專利名稱：一種分組公平調(diào)度方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，尤其涉及IP(Internet Protocol，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)、ATM(Asynchronous Time division multiplexing，異步傳輸模式)等分組網(wǎng)絡(luò)通信中的分組公平調(diào)度的方法、分組公平調(diào)度器及數(shù)據(jù)通信設(shè)備。
背景技術(shù)：
為了在分組網(wǎng)絡(luò)，如IP、ATM中提供QoS(Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量)保證服務(wù)，必須在分組網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如ATM交換機(jī)、IP路由器中采取適當(dāng)?shù)姆纸M公平調(diào)度器進(jìn)行分組公平排隊(duì)調(diào)度，以保證網(wǎng)絡(luò)的QoS性能。
QoS業(yè)務(wù)參數(shù)包括分組時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)、丟失率以及吞吐率等，不同的業(yè)務(wù)要求不同的QoS參數(shù)。分組在網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)延可以分為固定時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延，排隊(duì)時(shí)延主要是確定不同隊(duì)列的服務(wù)順序，是可變的，PFQ(Packet Fair Queue，分組公平調(diào)度)算法就是研究怎樣對(duì)不同的業(yè)務(wù)的分組進(jìn)行排隊(duì)以滿足業(yè)務(wù)在時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)以及吞吐速率方面的要求。
PFQ算法是目前較成熟的調(diào)度算法，從90年代提出以來(lái)，發(fā)展至今，已經(jīng)形成了一套完整的體系，其基本原理是根據(jù)連接的預(yù)約帶寬，為連接的分組計(jì)算一個(gè)時(shí)標(biāo)(timestamp)，這個(gè)時(shí)標(biāo)代表了理論上分組應(yīng)該被發(fā)送的時(shí)間，通過(guò)對(duì)分組時(shí)標(biāo)的比較，確定分組的發(fā)送順序。比較著名的PFQ類算法包括WFQ(Weighted Fair Queueing，加權(quán)公平排隊(duì))、WF2Q(Worst-case Fair WeightedFair Queueing，最壞情況加權(quán)公平排隊(duì))、WF2Q+(Worst-Case Fair Weighted FairQueuing Plus，加強(qiáng)最壞情況加權(quán)公平排隊(duì))、VC(Virtual Clock，虛擬時(shí)鐘)、shVC(Shaped Virtual Clock，成形虛擬時(shí)鐘)、SCFQ(Self-Clocked Fair QueueScheduling，自時(shí)鐘公平隊(duì)列調(diào)度)等。
為了提供良好的QoS服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要支持多級(jí)調(diào)度，來(lái)滿足網(wǎng)絡(luò)中不同的復(fù)雜業(yè)務(wù)流量類型對(duì)QoS的不同需求，根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求的需要，各級(jí)調(diào)度可能采用不同的PFQ類算法。
一個(gè)典型的PFQ算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括以下幾個(gè)主要步驟1、各信元/連接(Session)的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)(FinishTimestamp)、虛擬起始時(shí)標(biāo)(StartTimestamp)的計(jì)算及存儲(chǔ)；2、按一定的準(zhǔn)則進(jìn)行時(shí)標(biāo)比較；3、按時(shí)標(biāo)比較的結(jié)果選取信元調(diào)度出隊(duì)；4、更新系統(tǒng)勢(shì)(Potential)和虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)，重新進(jìn)行下一輪的調(diào)度。
PFQ類算法實(shí)現(xiàn)的主要難點(diǎn)在于大型網(wǎng)絡(luò)中存在的連接數(shù)、信元數(shù)非常巨大，如果按照每條連接、每個(gè)信元保存一個(gè)時(shí)標(biāo)(一般需要用16-bit以上來(lái)表示)來(lái)實(shí)現(xiàn)，則時(shí)標(biāo)存儲(chǔ)、時(shí)標(biāo)比較是一個(gè)非常巨大的實(shí)現(xiàn)瓶頸，有非常大的存儲(chǔ)、計(jì)算開銷，而導(dǎo)致無(wú)法實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。
針對(duì)上述問(wèn)題已經(jīng)有了很多優(yōu)化方案，如按速率分組(per-rate-grouping)劃分速率等級(jí)，只為每條連接保留時(shí)標(biāo)，降低了存儲(chǔ)空間，只比較每個(gè)組(group)的時(shí)標(biāo)，降低了計(jì)算開銷。更進(jìn)一步可以用1-bit來(lái)代表各個(gè)連接的時(shí)標(biāo)，進(jìn)一步降低了用于存儲(chǔ)每連接時(shí)標(biāo)的存儲(chǔ)空間，而調(diào)度的公平性不變，顯著地降低了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，從而使得同時(shí)進(jìn)行幾百K的流公平調(diào)度硬件實(shí)現(xiàn)成為可能。
