[发明专利]用于分布式分组调度的系统和方法

说明书

一种方法包括：由第一网络分组调度器从多个网络分组调度器中的每个其他网络分组调度器接收关于定义网络分组的相对传输优先级的多个流量类别中每个流量类别的虚拟分组；由第一网络分组调度器接收多个流量类别中的第一流量类别的网络分组；由第一网络分组调度器将每个虚拟分组发送至为每个流量类别创建的、多个虚拟连接中的一个虚拟连接；由第一网络分组调度器调度网络分组或虚拟分组作为缓冲器中的下一分组以用于传输；由第一网络分组调度器确定缓冲器中的下一分组是虚拟分组；以及响应于确定缓冲器中的下一分组是虚拟分组，由第一网络分组调度器丢弃该虚拟分组。

相关申请

本申请要求在2015年10月30日提交的、名称为“Systems and Methods ForDistributed Packet Scheduling”的美国非临时申请No.14/927867的权益和优先权，通过引用将该美国申请全部包含于此，以用于所有目的。

技术领域

本申请总的涉及网络分组调度。本申请尤其涉及用于对并行工作的多个网络分组调度器进行同步的系统和方法。

背景技术

网络分组调度器用于调节网络流量并对其划分优先级。网络调度器在分组交换通信网络中的节点上执行或由分组交换通信网络中的节点执行，其是仲裁器程序，管理该节点的网络接口控制器(其充当缓冲器)的发送和接收队列中网络分组的顺序。网络分组调度器决定接下来从缓冲器发送哪个网络分组。缓存空间可以分为不同的队列，每个队列根据配置的分组分类规则保存一个流的分组；例如，可以按分组的源和目标IP地址将分组划分到流中。

发明内容

网络调度算法及其相关设置确定网络调度器如何管理缓冲器。有许多用于网络分组调度的算法，例如自适应虚拟排队、基于类的排队、基于信用的公平排队、差额轮询、分层公平服务、分层令牌桶、公平排队、加权公平排队、分层加权公平排队等等。这些算法的典型实现使用昂贵的堆/排序操作来对网络流量进行优先级排序。这些操作使网络分组调度成为非常高CPU密集型过程。由于这些网络分组调度算法并未被设计为以并行方式运行，因此如果多个实例同时向同一瓶颈链路发送分组，则实例化多个分组调度器可能会造成问题。

因此，本公开针对用于同步多个网络分组调度器实例的系统和方法。这种同步可以通过向分组调度器的所有实例广播的“虚拟”分组来完成。这些虚拟分组是由每个实例针对每个瓶颈链路-流量类别对来定期地发送的。如果网络分组调度器支持任意流量类别层次结构，则仅针对最底层的流量类别发送该信息，该最底层的流量类别具有实际连接作为其子元素。这样的虚拟分组的大小可以是自上次广播以来的时间段中排队至该流量类别的字节数。每个分组调度器实例可以对于在此期间具有排队的流量的每个流量类别广播该信息。

接收广播信息的其他分组调度器实例将接收到的虚拟分组提供给与虚拟分组所标识的流量类别对应的虚拟连接(例如，可以为每个流量类别创建一个虚拟连接)。这些虚拟分组以与真实分组类似的方式放入队列中，并且即使在队列已达到或超过最大队列大小的情况下也会添加到队列中。当虚拟分组被分组调度器调度时，它们被丢弃并且不用于实际传输。相应地，虚拟分组同步所有分组调度器实例中的分组调度信息，并在多个分组调度器实例之间保持唯一的分组调度层次结构。由于广播虚拟分组的延迟，在很多实现中，分组调度器实例不一定具有完全相同的分组调度器信息，但是它们的状态可足够接近以对于流量调节和优先级排序保持非常低的误差容限。

分布式分组调度可用于分组处理和分组调度功能驻留在同一个二进制文件(守护进程、驱动程序或其他可执行代码)或分开的二进制文件中的情况。通过使用不同形式的进程间通信(IPC)，分布式分组调度可以由驻留在不同盒子(集群成员或负载均衡对等体)上的分组调度器使用。