[发明专利]用于显式速率计算的网内控制

说明书

本发明为用于显式速率计算的网内控制。通过网内控制计算显式速率，而以最大化网络系统的总吞吐量，和/或来最小化网络延迟。网内控制系统的组件子系统，维护并管理,通过一个数据链路的多个流的显式速率表。组件子系统可以维护并管理，通过一个数据链路的多个数据流的速率表。组件子系统可以接收包含某个流的显式速率的消息。所接收到的显式速率可以从流的一个端点，或从网内控制系统的组件子系统发送。显式速率可以在FC（Flow control，流控制）包或消息中携带。FC包可以通过单独的数据信道，或路径发送，该数据信道或路径可以不同于该流的路径。

技术领域

本发明涉及用于数据网络的网络内控制系统的方法，系统和协议，尤其涉及旨在最大化网络系统的总吞吐量，并最小化网络系统上的应用延迟的网内控制机制。

背景技术

流量工程（Traffic engineering ，TE）是指通过动态调节路由和网络数据流的行为来优化数据网络的性能。因此，TE系统是优化数据网络性能的控制系统。在撰写本文时，网络行业的TE方法专注于缓解拥塞和负载平衡。此外，传统TE方法从端到端或部分网络角度优化网络性能。相反，本发明旨在通过网内控制来优化整个系统的吞吐量和延迟。

在许多当前的TE系统中，反馈（观察）和控制仅限于在网络边缘进行。这种限制人为地抑制了TE系统的性能。由于拥塞和数据包丢失通常发生在网络内部，因此应该也在网络内部及时侦测此类事件并及时采取纠正措施。虽然这很清楚，但另一方面，网络行业坚持端到端的原则，并放弃了更好的方法长达近30年。最近，随着谷歌，微软和亚马逊等大公司推出SDN（software-defined networking，软件定义网络）新技术，这一趋势开始逆转。在SDN运动中，控制中心化和网内控制起着重要作用。

一些SDN倡导者已经开始复兴“古老”技术，如电路交换，多物流优化，和最大最小（maxmin）速率分配。这些技术的设计都忽略了端到端原则。

端到端原则是一项发展互联网的商业战略。如今它的用处已经发挥作用。现在是将互联网视为复杂控制系统，并应用控制原理的时候了。SDN倡导者认为，互联网需要一个从头开始的新设计。正确的新设计应采用经过时间考验的控制理论。本发明旨在重新设计互联网的TE系统，通过网内控制计算显式速率，而以最大化网络系统的总吞吐量，和/或来最小化网络延迟；此后，网络系统中的流（stream）或数据流（flow）是从一个端点到另一个端点的数据包序列。此外，流和数据流两词可互换使用。

发明内容

本发明的各方面涉及提供用于网内控制的系统，协议和方法，以最大化网络系统的总吞吐量，和/或最小化网络系统上的网络延迟。

在一个具体实例中，网络系统的网内控制系统包括多个组件子系统，子系统分布在整个网络系统上。在一个具体实例中，一个网内控制系统的组件子系统,维护并管理通过一个数据链路的多个流的显式速率表（以数据单位/秒表示），其中流是一个端点到另一个端点数据包的序列；每个流至少维护一个速率。此外，组件子系统可以维护并管理通过一个数据链路的多个流的测量数据速率表（以数据单位/时间单位表示）。

此外，组件子系统可以接收包含某个流的显式速率的消息，该流是从一个端点到另一个端点的数据包序列 - 显式速率是该流的发送者意图发送给接受端的速率。所接收到的显式速率可以从流的一个端点，或从网内控制系统的组件子系统发送。显式速率可以在FC（Flow control，流控制）包或消息中携带。FC包可以通过单独的数据信道，或路径发送，该数据信道或路径可以不同于该流的路径。FC包可以从该流的一个端点发送，或者从网内控制系统的组件子系统发送。数据流的FC包和数据流的常规数据包也可以使用相同的路径。该组件子系统处在该流经过的数据链路附近的位置。