CN100484046C - 软抢占反馈 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的系统和方法用于抢占流量工程LSP，以使得能够沿着新LSP的路径以协调方式执行抢占判决并使对被抢占的LSP的新路径的计算可以利用新的不可用链路的知识。抢占机制的效率被大大提高，并且不合需要的不同类抢占判决的影响得到限制。还可以大大减少信令量。在一种实现方式中，这些优点是通过采用上游抢占反馈机制来实现的，所述上游抢占反馈机制使用递增定时器来延迟抢占判决，直到可获得反馈为止。

Description

软抢占反馈
技术领域
本发明涉及数据联网，更具体而言，在某些实施例中，本发明涉及用于抢占较低优先级流量的系统和方法。
背景技术
MPLS(多协议标签交换)流量工程已被开发，用于满足诸如有保障可用带宽(guaranteed available bandwidth)之类的数据联网需求。MPLS流量工程采用现代标签交换技术来建立通过标签交换路由器(LSR)的IP网络的有保障带宽端对端隧道。这些隧道是一种标签交换路径(LSP)，因此一般被称为MPLS流量工程LSP。
MPLS流量工程LSP穿过一系列节点和使节点互连的链路。为了维持带宽保障，任意给定链路只能容纳其聚集带宽小于或等于该链路的宣告容量的MPLS流量工程LSP。为了更好地管理可用带宽，MPLS流量工程LSP可例如基于它们的流量类型被分配优先级等级。例如，可能存在8个优先级等级，其中语音流量被赋予相对较高的优先级等级。优先级等级也可以基于客户的服务等级协定(SLA)来确定。也可基于LSP尺寸来分配优先级以提高发现路径的可能性。
新流量工程LSP是经由来自所建议的LSP头端(head-end)的信令来建立的。沿着所建议的LSP路径的节点将基于链路上到下一节点的可用带宽来判断是否准许或接受所建议的LSP。但是，情况可能是这样的，虽然不存在足够未用带宽来容纳新LSP，但是某些当前配置的流量具有比新LSP更低的优先级。
在这些情况下，现有实现方式默认地提供硬抢占。缺乏足够带宽来容纳新的更高优先级流量工程LSP的节点简单地拆除一个或多个较低优先级LSP以腾出足够带宽。在被抢占的LSP上的流量被打断，直到它们在其头端被重路由为止。软抢占算法也已被开发，其中在抢占节点拆除被抢占的LSP之前以信令通知头端。虽然在软抢占情况下可能暂时超过带宽限制，但是现在有时间让头端在流量被打断前重路由被抢占的LSP。
现有的抢占技术有缺陷。考虑到较低优先级LSP的抢占可能发生在沿着所建议的新LSP的路径的多个节点处。作为抢占候选者的某些较低优先级LSP可能沿着这样的路径，这些路径在多于一个节点处与抢占LSP的路径重叠。但是，每个抢占节点独立地确定哪些较低优先级LSP将被抢占。但是，在不同抢占节点处的抢占算法及其输入可能有所不同，从而导致不一致的选择。由于每个抢占节点无法获知其他抢占节点的选择，因此可能有比需求更多的带宽被抢占。而且，由于有比需求更多的被抢占LSP需要重路由，因此存在过分的信令负担。
抢占过程的分散而无协调的本质带来另一困难。沿着所建议的LSP的路径的多个节点可能抢占同一较低优先级LSP。但是，该较低优先级LSP的头端可能响应于最早的抢占指示来开始其重路由。因此新路径的计算将不会考虑到实际上沿着旧路径的多个节点现在都不可用，而不仅是最早报告抢占的那个节点不可用。然后，头端可能无意中使路径重路由通过拥塞的节点，从而导致所建议的重路由被拒绝，还导致需要麻烦的信令来实现成功的重路由。
因此需要能够解决上述当前MPLS流量工程抢占技术的缺陷的系统和方法。
发明内容
本发明的实施例提供了这样的系统和方法，其用于抢占流量工程LSP，以使得能够沿着新LSP的路径以协调方式执行抢占判决并使对被抢占的LSP的新路径的计算可以利用关于新的不可用链路的知识。抢占机制的有效性被大大提高，并且不合需要的不同类抢占判决的影响得到限制。还可以大大减少信令量。在一种实现方式中，这些优点是通过采用上游抢占反馈机制来实现的，所述上游抢占反馈机制使用递增定时器来延迟抢占判决，直到可获得反馈为止。