圖1示出了現(xiàn)有的分組公平調(diào)度過(guò)程，步驟S101中，在當(dāng)前調(diào)度接收到上一級(jí)調(diào)度輸出的信元后，要執(zhí)行步驟S102更新該信元所在的連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)，在步驟S103中實(shí)時(shí)比較系統(tǒng)勢(shì)與各個(gè)虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的相互關(guān)系，然后進(jìn)行系統(tǒng)勢(shì)更新或者對(duì)長(zhǎng)期不活躍(idle)的連接的虛擬起始時(shí)標(biāo)、虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)進(jìn)行更新，避免出現(xiàn)連接長(zhǎng)期不活躍時(shí)，即虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)長(zhǎng)期停止更新，出現(xiàn)的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)“回卷”現(xiàn)象，這樣就難以單純從時(shí)標(biāo)的大小來(lái)判斷連接中信元到達(dá)的先后順序而做出正確的調(diào)度判決。然后執(zhí)行步驟S104選取具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接，在步驟S105中將系統(tǒng)勢(shì)進(jìn)行更新，執(zhí)行步驟S106將該具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接的信元調(diào)度出隊(duì)，在該連接的信元調(diào)度出隊(duì)后執(zhí)行步驟S107更新該連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)，然后繼續(xù)上述步驟進(jìn)行下一輪調(diào)度。
綜上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)每條連接被調(diào)度一次都需要進(jìn)行時(shí)標(biāo)更新，計(jì)算量較大；同時(shí)，調(diào)度器是對(duì)可能包含無(wú)限多或數(shù)量很大(比如大于64K)的信元(連接)的流進(jìn)行調(diào)度，時(shí)標(biāo)處理較為復(fù)雜。從而導(dǎo)致分組調(diào)度效率低，不便于硬件化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的分組公平調(diào)度過(guò)程中連接的時(shí)標(biāo)更新計(jì)算量較大，時(shí)標(biāo)處理較為復(fù)雜，從而導(dǎo)致分組調(diào)度效率低，不便于硬件化的問(wèn)題。
為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種分組公平調(diào)度方法，當(dāng)前調(diào)度接收前一級(jí)調(diào)度的輸出結(jié)果，選擇具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接的信元調(diào)度出隊(duì)，所述連接具有一個(gè)虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)，當(dāng)所述前一級(jí)調(diào)度的輸出結(jié)果為新入隊(duì)信元時(shí)，所述當(dāng)前調(diào)度更新所述新入隊(duì)信元所在連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)；在所述具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接的信元調(diào)度出隊(duì)后，所述當(dāng)前調(diào)度取消對(duì)所述信元出隊(duì)后的連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的更新。
在所述當(dāng)前調(diào)度更新所述新入隊(duì)信元所在連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)后，如判斷所述虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)小于系統(tǒng)勢(shì)，則刷新所述虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)至系統(tǒng)勢(shì)。
所述新入隊(duì)信元為所述前一級(jí)調(diào)度再次輸出的信元，如果a)在上一個(gè)信元調(diào)度周期，所述前一級(jí)調(diào)度輸出的信元已經(jīng)被最終調(diào)度出隊(duì)，或者，b)在上一個(gè)信元調(diào)度周期，前一級(jí)調(diào)度的輸出為空。
所述當(dāng)前調(diào)度位于分組公平調(diào)度的第n級(jí)，其中n＞1，為分組公平調(diào)度的調(diào)度級(jí)數(shù)。
