复至原始链路。
[0039]在一些示例中，该方法还包括:识别已经具有被分配给租户的带宽的链路，以及对已经被分配至少一个未充分分配的链路上的带宽的租户之一增加带宽分配额。在一些示例中，该方法包括:识别网络上的未拥塞链路以及至少一个未充分的分配的链路是未拥塞链路。此外，在一些示例中，分布剩余分配额包括:以基本相等的量、基本相等的百分比、不相等的量、不相等的百分比或它们的组合，将剩余部分分布给网络中的多个链路。
[0040]图5是根据本文描述的原理的用于分配带宽的说明性控制器(500)的图。在图5的示例中，控制器(500)负责在网络中分配和引导业务。
[0041]在此不例中，控制器(500)具有至少一个输入/输出(501),至少一个输入/输出(501)用于与网络的交换机及其它设备通信。控制器可以具有分配额指定器(502)，分配额指定器(502)将初始带宽分配额指定给网络中的链路上的租户。控制器(500)还可以具有分配额监视器(503)，分配额监视器(503)监视给每个链路分配多少带宽。如果分配额监视器(503)检测到链路具有分配给它的超过其容量的带宽量，则分配额调整器(504)可以限制该链路上每个租户的带宽分配额。在已发生分配额限制之后，链路识别器(505)可以识别可用于对被压垮的链路所丢失的剩余分配额进行重分布的链路。一旦被识别出，分配额分布器(506)就可以指定剩余分配额。
[0042]在一些示例中，分配额分布器(506)和/或链路识别器(505)遵循政策(507)，政策(507)确定哪些链路未充分分配。在一些示例中，政策(507)指示具有低于其容量分配的带宽的任意链路是可用的。在其它示例中，政策(507)指示可用链路是那些未拥塞的或已具有被分配给特定租户的带宽的链路。在一些示例中，政策(507)指导链路识别器(505)区别不同类别的链路的优先排序，使得特定链路与其它链路相比更可能接收剩余分配额。例如，政策(507)可以包括链路识别器(505)首先查找如下链路:这些链路已具有被分配给正重分布其业务的特定租户的带宽。如果未能发现具有已被分配给此租户的带宽的未充分分配链路，那么政策(507)可以包括识别器(505)查找未拥塞链路。如果没有找到未拥塞链路，那么该政策可以包括查找具有多余容量的任何链路的下一步骤。
[0043]政策(507)还可以掌管首先重指定哪些租户的剩余分配额的优先排序。在一些示例中，网络中的多个链路具有超过其容量的初始带宽分配额之和，且政策(507)掌管先处理哪些链路。在一些示例中，控制器(500)能够同时处理每个链路的分配额的限制和重分布。
[0044]图6是根据本文描述的原理的用于分配带宽的说明性流程(600)的图。控制器可以对链路上的多个租户中的每个给出(601)带宽分配额。控制器可以确定(602)带宽分配额之和是否超过该链路的容量。如果‘否’(603)，则控制器可以继续(610)监视向该链路指定的分配额。如果超过该链路的容量￠04)，则控制器可以减少(605)对该链路上每个租户的带宽分配额。接下来，控制器可以确定(606)需要在网络中其它位置指定的剩余带宽分配额。然后，控制器可以将剩余带宽分配额指定(607)给网络中的其它链路。
[0045]图7是根据本文描述的原理的用于分配带宽的说明性流程(700)的图。在此示例中，控制器识别(701)网络上要使用链路的租户，并且控制器对该链路上的租户给出(702)初始带宽分配额。然后，控制器可以确定(703)给该链路指定的总带宽分配额是否超过该链路的容量。如果‘否’，则控制器可以继续(704)监视该链路上的带宽分配额。在此示例中，控制器还将识别(701)需要带宽分配额的新链路，并且对哪些新链路执行此过程。
[0046]如果控制器确定(705)总带宽未超过该链路的容量，则控制器可以减少(706)该链路上每个租户的带宽分配额。控制器可以识别(707)该网络中可以接收从原始链路移除的剩余带宽分配额的链路。如果控制器识别其确定(708)为拥塞的链路，则控制器可以查找(709)另一链路。
[0047]如果控制器确定(710)链路是未充分分配的，则控制器还可以确定(711)该链路是否具有用于需要更多带宽的租户的带宽分配额。如果控制器确定没有已具有用于需要更多带宽的租户的带宽分配额的未充分分配的链路，则控制器可以查找另一可用链路(709)。但是，如果控制器确定(712)存在这样的租户，则控制器可以向所识别的链路发送初始带宽分配额的剩余部分的至少一部分。
[0048]在重分配带宽分配额之后，控制器可以继续监视对该链路的分配额。如果控制器确定(713)在原始链路上的带宽分配额已降至该链路的容量以下，则控制器可以对原始链路恢复(714)原始带宽分配额或原始带宽分配额的至少一部分。如果控制器未确定(715)对该链路的带宽需求已经降低，则控制器可以继续(704)监视链路。
[0049]在一些示例中，控制器动态地确定可以将剩余带宽分配额指定给哪些未充分分配的链路。例如，控制器可以知道其它链路的带宽利用量，并且当接近或超过带宽容量时，控制器可以在那时向最合适的未充分分配链路重路由剩余分配额。在其它示例中，控制器具有其会自动地将剩余带宽指定给的链路的预定顺序。在一些示例中，一链路专用于拾取剩余带宽分配额。
[0050]在一些示例中，控制器继续监视来自每个业务源和/或租户的业务。在一些示例中，控制器根据环境调整减少的带宽分配额，以增加或降低分配额。
[0051]在一些示例中，链路由在网络设备之间传播信号的有形介质(如以太网或其它线缆)制成。在一些示例中，链路中至少一个是通过发射器和接收器之间的空间传播信号的无线链路。
