[发明专利]支持多路径转发的网络中的网络元件和机器可读介质

说明书

配置成使用分组再循环来管理网络拥塞的方法、装置以及网络。网络采用被配置成支持多路径转发的网络元件(例如，层2网络中的路由桥接器以及层3网络中的交换机/路由器)，其中寻址到同一目的地的分组可经由多条路径路由到目的地。响应于网络拥塞条件，诸如缺少经由其可访问到达目的地的最短路径的非拥塞端口的可用性，分组可被向后朝源节点路由或沿非最短路径向前朝目的地路由。网络元件可以采用回环缓冲区来经由在其上接收到该分组的同一链路将该分组朝源回环。

本申请是针对PCT国际申请号为PCT/US2013/046691、国际申请日为2013年6月20日、进入中国国家阶段的申请号为201380004557.6，题为“通过分组循环进行网络拥塞管理”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及计算机网络，并且更具体但非排他性地涉及用于经由分组循环来降低网络拥塞的技术。

背景技术

计算机网络普遍存在于当今的计算机使用中。处理器速度、存储器、存储以及网络带宽技术的增长造成了对于具有日益增长的能力的网络的扩建和部署。最近，基于云的服务的引入，如Amazon(例如，Amazon Elastic Compute Cloud(EC2)以及Simple StorageService(S3))和微软(例如，Azure和Office365)所提供的那些服务，已经造成了对于公共网络基础设施的附加网络扩建，并造成了对大容量数据中心的部署增加以支持使用私有网络基础设施的这些服务。另外，在不久的将来，新一代(即，4G)移动网络数据服务预期会显著地影响无线和陆线网络的利用。这些以及其他考虑的结果是在可预见的将来，计算机网络的利用预期会继续高速增长。

用于促进计算机网络中的分组转发的关键组件是交换元件，在本文中它们通常称为网络元件并且包括交换机、路由器以及桥接器。交换机具有多个输入和输出端口，每一个经由链路连接到另一交换机或其他类型的网络元件，其中入站分组话务在输入端口处被接收并被转发出输出端口。一般而言，物理输入和输出端口的数量是相等的，并且在给定端口接收到的或转发出的话务量相对于其他端口是可变的。在内部，交换机的输入和输出端口在逻辑上连接，使得每一输入端口按一到多的配置连接到每一输出端口。输入和输出端口中的每一个具有用于临时存储(即，缓存)分组的缓冲区，并且交换机具有通常与不同的流类别、服务质量(QoS)水平等相关联的其他中间输出缓冲区和/或队列。在典型的配置下，在给定输入端口处接收到的分组最初被缓存在与该输入端口相关联的输入缓冲区中并被分类。一旦被分类，该分组可与被分类成同一类别或流的其他分组一起缓存在分配给该类别或流的和/或与该分组要经由它被转发的输出端口相关联的中间输出缓冲区中。该分组随后可从中间缓冲区复制到该端口的较小输出缓冲区中，或者该中间输出缓冲区中的分组数据可被转发给该端口的物理(PHY)层接口并转换成电子模拟、光学、或无线信号以通过该链路传输。

即使在网络变得更快时，拥塞继续存在。在某些水平上，网络拥塞类似于高速公路上的车辆交通拥塞。例如，考虑进入高速公路一部分的多个上匝道。传入交通来自多条路径并且归并成单个交通流。类似地，分组可由网络元件在多个输入端口处接收，而经由单个输出端口转发。多个输入端口类似于上匝道，并且经归并的交通流类似于经由输出端口转发的话务流。

高速公路上的交通管理通常通过计量经由上匝道进入的交通流来处理。在这一方法下，停行灯信令被用来控制进入经归并的流的交通的速率。与高速公路一样，网络交换机具有有限的吞吐量。然而，与高速公路(其中在拥塞时交通仅仅慢下来并且所有车辆被允许前进)不同，交换机按作为底层物理(层)传输的函数的线速度操作，如1、10或40千兆字节每秒(Gbps)。话务负载的波动是通过将话务(待经由输出端口归并)缓存在输出和中间缓冲区中来处理的。然而，这些缓冲区大小有限并且必须采取测量以防止缓冲区溢出。

在输出缓冲区接近其容量时，交换机一般采取以下动作中的一个或多个。首先，它可丢弃传入分组。它还可向它的对等交换机发出流控制通知，和/或向后向拥塞源节点发出拥塞通知，使得它降低已拥塞的流的吞吐量。通常，这些动作或者不有效，或者生成不合乎需要的副作用。