[发明专利]在数据中心中的数据流传输的调度

说明书

一种在包括多个网络节点和链路的数据中心网络中调度数据流的传输的方法。该方法包括在网络控制器处：接收（14）对于数据流的传输请求；获得（15）用于数据流的容许时间间隔；以及在容许时间间隔内且与其它传输无竞争的情况下，调度（16）数据流的传输。

技术领域

本公开的领域涉及数据流传输的调度。

背景技术

大学、企业和消费者设置中越来越多地采用数据中心或大型服务器集群来运行各种应用，诸如web服务、即时消息传递、游戏、数据分析、科学计算和许多其它应用。数据中心通常包括通过数据中心网络（DCN）链接的成千上万个服务器，它们按层级布置，通常带有各自包含10-40个服务器的机架。图1是传统数据中心网络的示意图。数据中心1包括到外部网络2、服务器6和交换层级7的链路，交换层级7包括核心路由器3、访问路由器4、交换机5、交叉点交换机8。

此类网络中的主要问题在于称为高带宽或“大象流”的大数据流，它们通常源自服务器备份或虚拟机迁移。大象流相对稀少，但是当它们存在时，它们能够以更小的所谓“老鼠流”为代价支配数据中心网络。这对通常对延迟敏感的老鼠流的服务质量可能会具有十分有害的影响。

图2是“大象”流和“老鼠”流的图形表示。该图示出链路利用9对时间10，其中老鼠流11低于负载阈值12，并且大象流13大于负载阈值。“大象”属性可以指在绝对值上或如相对于在共享路径或共享网络或共享机器上传送的其它流胜过速率阈值、体积阈值、持续时间阈值的流。阈值可被固定和预先确定或根据总体业务趋势或统计而动态地调整。尽管具有短持续时间且相对稀少，但是大象流会造成主要问题，因为它们支配网络，并且对更小流中的延迟和延迟变化十分有害。

在数据中心中构建非阻塞“仅分组”网络极具挑战性，其中大象流往往会填充在沿服务器到服务器路径的节点中的缓冲器。这对共享相同缓冲器的任何事物、尤其是时延敏感的小型分组流引入不可忽略的排队延迟。

这个问题的一种解决方案是使用“分组卸载”，其中为大象流提供独立网络。卸载使得转接业务能够在光学上完全绕过中间分组处理，从而导致减少的所需容量和优化的功耗。此外，光学信道的容量允许容纳带宽饥渴的数据传递。

除了为大象流中的数据的大小作准备外，越来越重要的是考虑此类流的时序方面。数据中心中的时间同步性越来越重要。这通常通过分布式系统的部署来驱动。需要同步化以便满足时延关键应用和优化功率/成本。一些5G应用有利于分布式功能性，并且需要支持低至几毫秒（ms）的严格的时延要求。此外，它们可能需要支持大量本地业务和控制功能性的分布以便使得能够进行独立操作。

另一个示例是在金融行业中，其中特别地，对于报道和监督管理的目的、争议等，高频交易（HFT）在回放回归期间针对准确的事务记录要求准确的交易时间戳，以便改善交易算法。这里，要求一般在亚微秒范围中。

就解决方案而言，GPS主要用于这种类型的应用，但是它现在面临的问题是：覆盖、信号损失和安全性（例如，因为干扰攻击）是显著且昂贵的问题。因此，IEEE 1588的使用收到很多兴趣，因为能够经由以太网网络递送时序信息。因特网工程任务组（IETF）中为企业应用定义了特定IEEE 1588简档。

能够在数据中心中递送微秒范围中的精度的解决方案预期会广泛地可用并且具有可负担的成本。

在此类系统中，为少量大象流设计的简单的调度布置将不足以确保有效传送数据流。在通常具有时间关键数据的大量大象流需要传输的情况下，常规调度方法不足够，并且不能在它们的延迟容差内为数据流提供传输。

发明内容

在第一方面中，提供有一种在包括多个网络节点和链路的数据中心网络中调度数据流的传输的方法。该方法包括在网络控制器处：接收对于数据流的传输请求；获得用于数据流的容许时间间隔；以及在容许时间间隔内且在与数据中心网络上的一个或多个其它传输无竞争的情况下，调度数据流的传输。