為了更好地實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種分組公平調(diào)度器，至少包括第一調(diào)度器，用于將調(diào)度出隊(duì)的信元傳輸給第二調(diào)度器；第二調(diào)度器，用于接收所述第一調(diào)度器的輸出結(jié)果，將具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接的信元調(diào)度出隊(duì)，其特征在于，所述第二調(diào)度器接收到第一調(diào)度器輸出的新入隊(duì)信元時(shí)，更新所述新入隊(duì)信元所在連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)，并在所述具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接的信元調(diào)度出隊(duì)后，取消對(duì)所述信元出隊(duì)后的連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的更新。
所述第二公平調(diào)度器在更新所述新入隊(duì)信元所在連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)后，如判斷所述虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)小于系統(tǒng)的系統(tǒng)勢(shì)，則刷新所述虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)至系統(tǒng)勢(shì)。
所述新入隊(duì)信元為所述第一公平調(diào)度器再次輸出的信元，如果a)在上一個(gè)信元調(diào)度周期，所述第一公平調(diào)度器輸出的信元已經(jīng)被最終調(diào)度出隊(duì)，或者，b)在上一個(gè)信元調(diào)度周期，所述第一公平調(diào)度器的輸出為空。
所述第二公平調(diào)度器位于所述分組公平調(diào)度器的第n級(jí)，其中n＞1，為所述分組公平調(diào)度器的調(diào)度級(jí)數(shù)。
為了更好地實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種數(shù)據(jù)通信設(shè)備，至少包括流量管理器，所述流量管理器至少包括分組公平調(diào)度器，所述分組公平調(diào)度器至少包括第一調(diào)度器，用于將調(diào)度出隊(duì)的信元傳輸給第二調(diào)度器；第二調(diào)度器，用于接收所述第一調(diào)度器的輸出結(jié)果，將具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接的信元調(diào)度出隊(duì)；所述第二調(diào)度器接收到第一調(diào)度器輸出的新入隊(duì)信元時(shí)，更新所述新入隊(duì)信元所在連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)，并在所述具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接的信元調(diào)度出隊(duì)后，取消對(duì)所述信元出隊(duì)后的連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的更新。
所述第二公平調(diào)度器在更新所述新入隊(duì)信元所在連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)后，如判斷所述虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)小于系統(tǒng)的系統(tǒng)勢(shì)，則刷新所述虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)至系統(tǒng)勢(shì)。
所述新入隊(duì)信元為所述第一公平調(diào)度器再次輸出的信元，如果a)在上一個(gè)信元調(diào)度周期，所述第一公平調(diào)度器輸出的信元已經(jīng)被最終調(diào)度出隊(duì)，或者，b)在上一個(gè)信元調(diào)度周期，所述第一公平調(diào)度器的輸出為空。
所述第二公平調(diào)度器位于所述分組公平調(diào)度器的第n級(jí)，其中n＞1，為所述分組公平調(diào)度器的調(diào)度級(jí)數(shù)。
通過(guò)本發(fā)明可以顯著地減少計(jì)算量，簡(jiǎn)化時(shí)標(biāo)更新操作，既能保持公平調(diào)度器的原始理論公平性，又能簡(jiǎn)化公平調(diào)度器的實(shí)現(xiàn)，利用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的分組公平調(diào)度器與現(xiàn)有的分組公平調(diào)度器在調(diào)度的精確度方面保持一致，但實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易硬件化。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中分組公平調(diào)度方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖2是本發(fā)明提供的分組公平調(diào)度方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖3是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的分組公平調(diào)度器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是數(shù)據(jù)交換芯片的通用邏輯結(jié)構(gòu)圖；圖5是流量管理器的通用原理圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明應(yīng)用于分組公平調(diào)度器的第n級(jí)(n＞1)，當(dāng)前調(diào)度將前一級(jí)調(diào)度的調(diào)度結(jié)果視為一個(gè)連接，每個(gè)連接只包含一個(gè)信元，分組公平調(diào)度器維護(hù)有每個(gè)連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)，將理論上無(wú)限長(zhǎng)的連接視作為只包含一個(gè)信元的隊(duì)列，大大簡(jiǎn)化調(diào)度時(shí)的時(shí)標(biāo)計(jì)算和選取工作。
