專利名稱：對(duì)緩沖器空間受優(yōu)先級(jí)影響的再分配的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種用于對(duì)在多個(gè)端口之間共享的緩沖器空間進(jìn)行再分配的方法和網(wǎng)絡(luò)i殳備。在聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程通信領(lǐng)域中，緩沖器普遍地被用于通信量(traffic)整形 或者通信量工程中。由于數(shù)據(jù)通信量傾向于是突發(fā)式的，所以緩沖器常 常都是強(qiáng)制性地要使用的，目的是為了確保高效的數(shù)據(jù)傳輸?，F(xiàn)代的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)會(huì)顧及對(duì)不同類型的通信量進(jìn)行類型依賴的處 理。例如，與處理傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信量相比，采用不同的方式來處理實(shí)時(shí) 通信量。通常，要用到優(yōu)先級(jí)或者優(yōu)先次序這一概念，目的是為了把不 同類型的通信量相互區(qū)別開來，例如通過引入不同的業(yè)務(wù)(service)級(jí) 別或者業(yè)務(wù)類別來區(qū)別它們。盡管傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信量并不怎么受到延遲 (或者等待時(shí)間)和抖動(dòng)的影響，但是對(duì)于數(shù)據(jù)單元的丟失仍然會(huì)有比 較嚴(yán)格的要求。因此，緩沖仍然要依照通信量類型而加以執(zhí)行。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中(其中各端口必然要在不同類型的通信量之間所共 享)，緩沖器管理器被是用來規(guī)定通信量類型依賴的處理方式。當(dāng)緩沖 器管理器需要為大量的流(源)提供服務(wù)時(shí)，最普遍采用的實(shí)現(xiàn)方式是 基于共享緩沖器體系結(jié)構(gòu)。在此體系結(jié)構(gòu)中，大小有限的緩沖器被在不 同端口和/或流之間動(dòng)態(tài)地共享。在許多具有共享緩沖器體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng) 中，端口帶寬是可變化的，這樣就使緩沖器空間的分配必要要對(duì)端口帶 寬的變化而做出響應(yīng)。圖l給出了一個(gè)例子，在該例子中，緩沖器空間 在兩個(gè)端口 (實(shí)際上，端口的數(shù)目則趨向于相當(dāng)?shù)拇?之間劃分了優(yōu)先 次序。緩沖器大小為BS的緩沖器被在兩個(gè)端口 (端口A和端口B)之 間共享。這兩個(gè)端口的平均通信量傳輸速率分別是Pa和Pb。因此，端 口 A就被分配了 BS* ( Pa/ ( Pa+Pb ))的緩沖器空間，而端口 B就被分 配了 BS* (Pb/ (Pa+Pb))的緩沖器空間。實(shí)際上，緩沖器優(yōu)先次序的 劃分主要是通過依照所分配的緩沖器空間配置一個(gè)每端口的閾值集合 來實(shí)現(xiàn)的。在每個(gè)端口上，所分配的緩沖器空間就被在具有不同優(yōu)先級(jí) 的流之間所共享。當(dāng)端口帶寬要被改變時(shí)，來自共享緩沖器空間池的緩沖器空間就需 要再分配。緩沖器資源的這一再分配可能需要把緩沖器空間的份額降低
到實(shí)際的填充級(jí)別以下，即，目的是為了清空該緩沖器空間的一部分。 按照慣例，在此種情況下，再分配是采用以下的方式而執(zhí)行的。在阻塞 緩沖器的入口之后，占用率是通過清空或者清洗緩沖器空間而得到降低 的。接著，執(zhí)行再分配，然后再次打開該緩沖器。在采用以上方式前進(jìn)到再分配緩沖器空間的過程中，數(shù)據(jù)丟失就發(fā) 生在清洗該緩沖器之時(shí)。數(shù)據(jù)丟失對(duì)傳輸業(yè)務(wù)的影響則依賴于業(yè)務(wù)或者 通信量的類型。當(dāng)受丟失影響的業(yè)務(wù)(通信量類別)需要得到支持時(shí)(這 可能也受到業(yè)務(wù)級(jí)別保證的控制)，動(dòng)態(tài)再分配則常常要被放棄。于是， 人們則訴諸于固定緩沖器再分配，即，共享緩沖器空間在系統(tǒng)初始化就 被分配只此一次。即使端口帶寬發(fā)生了變化，也決不執(zhí)行再分配。固定 緩沖器再分配的主要劣勢在于具有較差的緩沖性能，這是由于端口帶寬 和所分配的緩沖器空間可能不成比例(即，它們相互不對(duì)應(yīng))這一事實(shí) 而引起的。本發(fā)明的目的是提供改進(jìn)的動(dòng)態(tài)緩沖器分配，特別是鑒于當(dāng)前方法 所給出的訓(xùn)誡而提供。本發(fā)明提出以受優(yōu)先級(jí)影響的方式來再分配在多個(gè)端口之間所共 享的緩沖器空間。