[0052]在一些示例中，控制器提前知道何时可能接近或超过带宽容量，并且相应地进行计划。例如，网络的业务中的一些可能作为调度活动而发生，并且控制器可以提前安排以确保特定链路可用于超过被压垮的链路的容量的剩余带宽需求。但是，控制器还可以被编制用于在需要时调整分配额，而不需要预知租户和/或业务源的活动。
[0053]提供前面的描述仅为了说明和描述所描述的原理的示例。此描述的目的不在于是穷尽的或将这些原理限制于所公开的任何准确形式。根据上面的教导，许多修改和变化是可能的。
【权利要求】
1.一种用于在网络中分配带宽的方法(400)，包括: 在网络中的链路上对多个租户中的每个给出(401)初始带宽分配额； 减少(402)对每个所述租户的每个所述初始带宽分配额，使得所述带宽分配额之和等于或小于所述链路的容量；以及 在至少一个未充分分配的链路上分布(403)所述初始带宽分配额的剩余部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在至少一个未充分分配的链路上分布所述初始带宽分配额的剩余部分包括:识别已具有被分配给所述租户的带宽的链路，以及对已被分配在所述至少一个未充分分配的链路上的带宽的所述租户之一增加带宽分配额。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括:在所述分配额允许时对所述链路恢复所述初始带宽分配额。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在至少一个未充分分配的链路上分布所述初始带宽分配额的剩余部分包括:识别所述网络上的未拥塞链路，以及所述至少一个未充分分配的链路是未拥塞链路。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在至少一个未充分分配的链路上分布所述初始带宽分配额的剩余部分包括:以基本相等的量将所述剩余部分分布至所述网络中的多个链路。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在至少一个未充分分配的链路上分布所述初始带宽分配额的剩余部分包括:基本上与所述初始带宽分配额成比例地将所述剩余部分分布至所述网络中的多个链路。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在至少一个未充分分配的链路上分布所述初始带宽分配额的剩余部分包括:识别已具有被分配给所述租户中至少一个租户的带宽的未拥塞链路，以及在所述未拥塞链路中之一上增加所述至少一个租户的带宽分配额。
8.一种用于在网络(100)中分配带宽的系统，包括: 控制器(112)，与多个交换机(104，105)通信，每个交换机与多个网络节点通信； 所述控制器被编制用于: 识别要使用所述网络内的链路(113)的租户； 在所述链路上对每个所述租户给出初始带宽分配额； 减少对每个所述租户的每个所述初始带宽分配额，以使所述带宽分配额之和等于或小于所述链路的容量；以及 将所述初始带宽分配额的剩余部分分布至所述网络中的另一链路(114)。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述控制器被编制用于将所述初始带宽分配额的剩余部分分布至所述网络中的另一链路包括:识别已具有被分配给所述租户中至少一个租户的带宽的未拥塞链路，以及在所述未拥塞链路之一上增加所述至少一个租户的带宽分配额。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述控制器被编制用于将所述初始带宽分配额的剩余部分分布至所述网络中的另一链路包括:以基本相等的量将所述剩余部分分布至所述网络中的多个链路。
11.根据权利要求8所述的系统，其中所述控制器被编制用于将所述初始带宽分配额的剩余部分分布至所述网络中的另一链路包括:基本上与所述初始带宽分配额成比例地，将所述剩余部分分布至所述网络中的多个链路。
12.—种计算机程序产品，包括: 有形的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括与所述计算机可读存储介质一起包含的计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码包括: 用于在网络(100)中减少链路(113)上对租户的初始带宽分配额以使所述链路上的多个带宽分配额之和等于或小于所述链路的容量的计算机可读程序代码；以及 用于将所述初始带宽分配额的剩余部分分布至所述网络中未充分分配的链路(114)的计算机可读程序代码。
13.根据权利要求12所述的计算机程序产品，其中所述未充分分配的链路是未拥塞链路。
14.根据权利要求12所述的计算机程序产品，其中所述未充分分配的链路已具有被分配给所述租户的带宽。
15.根据权利要求12所述的计算机程序产品，其中所述用于将所述初始带宽分配额的剩余部分分布在所述网络中未充分分配的链路上的计算机可读程序代码包括:控制通过所述链路引导业务的至少一个交换机。
【文档编号】H04L12/28GK104303457SQ201280073000
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2012年3月14日 优先权日:2012年3月14日
【发明者】简·图里尔黑斯, 凯文·克里斯托弗·韦伯, 苏亚塔·班纳吉, 杰弗里·克利福德·莫乌尔, 普尼特·夏蒙, 巴威·亚拉甘杜拉 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业