對(duì)于當(dāng)前調(diào)度，在以下兩種情況下才進(jìn)行虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的更新(1)新入隊(duì)信元入隊(duì)時(shí)在本發(fā)明中，如果在上一個(gè)信元調(diào)度周期，前一級(jí)調(diào)度輸出的信元已經(jīng)被最終調(diào)度出隊(duì)或者在上一個(gè)信元調(diào)度周期，前一級(jí)公平調(diào)度器輸出為空，則前一級(jí)調(diào)度再次輸出的信元被認(rèn)為是一個(gè)新入隊(duì)信元(New Enqueue，或者NewBacklog)，則該新入隊(duì)信元所對(duì)應(yīng)的連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)被更新。
(2)當(dāng)連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)小于系統(tǒng)勢(shì)時(shí)如果出現(xiàn)虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)小于系統(tǒng)勢(shì)的情況，則說(shuō)明該連接長(zhǎng)時(shí)間處于不活躍狀態(tài)，而使虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)和系統(tǒng)勢(shì)的比較失去參考意義，此時(shí)如果該連接有信元入隊(duì)，則該連接的虛擬起始時(shí)標(biāo)必然為系統(tǒng)勢(shì)。當(dāng)發(fā)生有連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)小于系統(tǒng)勢(shì)時(shí)，統(tǒng)一把連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)刷新至系統(tǒng)勢(shì)，即保證系統(tǒng)中所有連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)總是不小于系統(tǒng)勢(shì)，從而避免了復(fù)雜的系統(tǒng)勢(shì)處理過(guò)程，而且省去計(jì)算連接的起始時(shí)標(biāo)。
由此可見，在本發(fā)明中，對(duì)于當(dāng)前調(diào)度，如果沒(méi)有接收到前一級(jí)調(diào)度輸出結(jié)果，也根據(jù)系統(tǒng)勢(shì)來(lái)更新當(dāng)前連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)，保證當(dāng)前連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)總是大于等于系統(tǒng)勢(shì)，可以避免出現(xiàn)連接長(zhǎng)期不活躍情況下出現(xiàn)的時(shí)標(biāo)“回卷”現(xiàn)象，而且可以不用計(jì)算連接的虛擬起始時(shí)標(biāo)。
同時(shí)，由于當(dāng)前調(diào)度看作每個(gè)連接只包含一個(gè)信元，則每一次信元調(diào)度出隊(duì)后都認(rèn)為該連接為空了，則調(diào)度結(jié)束后不進(jìn)行虛擬結(jié)束時(shí)間的更新，這樣相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的做法在信元出隊(duì)后需對(duì)該信元所在的原連接進(jìn)行時(shí)標(biāo)更新減少了一次時(shí)標(biāo)更新操作，在連接數(shù)很多的時(shí)候可以節(jié)約較大的計(jì)算量。
圖2示出了本發(fā)明提供的分組公平調(diào)度方法的實(shí)現(xiàn)流程，步驟S101中，當(dāng)前調(diào)度接收到前一級(jí)調(diào)度的輸出結(jié)果，在步驟S201中，當(dāng)前調(diào)度判斷接收到的前一級(jí)調(diào)度的輸出結(jié)果是否是新入隊(duì)信元，如果是新入隊(duì)信元，則執(zhí)行步驟S102更新該信元所在連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)。如果該信元不是新入隊(duì)信元，則直接執(zhí)行步驟S105～107選擇具有最小虛擬技術(shù)時(shí)標(biāo)的連接，并將該連接的信元調(diào)度出隊(duì)。
在步驟S202中，當(dāng)前調(diào)度判斷該連接更新后的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)是否小于系統(tǒng)勢(shì)，在虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)小于系統(tǒng)勢(shì)時(shí)，執(zhí)行步驟S203將該連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)刷新至系統(tǒng)勢(shì)。
執(zhí)行步驟S104～106，把具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接的信元調(diào)度出隊(duì)后，不再更新入隊(duì)信元出隊(duì)后的連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)，進(jìn)行新一輪調(diào)度。
