[发明专利]减少计算机网络中的消息洪泛的传播

说明书

背景技术

计算机网络通常由将一组计算机连接在一起的多个网络交换机组成。理想地，计算机网络快速并且可靠地在计算机之间传递消息。另外，可能期望的是计算机网络是自我组态和自我修复的。在以太网交换网络中，常常使用生成树（spanning tree）算法来自动地生成可行的网络构形。然而，当在大型数据中心和计算机集群中实现以太网交换网络时存在多个挑战。一个挑战涉及这样的实例，即：网络交换机不具有将消息传递至其目的地的必要信息。在这种情况下，网络交换机遍及整个网络广播消息，导致消息洪泛（message flood）。消息洪泛最终导致消息到期望的终端站的递送，但是产生大量的网络流量。在其中终端站的数目较大的大规模网络中，消息洪泛的可能性和数量急剧地增加。

附图说明

附图举例说明本文所述的原理的各种实施例，并且是本说明书的一部分。所示的实施例仅仅是示例而不限制权利要求的范围。

图1是根据本文所述的原理的一个实施例的一个说明性计算机网络的图示。

图2是根据本文所述的原理的一个实施例的说明性计算机网络的一部分的图示。

图3是根据本文所述的原理的一个实施例的、网络交换机确定如何路由输入消息的说明性方法的图示。

图4是根据本文所述的原理的一个实施例的、使消息洪泛局限于计算机网络的相关部分的说明性计算机网络的一部分的图示。

图5是根据本文所述的原理的一个实施例的、用于在散列函数中使用局部唯一常量（local unique constant）来减少消息洪泛的说明性方法的图示。

图6是示出了根据本文所述的原理的一个实施例的、用于减少计算机网络中的消息洪泛的传播的说明性方法的流程图。

遍及各图，相同的附图标记指示类似但不一定相同的元件。

具体实施方式

构成计算机网络的网络交换机结合了包含将消息路由到其预期目的地所需的转发信息的转发表。转发表使用基于对终端站地址进行散列以实现目的地查找表的技术的高速缓冲存储器。在转发路由被高速缓存之后，交换机仅在朝着其预期目的地发送数据的端口上转发数据。

然而，转发表通常被存储在具有有限存储器容量的随机存取存储器（RAM）上，这可能阻止网络交换机保持一整套转发数据。采用有限尺寸的RAM，散列冲突（hash collision）导致散列表缺失。散列表缺失引起网络内的降低网络性能的洪泛式广播。现有系统未完全利用相邻交换机的能力来在转发高速缓存缺失导致广播时使洪泛的传播局限于网络的相关部分。

另外，网络交换机依赖于通过网络来传播的适当的转发信息。如果能够使输入消息的目的地与包含在转发表内的适当路由信息匹配，则交换机沿着适当的路由转发消息。然而，如果不存在对应于期望目的地的路由信息，则交换机向整个网络广播消息。这产生通过整个计算机网络传播的消息洪泛，最终到达期望的终端站。特别地，在大型计算网络中，此消息洪泛可能消耗大部分网络容量，导致降低的性能和/或构建更昂贵的网络（其具有比否则可能需要的大得多的容量）的需求。

本说明书描述了在仍允许消息到达期望终端站的同时减少消息洪泛的传播的联网技术。特别地，本说明书描述了在不要求硬件变化或升级的情况下提高相邻交换机的能力以减轻广播损失的技术。这允许网络在提供等效性能水平的同时结合较小的转发高速缓冲存储器。

现有转发技术经受两个不适当之处。首先，由于一个交换机中的转发高速缓冲存储器使用与相邻交换机中的转发高速缓冲存储器相同的散列函数，所以在一个交换机中产生的高速缓冲存储器冲突可能在相邻交换机中被复制。特别地，一个交换机内的广播动作可能引起高速缓存缺失（cache miss）和到相邻交换机的广播。这可能使高速缓存缺失遍及计算机网络从交换机传播至交换机。

根据一个说明性实施例，可在每个交换机内实现不同的散列函数。用这种技术，即使当在一个交换机中的转发高速缓冲存储器内发生散列冲突时，也不可能在相邻交换机中发生散列冲突。这能够提高阻止不必要的广播流量的相邻交换机能力。通过在每个交换机内引入不同散列的概念，减少了广播流量和浪费的网络带宽。