本发明的一个方面提供了一种用于操作标签交换网络中的节点的方法。该方法包括：接收对建立通过所述节点的所建议的标签交换路径的请求；确定所述所建议的标签交换路径的带宽需求当前无法满足；在接收到所述请求之后并在一定时间段超时之前，接收来自沿所述所建议的标签交换路径的一个或多个下游节点的信息，该信息标识了下游已被抢占的一个或多个当前配置的标签交换路径；以及在所述时间段超时之后，从当前配置的标签交换路径中选择一个或多个将被抢占的标签交换路径，其中对所述一个或多个将被抢占的标签交换路径的所述选择至少基于所述接收到的信息。
通过参考说明书的其余部分以及附图，可以进一步理解本发明的本质和优点。
附图说明
图1示出根据本发明一个实施例的代表性抢占情形。
图2是根据本发明一个实施例描述抢占一个或多个当前配置的LSP以为所建议的LSP腾出空间的步骤的流程图。
图3示出在实现本发明的实施例时有用的网络设备。
具体实施方式
本发明将参考代表性网络环境来描述并采用网络协议的某种组合来通过网络转发数据。链路可以使用任何类型的物理介质来实现，例如光介质、无线介质、双绞线等等。链路也可以是考虑到操作性联网协议向所连接的节点提供邻接属性的逻辑连接。
在一个实施例中，这种网络的节点以由各种协议指定的方式来交互操作，所述协议例如包括TCP/IP和由以下文献定义的协议：
E.Rosen等人的“Muitiprotocol Label Switching Architecture”，RFC3031，Internet Engineering Task Force，2001年1月。
Braden等人的“Resorece ReserVation Protocol(RSVP)-Version 1Functional Specification”，RFC 2205，Internet Engineering Task Force，1997年9月。
Awduche等人的“Requirements for Traffic Engineering OverMPLS”，RFC 2702，Internet Engineering Task Force，1999年9月。
Berger等人的“Generalized MPLS Signaling-RSVP-TE Extensions”，RFC 3473，Internet Engineering Task Force，2003年1月。
Le Faucheur等人的“Requirements for Support of Diff-Serv-AwareMPLS Traffic Engineering”，RFC 3564，Internet Engineering Task Force，2003年7月。
Awduche等人的“RSVP-TE：Extensions to RSVP for LSP Tunnels”，RFC 3209，Internet Engineering Task Force，2001年12月。
Pan等人的“Fast Reroute Extensions to RSVP-TE for LSP Tunnels”，Internet Draft，Internet Engineering Task Force，2003年12月到期。
Meyer等人的“MPLS Traffic Engineering Soft Preemption”，InternetDraft，Internet Engineering Task Force，2003年2月。
Vasseur等人的“Defintion of an RRO node-ID subobject”，InternetDraft，Internet Engineering Task Force，2003年5月。
上述协议文献的内容全部在这里通过参考被整体并入以用于所有目的。本领域公知的其他合适的协议也可以由该示例性网络的节点来实现。