本發(fā)明可以采用芯片實(shí)現(xiàn)，內(nèi)置于如ATM交換機(jī)、IP路由器等數(shù)據(jù)通信設(shè)備中。芯片中包含有分組公平調(diào)度器，支持對(duì)隊(duì)列進(jìn)行多級(jí)分組公平調(diào)度，其中二級(jí)以上的公平調(diào)度器都可以單獨(dú)或者同時(shí)采用本發(fā)明的分組公平調(diào)度方法，實(shí)現(xiàn)隊(duì)列的快速調(diào)度。當(dāng)然，本發(fā)明也可以直接應(yīng)用在如ATM交換機(jī)、IP路由器等數(shù)據(jù)通信設(shè)備中。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖3示出了一種分組公平調(diào)度器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中第一級(jí)調(diào)度分別采用shVC、WFQ、WRR(Weighted Round-Robin，加權(quán)循環(huán))等調(diào)度算法，第二級(jí)調(diào)度采用SCFQ調(diào)度算法，第三級(jí)調(diào)度采用PSCH(Priority Schedule，絕對(duì)優(yōu)先級(jí)調(diào)度)調(diào)度算法。不同優(yōu)先級(jí)的連接按照perVOQ(虛擬輸出端口隊(duì)列)或者per service(服務(wù)等級(jí))方式進(jìn)行排隊(duì)，其中EF代表(Expedited Forwarding，快速轉(zhuǎn)發(fā))，AF代表(Assured Forwarding，保證轉(zhuǎn)發(fā))，DF代表(Default Forwarding，缺省轉(zhuǎn)發(fā))在Differ Server(區(qū)分服務(wù))中具有不同的服務(wù)優(yōu)先級(jí)。EF1 Q、AF1 Q[]代表對(duì)應(yīng)不同目的端口的各自優(yōu)先級(jí)的單播隊(duì)列，MQ代表多播隊(duì)列。
以下以公平調(diào)度器位于分組公平調(diào)度器的第二級(jí)，調(diào)度算法采用SCFQ算法來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，如果公平調(diào)度器是位于其它級(jí)的調(diào)度(第一級(jí)調(diào)度除外)，調(diào)度算法可以采用其它種類的PFQ算法，結(jié)論是相同的。
SCFQ公平調(diào)度器的實(shí)現(xiàn)可以描述如下1.時(shí)標(biāo)更新對(duì)SCFQ公平調(diào)度器而言，每一個(gè)第一級(jí)調(diào)度輸出被視為其的一個(gè)連接，每個(gè)連接只包含一個(gè)信元，在SCFQ中維護(hù)有每個(gè)連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)，在新入隊(duì)信元入隊(duì)更新連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)，在判斷連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)小于系統(tǒng)勢(shì)時(shí)，進(jìn)一步將連接的虛擬時(shí)標(biāo)刷新至系統(tǒng)勢(shì)。
2.最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)連接的選取SCFQ公平調(diào)度器視每一個(gè)第一級(jí)公平調(diào)度器的輸出結(jié)果為一個(gè)連接，為其保留虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)，比較并選擇具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接作為調(diào)度出隊(duì)的連接。
3.系統(tǒng)勢(shì)更新對(duì)于SCFQ公平調(diào)度器而言，更新系統(tǒng)勢(shì)為當(dāng)前連接的最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)。
4.信元調(diào)度出隊(duì)當(dāng)把具有最小虛結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接的信元調(diào)度出隊(duì)后，此時(shí)該連接可能實(shí)際仍有信元在等待調(diào)度，在下一個(gè)信元調(diào)度周期將會(huì)進(jìn)行調(diào)度，按照現(xiàn)有的做法應(yīng)該更新該連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)，而在本發(fā)明中由于把整個(gè)連接當(dāng)做是只包含有一個(gè)信元的隊(duì)列，信元出隊(duì)后該連接即為空，不再進(jìn)行虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的更新操作。
圖4示出了利用本發(fā)明的分組公平調(diào)度器的數(shù)據(jù)交換設(shè)備構(gòu)成示意圖，主要的邏輯功能部件包括PE(Protocol Engine，協(xié)議處理引擎)401，主要進(jìn)行各種協(xié)議的識(shí)別和處理，如ATM、IP、MPLS(Multiprotocol Label Switching，多協(xié)議標(biāo)簽交換)等，處理完成的數(shù)據(jù)流送TM進(jìn)行流量處理；TM(Traffic Manager，流量管理器)402，主要用于進(jìn)行復(fù)雜的流量調(diào)度、緩存管理等，本發(fā)明的分組公平調(diào)度器就是在TM402中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，處理完成的數(shù)據(jù)流送交換網(wǎng)交換到其它的端口、線卡(Line Card)、FIC(Fabric Interface Chip，交換網(wǎng)接口芯片)403或者SwitchingFabric(交換網(wǎng)芯片)404等交換網(wǎng)接口以及大容量交換網(wǎng)，進(jìn)行大容量數(shù)據(jù)交換。其中，PE401與TM402之間通過(guò)SPI4.2(System Packet Interface Level 4 Phase2，系統(tǒng)信息包接口)協(xié)議通信，TM402與FIC403之間通過(guò)CSIX(CommonSwitch Interface Consortium，通用交換接口)協(xié)議通信，PE401和TM402是組成線卡的主要功能部件，調(diào)度性能直接決定設(shè)備的性能，尤其在10G以上的高端設(shè)備中，簡(jiǎn)捷、高效的調(diào)度算法對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)性能影響很大。
