[发明专利]通过多个备用数据路径进行分组喷射的数据中心网络的结构控制协议

说明书

描述了一种用于在数据中心内使用的结构控制协议，其中交换结构提供了全网格互连性，使得服务器中的任何一个服务器都可以使用数据中心交换结构内的多个并行数据路径中的任何一个并行数据路径来将给定分组流的分组数据传递到服务器中的任何其他服务器。结构控制协议使得能够跨数据中心交换结构中的多个并行数据路径中的一些或所有针对给定分组流喷射各个分组，并且可选地，对分组进行重排序以递送到目的地。结构控制协议可以基于流的端点控制的请求和授权在单个隧道内提供端到端带宽缩放和流公平性。在一些示例中，结构控制协议分组结构是通过诸如用户数据报协议(UDP)等基础协议承载的。

本申请要求于2017年9月29日提交的美国临时申请号62/566,060和于2018年3月5日提交的美国临时申请号62/638,788的权益，其每个的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及计算机网络，更具体地涉及数据中心网络。

背景技术

在典型的基于云的数据中心中，大量互连的服务器为执行各种应用提供了计算和/或存储容量。例如，数据中心可以包括为订阅者托管应用和服务的设施，即，数据中心的客户。例如，数据中心可以托管所有基础设施设备，诸如，计算节点、联网和存储系统、电力系统以及环境控制系统。

在大多数数据中心中，存储系统和应用服务器的集群经由高速交换结构互连，该高速交换结构由物理网络交换机和路由器的一个或多个层提供。数据中心的大小差异很大，有些公共数据中心包含成千上万的服务器，并且通常分布在多个地区以实现冗余。典型的数据中心交换结构包括多层互连的交换机和路由器。在当前的实现中，源服务器与目的地服务器或存储系统之间的给定分组流(flow)的分组总是通过路由器和包括交换结构的交换机沿着单个路径从源被转发到目的地。

发明内容

描述了用于在数据中心或其他计算环境内使用的新数据传输协议的示例实现，在本文中通常称为结构控制协议。作为一个示例，结构控制协议可以在环境中提供某些优点，其中交换结构提供全网格互连性，使得任何服务器都可以使用数据中心交换结构内的多个并行数据路径中的任何一个并行数据路径来将给定分组流的分组数据传递给任何其他服务器。如本文进一步描述的，结构控制协议的示例实现使得能够跨数据中心交换结构中的多个并行数据路径中的一些或所有针对给定分组流喷射各个分组，并且可选地，对分组进行重排序以递送到目的地。在一些示例中，结构控制协议分组结构是通过诸如用户数据报协议(UDP)等基础协议承载的。

本文描述的技术可以提供某些优点。例如，结构控制协议可以基于流的端点控制的请求和授权在单个隧道内提供端到端带宽缩放和流公平性。另外，结构控制协议可以延迟流的分组分段，直到接收到授权为止，提供对请求和授权的容错和基于硬件的自适应速率控制，提供自适应请求窗口缩放，对请求和授权进行加密和认证，并且改善显式拥塞通知(ECN)标记支持。

在一些示例中，结构控制协议包括端到端许可控制机制，其中发送器显式地请求接收器转移一定数量的有效负载数据字节。作为响应，接收器基于其缓冲器资源、服务质量(QoS)和/或结构拥塞度量来发出授权。例如，结构控制协议包括许可控制机制，源节点通过该许可控制机制在将结构上的分组传输到目的地节点之前请求许可。例如，源节点向目的地节点发送请求消息，以请求传送一定数量的字节，并且目的地节点在保留出口带宽之后向源节点发送授权消息。另外，结构控制协议使得单独分组流的分组能够跨源节点和目的地节点之间的所有可用路径被喷射，而不是用于在同一路径上发送传输控制协议(TCP)流的所有分组的基于流的交换和等成本多路径(ECMP)转发，以便避免分组重排序。源节点向流的每个分组指派分组序列号，并且目的地节点可以使用分组序列号来按顺序排列相同流的传入分组。