在一个实施例中，该示例性网络中的节点是实现了多协议标签交换(MPLS)并作为标签交换路由器(LSR)工作的IP路由器。在一种简单的MPLS情形中，在网络的入口处，在将每个传入的分组转发到下一跳节点之前，基于其转发等价类给该分组分配标签。在每个中间节点处，通过使用在传入的分组中找到的标签作为参考查找包括该信息的标签转发表来确定转发选择和新的替换标签。在网络出口(或网络出口前一跳)处，基于传入的标签来执行转发判决(但是，可选地，当分组被发送到下一跳时可能不包括标签)。
以这种方式穿越网络的分组所采用的路径被预先配置并被称为标签交换路径(LSP)。LSP的建立需要计算路径、沿该路径发送信令以及沿该路径修改转发表。
MPLS流量工程建立带宽有保障的LSP。因此每个MPLS流量工程LSP都有带宽需求。在MPLS流量工程LSP的每个链路上预留足够带宽以确保带宽保障能够满足。在链路上为一个LSP预留的带宽不可用于其他LSP，除非是在某些环境下。在链路上预留的总带宽应该不超过链路的宣告容量。
流量工程LSP可能依赖于它们服务的流量类型而具有不同的优先级。在由上述RFC 3209定义的方案中，存在八个优先级等级0-7。每个LSP具有设置优先级和保持优先级。设置优先级被用于判断一个给定LSP是否可以抢占另一LSP。而保持优先级被用于判断一个给定LSP是否可被另一LSP所抢占。
当通过给定节点建议新LSP并且在从该节点外出的链路上不存在足够带宽时，通过抢占其他流量或许仍旧可以容纳所建议的LSP。图1示出可用于图示本发明实施例的一种简单的抢占情形。网络片断被示出并包括六个节点：头端节点102、四个中间节点104、106、108和110以及目的地节点112。在图1的情形中，头端102和中间节点104之间的链路具有110个单位的带宽，而中间节点104和中间节点106之间的链路也是如此。从中间节点106到目的地节点112之间的链路都具有80个单位的带宽。
在此示例中，当前配置了三条从头端节点102通过4个中间节点而到达目的地节点112的LSP。其中LSP A带宽为30个单位并且优先级等级为3，LSP B带宽为20个单位并且优先级等级为4，而LSP C带宽为10个单位并且优先级等级为5。因此可以看出，在中间节点106和目的地节点112之间的带宽被完全占用，而在头端102和中间节点106之间剩余某些带宽。本发明将利用一个示例示出，该示例中建议建立一个新的LSPD。
所建议的LSP D具有50个单位的带宽并且优先级等级为2，并且将包括与当前配置的三个LSP相同的节点。头端节点102和中间节点104可以自己容纳该新LSP而无需替换其他流量，这是因为它们的外出链路具有足够的剩余带宽。但是，中间节点106、108和110在外出链路上不具有足够带宽，因此将不得不抢占较低优先级流量以容纳所建议的新的LSP。
图2是描述根据本发明一个实施例抢占较低优先级流量的步骤的流程图。图2将从图1示例中的中间节点108的操作的角度来描述。在步骤202，中间节点108接收请求以建立LSP D。该请求通常以RSVP PATH消息的形式到达，所述RSVP PATH消息的内容由RFC 3209指定。PATH消息经所建议的路由向下游流动。该请求指定所需带宽。
中间节点108当前在其外出链路上向中间节点110运载总共60个单位的流量，并且现在被要求容纳另外50个带宽单位。由于该外出链路上的容量仅为80，因此将不得不抢占其他流量的30个带宽单位以容纳新的LSP。由于新建议的LSP D的优先级等级为2，其高于当前配置的任意LSP的优先级，因此抢占其他流量是可能的。
在步骤204，中间节点108朝着接受和建立所建议的LSP的头端102发送响应上行流。所述响应采取RSVP RESV消息的形式，该消息包括将被在先的中间节点106用于转发用于新LSP的流量的标签。RESV消息内容由RFC 3209指定。将意识到，即使用于容纳新LSP的带宽由于尚未发生抢占而还不可用，也可利用该新LSP来传送信令。这样作是为了避免新LSP的信令延迟。