圖5示出了應(yīng)用于IP數(shù)據(jù)交換的流量管理器的通用原理框圖，包括策略器4011、隊(duì)列管理器4012、調(diào)度器4013、統(tǒng)計(jì)器4014、整形器4015、網(wǎng)絡(luò)處理器(Network Processor，NP)4016、存儲(chǔ)管理器4017、CTR SRAM(Static RAM，靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)4018、Host I/F(主機(jī)接口)4019、隊(duì)列表4020、VoQ(Virtual output Queue，虛擬輸出隊(duì)列)4021以及交換接口(Switch)4022，I/F表示接口(Interface)，BP表示綁定協(xié)議(Bind Protocol)，CTR表示點(diǎn)進(jìn)率(Click Through Rate)，其中策略器4011，通過(guò)智能化地丟棄分組來(lái)防止緩存出現(xiàn)溢出的現(xiàn)象，由此來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)的效率；隊(duì)列管理器4012，負(fù)責(zé)流量隊(duì)列的維護(hù)；調(diào)度器4013，負(fù)責(zé)確定哪一個(gè)非空隊(duì)列可以被用來(lái)傳送下一個(gè)數(shù)據(jù)包，利用本發(fā)明提供的分組公平調(diào)度器進(jìn)行隊(duì)列調(diào)度；統(tǒng)計(jì)器4014，也被稱為“計(jì)量器”，提供信息以說(shuō)明分組的發(fā)送接收是否符合了SLA(Service Level Agreement，服務(wù)水平協(xié)議)的要求；整形器4014，對(duì)分組進(jìn)行延遲處理，提供臨時(shí)的緩存來(lái)確保輸出的流量可以滿足一定的分布要求。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種分組公平調(diào)度方法，當(dāng)前調(diào)度接收前一級(jí)調(diào)度的輸出結(jié)果，選擇具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接的信元調(diào)度出隊(duì)，所述連接具有一個(gè)虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)，其特征在于，當(dāng)所述前一級(jí)調(diào)度的輸出結(jié)果為新入隊(duì)信元時(shí)，所述當(dāng)前調(diào)度更新所述新入隊(duì)信元所在連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)；在所述具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接的信元調(diào)度出隊(duì)后，所述當(dāng)前調(diào)度取消對(duì)所述信元出隊(duì)后的連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的更新。
2.如權(quán)利要求1所述的分組公平調(diào)度方法，其特征在于，在所述當(dāng)前調(diào)度更新所述新入隊(duì)信元所在連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)后，如判斷所述虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)小于系統(tǒng)勢(shì)，則刷新所述虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)至系統(tǒng)勢(shì)。
3.如權(quán)利要求1所述的分組公平調(diào)度方法，其特征在于，所述新入隊(duì)信元為所述前一級(jí)調(diào)度再次輸出的信元，如果a)在上一個(gè)信元調(diào)度周期，所述前一級(jí)調(diào)度輸出的信元已經(jīng)被最終調(diào)度出隊(duì)，或者，b)在上一個(gè)信元調(diào)度周期，前一級(jí)調(diào)度的輸出為空。
4.如權(quán)利要求1所述的分組公平調(diào)度方法，其特征在于，所述當(dāng)前調(diào)度位于分組公平調(diào)度的第n級(jí)，其中n＞1，為分組公平調(diào)度的調(diào)度級(jí)數(shù)。
5.一種分組公平調(diào)度器，至少包括第一調(diào)度器，用于將調(diào)度出隊(duì)的信元傳輸給第二調(diào)度器；第二調(diào)度器，用于接收所述第一調(diào)度器的輸出結(jié)果，將具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接的信元調(diào)度出隊(duì)，其特征在于，所述第二調(diào)度器接收到第一調(diào)度器輸出的新入隊(duì)信元時(shí)，更新所述新入隊(duì)信元所在連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)，并在所述具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接的信元調(diào)度出隊(duì)后，取消對(duì)所述信元出隊(duì)后的連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的更新。
