[发明专利]用于在网络中传送数据分组的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及互连网络、具体地涉及用于从互连网络的输入节点向输出节点传送分组的方案。另外，本发明涉及负载平衡式网络在低负载条件之下的操作。

背景技术

例如如在数据中心中使用的互连网络通常具有很高需求的带宽和延时要求，因为相同网络基础结构应当可用于具有不同要求的各种应用。一些应用、比如大规模存储备份仅需可以繁重地利用的高容量通信信道。另一方面，应用、比如HPC(高性能计算)对网络延时很敏感。因此，下一代通用互连网络需要在网络容量、网络吞吐量和网络延时之间的调整的折衷。

显然难以提供一种同时解决所有这些方面的架构。例如配备有中央调度器的基于纵横的单级网络一方面具有高吞吐量和低延时，而另一方面由于物理约束而具有很有限的网络容量。另外，多级网络扩展为提供了更高容量的更大端口计数，但是具有不利的受限的吞吐量和增加的延时，同时还必须应对拥塞可能性。

如在C.-S.Chang等人的″Load-balanced Birkhoff-von-Neumann switches，part I；one-stage buffering″(Elsevier Computer Communications，Vol.25，No.6，pp.611-622，April 2002)中公开的一种负载平衡的Birkhoff-von-Neumann网络向互连网络提供分布式控制，该分布式控制允许扩展成很大数目的端口和很高合计容量。虽然不存在中央控制，但是网络可以在无论是均匀或者非均匀的任何容许流量模式之下提供完全吞吐量。另外无需拥塞控制。尽管有这些优点，但是负载平衡式网络的一个缺点在于它们在延时方面的性能不足以用于数据中心的需求环境。

负载平衡式网络在低利用率处的延时对应于O(N)，其中N是网络端口数目、即附接到网络的终端节点的数目。在数千个节点的网络中，广泛应用显然不容忍该所得数目。例如通过与2048个最终节点连接的负载平衡式网络发送的数据分组p即使无其它分组与之竞争仍然可能在网络中经历2048个或者更多时隙的延迟。即使对于约50ns的低时隙持续时间，通过网络传送数据分组p的延迟仍然将高达1/10ms，这远远超过针对数据中心的延迟要求。

因此，本发明的目的是将负载平衡式网络在它的控制方案、它的有保障带宽和它的不复杂的拥塞化解方面的优点与低延时的要求组合起来。

发明内容

这一目的已经由根据权利要求1的用于经由网络传输一个或多个数据分组的方法以及由根据更多独立权利要求的用于经由互连系统传输一个或多个数据分组的方法、网络和互连系统实现。

在从属权利要求中指示本发明的更多实施例。

根据第一方面，提供一种用于从第一节点向交换网络连接的多个第二节点中的一个第二节点传输一个或多个数据分组的方法。其中根据传输模式从第一节点向一个第二节点传输数据分组，其中针对每个数据分组取决于网络条件来确定是根据第一传输模式还是根据第二传输模式发送该数据分组。在第一传输模式中，根据预调度方案向第二节点传输数据分组，其中预调度方案定义在多个时隙上在第一节点与第二节点之间的循环一对一分，从而使得数据分组在如下时隙期间被转发到第二节点，该时隙的一对一分配向第一节点分配了该一个第二节点。在第二传输模式中，数据分组在实际时隙期间被传送到第二节点，而撤消了预调度方案。

本发明的一个思想是取决于网络条件使用不同传输方案从第一节点向多个输出节点中的一个第二节点传送数据分组。尽管在负载平衡式网络中数据分组是根据许多预调度的时隙中的一个时隙从第一节点向第二节点而被发送的，但是可以假设如果网络条件允许，则可以在这一预调度方案的例外中从源节点向目的地节点发送数据分组。

上述方法允许在网络条件允许时使用用于从第一节点向第二节点传送数据分组的预调度方案来减少网络的延时。这一方法也可以有益地应用于如下负载平衡式网络，这些负载平衡式网络具有用于从源节点经由中间节点向目的地节点的、数据分组标准递送的两步策略。根据上述方法，允许在预定连接调度以外发送数据分组。

另外，可以取决于网络负载的指示来确定是根据第一传输模式还是第二传输模式向第二节点传输数据分组。具体而言，基于在第一节点中缓冲的数据分组的数量来确定网络负载的指示。

根据又一实施例，可以提供多个第一节点，其中在一个物理设备中集成第一节点中的一个或多个第一节点和第二节点中的一个或多个第二节点。如果在一个物理设备中集成第一节点和一个第二节点，则从第一节点向该一个第二节点直接传送数据分组而不经由交换网络。