在步骤206，初始化并启动定时器以限定这样的一段时间，在该段时间中，中间节点108可获知沿所建议的LSP下游所执行的抢占判决。定时器值被设置为与在去往所建议的LSP目的地的途中的跳数成比例。这里在目的地节点112和中间节点108之间有两跳。该跳数可以通过分析建立所建议的LSP的PATH消息中的RRO(记录路由)节点id子对象的数目来估计。节点id子对象在以上引用的题为“Definition of an RRO node-IDsubobject”因特网草案中有所描述。可替换地，跳数可以基于在PATH消息中找到的目的地节点112的IP地址的知识和将在由本地操作的内部网关协议(IGP)维护的数据库中找到的网络拓扑知识来确定。用以乘以跳数的时间间隔可以根据经验来确定。
在步骤208，当定时器向下计数时，中间节点108接收标识哪些LSP已被下游节点抢占的信息。在该特定简单示例中，唯一的下游节点是中间节点110。信息被包括在流向上游的RSVP RESV消息中。具体而言，包括在这种RESV消息中的是标识被抢占的LSP的RRO子对象。在该RRO子对象中，存在由本发明提供的抢占未决标志。该标志被设置为指示LSP的抢占。朝着头端102流向上游的单个RESV消息可以积累多个RRO子对象，这些RRO子对象给出针对多个中间节点的抢占信息。
在步骤210，在步骤206处设置的定时器超时。现在中间节点108可以判断哪个或哪些较低优先级的LSP将被抢占以为所建议的LSP D腾出空间。一种可能的抢占算法是这样的：从当前配置的优先级最低的LSP开始，选择该LSP用于抢占，并且按优先级的顺序沿当前配置的LSP的列表继续向上，直到积累了足够带宽为止。在本示例中，这将导致选择LSP B和LSP C用于抢占。另一种可能的抢占选择算法选择最少数目的较低优先级LSP用于抢占。这将导致选择LSP A用于抢占。这些算法仅仅是可能的抢占选择算法的两个示例。
如果不应用本发明，则中间节点106、108和110可能由于使用不同算法而作出不同选择。这可能是由于节点装备是由不同供应商提供的。在更复杂的示例中，存在多个LSP路由，其中不同的抢占选择由于对将被抢占的较低优先级LSP的选择有所不同。
但是，根据本发明，中间节点108考虑了下游节点的抢占判决。在该简单示例中，只有两种可能的抢占判决。中间节点108可以选择抢占LSPA或LSP B和LSP C的组合。根据本发明的实施例，无论本地操作的选择算法是怎样的，中间节点108都作出与中间节点110相同的选择。然后，如果必须抢占更多LSP来容纳所建议的LSP，则中间节点就触发其本地操作的抢占算法。
将意识到，在有更多下游中间节点并且这些节点间LSP配置差异更大的情况下，存在更多更复杂的抢占情况。根据本发明的实施例，给定的节点可能在作出其抢占判决时考虑下游节点的选择，以使被抢占的流量最小化。例如。正在进行抢占的节点首先选择抢占使用受影响的链路并且已被下游节点抢占的所有LSP。然后，在本地操作的抢占选择算法收获任意剩余的所需带宽。
在步骤212，中间节点108将其抢占选择通知头端102。中间节点108通过采用标识任意被抢占的LSP的一个或多个RRO子对象来通知。RRO被包括在向上游发送的RESV消息中。前述抢占标志被设置。指示中间节点108的抢占判决的RRO可被包括在向上游传播的RESV消息中，该消息沿途积累了中间节点的抢占判决。
一旦头端102接收到抢占信息，它就尝试重路由被抢占的LSP。头端102在计算新路径之前，从其路由拓扑数据库中删除抢占链路。因为新路径将不会尝试使用已经拥塞的链路，因此这大大增加了新路径将被接受的可能性。
然后将发现，本发明的实施例能够协调分散的抢占判决。这减少了需要被抢占以容纳具有给定的更高优先级级别的流量的流量的量和/或LSP的数目。由于更少的LSP被抢占，因此与重路由相关联的信令被减少。由于头端知道由于拥塞而抢占一个特定LSP的所有节点，因此重路由的路径将忽略这些链路并且不太可能被再次拒绝和重路由，从而在信令方面更加经济。
图3示出可被用于实现例如图1中的任意节点和/或执行图2中的任意步骤的网络设备300。在一个实施例中，网络设备300是可被实现在硬件、软件或其任意组合中的可编程机器。处理器302执行存储在程序存储器304中的代码。程序存储器304是计算机可读介质的一个示例。程序存储器304可以是易失性存储器。另一种形式的用于存储同样代码的计算机可读介质是某种类型的非易失性存储设备，例如软盘、CD-ROM、DVD-ROM、硬盘、闪存等等。在网络上运载代码的载波是计算机可读介质的另一示例。