6.如權(quán)利要求5所述的分組公平調(diào)度器，其特征在于，所述第二公平調(diào)度器在更新所述新入隊(duì)信元所在連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)后，如判斷所述虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)小于系統(tǒng)的系統(tǒng)勢(shì)，則刷新所述虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)至系統(tǒng)勢(shì)。
7.如權(quán)利要求5所述的分組公平調(diào)度器，其特征在于，所述新入隊(duì)信元為所述第一公平調(diào)度器再次輸出的信元，如果a)在上一個(gè)信元調(diào)度周期，所述第一公平調(diào)度器輸出的信元已經(jīng)被最終調(diào)度出隊(duì)，或者，b)在上一個(gè)信元調(diào)度周期，所述第一公平調(diào)度器的輸出為空。
8.如權(quán)利要求5所述的分組公平調(diào)度器，其特征在于，所述第二公平調(diào)度器位于所述分組公平調(diào)度器的第n級(jí)，其中n＞1，為所述分組公平調(diào)度器的調(diào)度級(jí)數(shù)。
9.一種數(shù)據(jù)通信設(shè)備，至少包括流量管理器，所述流量管理器至少包括分組公平調(diào)度器，所述分組公平調(diào)度器至少包括第一調(diào)度器，用于將調(diào)度出隊(duì)的信元傳輸給第二調(diào)度器；第二調(diào)度器，用于接收所述第一調(diào)度器的輸出結(jié)果，將具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接的信元調(diào)度出隊(duì)，其特征在于，所述第二調(diào)度器接收到第一調(diào)度器輸出的新入隊(duì)信元時(shí)，更新所述新入隊(duì)信元所在連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)，并在所述具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接的信元調(diào)度出隊(duì)后，取消對(duì)所述信元出隊(duì)后的連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的更新。
10.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)通信設(shè)備，其特征在于，所述第二公平調(diào)度器在更新所述新入隊(duì)信元所在連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)后，如判斷所述虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)小于系統(tǒng)的系統(tǒng)勢(shì)，則刷新所述虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)至系統(tǒng)勢(shì)。
11.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)通信設(shè)備，其特征在于，所述新入隊(duì)信元為所述第一公平調(diào)度器再次輸出的信元，如果a)在上一個(gè)信元調(diào)度周期，所述第一公平調(diào)度器輸出的信元已經(jīng)被最終調(diào)度出隊(duì)，或者，b)在上一個(gè)信元調(diào)度周期，所述第一公平調(diào)度器的輸出為空。
12.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)通信設(shè)備，其特征在于，所述第二公平調(diào)度器位于所述分組公平調(diào)度器的第n級(jí)，其中n＞1，為所述分組公平調(diào)度器的調(diào)度級(jí)數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明適用于數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，提供了一種分組公平調(diào)度方法，當(dāng)前調(diào)度接收前一級(jí)調(diào)度的輸出結(jié)果，選擇具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接的信元調(diào)度出隊(duì)，所述連接具有一個(gè)虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)，當(dāng)所述前一級(jí)調(diào)度的輸出結(jié)果為新入隊(duì)信元時(shí)，所述當(dāng)前調(diào)度更新所述新入隊(duì)信元所在連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)；在所述具有最小虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的連接的信元調(diào)度出隊(duì)后，所述當(dāng)前調(diào)度取消對(duì)所述信元出隊(duì)后的連接的虛擬結(jié)束時(shí)標(biāo)的更新。本發(fā)明簡(jiǎn)化了連接的時(shí)標(biāo)更新操作，可以顯著地減少計(jì)算量，簡(jiǎn)化公平調(diào)度器的實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1845526SQ20051003408
公開日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2005年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月7日
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