网络设备300经由多个线路卡306与物理介质相接口。线路卡306可以包含以太网接口、DSL接口、千兆比特以太网接口、10千兆比特以太网接口、SONET接口等等。当分组被网络设备300接收、处理和转发时，它们可以被存储在分组存储器308中。网络设备300实现了上述所有网络协议及其扩展以及由本发明提供的数据联网特征。
在一种实现方式中，诸如上述LSP准入和抢占操作之类的控制平面操作受控于处理器302并由处理器302以信令控制，而转发表在线路卡306上维护。但是本发明并不局限于分布式体系结构。分组转发操作可能部分或全部发生在线路卡306之一内，或者被划分到某个特定分组经历的入口和出口线路卡中。为了实现根据本发明的功能，线路卡306可以包含与以上结合网络设备整体论述的处理和存储器资源相类似的处理和存储器资源。
将会理解，这里描述的示例和实施例仅仅出于举例说明的目的，并且据此将向本领域技术人员建议各种修改和改变，这些修改和改变将被包括在该申请的精神和范围内并被包括在所附权利要求的范围及其等同物的全部范围内。

Claims (10)

1.一种用于操作标签交换网络中的节点的方法，所述方法包括：
接收对建立通过所述节点的所建议的标签交换路径的请求；
确定所述所建议的标签交换路径的带宽需求当前无法满足；
在接收到所述请求之后并在一定时间段超时之前，接收来自沿所述所建议的标签交换路径的一个或多个下游节点的信息，该信息标识了下游已被抢占的一个或多个当前配置的标签交换路径；以及
在所述时间段超时之后，从当前配置的标签交换路径中选择一个或多个将被抢占的标签交换路径，其中对所述一个或多个将被抢占的标签交换路径的所述选择至少基于所述接收到的信息。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
响应于所述节点和所述所建议的标签交换路径的目的地之间的跳数来确定所述时间段。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：
在所述时间段超时之前发送指示所述所建议的标签交换路径已被接受的消息。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述选择偏好下游已被抢占的所述当前配置的标签交换路径的本地抢占。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述被选择用于抢占的一个或多个标签交换路径具有比所述所建议的标签交换路径更低的优先级。
6.一种用于操作标签交换网络中的节点的装置，所述装置包括：
用于接收对建立通过所述节点的所建议的标签交换路径的请求的装置；
用于确定所述所建议的标签交换路径的带宽需求当前无法满足的装置；
用于在接收到所述请求之后并在一定时间段超时之前，接收来自沿所述所建议的标签交换路径的一个或多个下游节点的信息的装置，该信息标识了下游已被抢占的一个或多个当前配置的标签交换路径；以及
用于在所述时间段超时之后，从当前配置的标签交换路径中选择一个或多个将被抢占的标签交换路径的装置，其中对所述一个或多个将被抢占的标签交换路径的所述选择至少基于所述接收到的信息。
7.如权利要求6所述的装置，还包括：
用于响应于所述节点和所述所建议的标签交换路径的目的地之间的跳数来确定所述时间段的装置。
8.如权利要求6所述的装置，还包括：
用于在所述时间段超时之前发送指示所述所建议的标签交换路径已被接受的消息的装置。
9.如权利要求6所述的装置，其中所述用于选择的装置偏好下游已被抢占的所述当前配置的标签交换路径的本地抢占。
10.如权利要求6所述的装置，其中所述被选择用于抢占的一个或多个标签交换路径具有比所述所建议的标签交换路径更低的优先级。
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