在共享緩沖器體系結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的每個(gè)端口均分 配有一份緩沖器空間。改變緩沖器空間的優(yōu)先次序(即再分配)可能需 要釋放分配給一個(gè)端口的所占用的緩沖器空間，這樣就可以把此所釋放 的緩沖器空間分配給另一個(gè)端口。依照本發(fā)明，對(duì)緩沖器空間的釋放或 者清空是依照通行量優(yōu)先級(jí)而執(zhí)行的。通信量優(yōu)先級(jí)通常是通過通信量類別來實(shí)現(xiàn)的，在此術(shù)語通信量類 別應(yīng)解釋為對(duì)通信量的優(yōu)先級(jí)的指派。在相關(guān)文獻(xiàn)中所見的其他術(shù)語，諸如優(yōu)先級(jí)類別或者優(yōu)先級(jí)級(jí)別應(yīng)該理解成是等效的或者是更具體 的。當(dāng)使用通信量類別時(shí)，所占用的通信量空間就可以按照優(yōu)先級(jí)類別 的次序從最低優(yōu)先級(jí)類別開始而被清空，由此就把最低優(yōu)先級(jí)指派給了 對(duì)于最不受通信量丟失影響的那個(gè)通信量類別。本發(fā)明考慮到受優(yōu)先級(jí)影響的再分配。優(yōu)先級(jí)類別能夠被從較低向 較高這樣相繼地處理。因此，高優(yōu)先級(jí)通信量僅僅在沒有充足的較低優(yōu) 先級(jí)通信量的情況下才被丟棄，用以解放或者釋放出了緩沖器空間以再 分配。對(duì)于質(zhì)量受到數(shù)據(jù)丟失最大影響的通信量類別而言能夠把通信量 丟失最小化，并且通信量丟失在通過丟棄較低優(yōu)先級(jí)通信量而能夠釋放
充足的緩沖器空間的情況下完全能夠避免發(fā)生。因此，本發(fā)明改進(jìn)了能 夠被提供給高優(yōu)先級(jí)通信量的業(yè)務(wù)質(zhì)量。本發(fā)明能夠適用于數(shù)據(jù)單元(諸如分組、信元、或者幀)-例如IP (網(wǎng)際協(xié)i義)分組、ATM (異步 傳輸模式)信元或者以太網(wǎng)幀被緩沖這樣的所有系統(tǒng)中。能夠采用以下方式來除去來自一個(gè)通信量類別的通信量。首先，把 此優(yōu)先級(jí)類別的入局通信量給阻塞了。然后，把此優(yōu)先級(jí)類別的通信量 給除去，例如借助于提供關(guān)于通信量所存儲(chǔ)在的地址的信息的鏈表來除 去此優(yōu)先級(jí)類別的通信量。此優(yōu)先級(jí)類別的通信量的清空完成在已經(jīng)有 充足的空閑緩沖器空間可用之時(shí)或者在完成此優(yōu)先級(jí)類別的所有通信 量都已經(jīng)被從最初分配給該一個(gè)端口的緩沖器空間的份額中被除去了 之時(shí)。在清空緩沖器空間的過程期間，可用的空閑緩沖器空間的量可以 被監(jiān)視，并且可以被與再分配所需要的空閑緩沖器空間的量相比較。一 旦這一量的空閑緩沖器是可用的，那么就停止對(duì)緩沖器空間的清空，然 后就再分配該空閑緩沖器空間。本發(fā)明還包括一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備適用于貫徹執(zhí)行所提出的 受優(yōu)先級(jí)影響的緩沖器空間分配，該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備例如是網(wǎng)橋、路由器、網(wǎng) 關(guān)或者交換機(jī)。為了在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，可以利用軟件裝 置來增強(qiáng)共享緩沖器體系結(jié)構(gòu)，該軟件裝置用于識(shí)別屬于相同通信量類 別的通信量和選擇性地丟棄緩沖器內(nèi)容，例如鏈表、搜索例程等等。在下面，提供了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該實(shí)施例參照附圖舉例說明 了本發(fā)明的原理。在附圖中

圖1示出了共享緩沖器概念的示意性圖示。圖2示出了動(dòng)態(tài)緩沖器空間再分配。圖3示出了對(duì)緩沖器內(nèi)容進(jìn)行受通信量類型影響的處理的作為結(jié)果 的緩沖器空間再分配。在圖1中，示出了共享緩沖器概念。從技術(shù)角度來講，用于提供存 儲(chǔ)多個(gè)業(yè)務(wù)類別的共享緩沖器常常使用鏈表。圖2示出了在兩個(gè)輸出端 口 (端口 A和端口 B)之間共享的緩沖器。該緩沖器被分成段，各段填 充有 一種業(yè)務(wù)類別的數(shù)據(jù)。填充有相同業(yè)務(wù)類別的數(shù)據(jù)的段通常借助于 這些段的索引表而鏈接起來(在圖2中用箭頭指示)(鏈表在圖2中 未示出)。鏈表使該系統(tǒng)能夠跟蹤存儲(chǔ)的次序和業(yè)務(wù)類別并且能夠把優(yōu) 先級(jí)類別區(qū)別開來。在該實(shí)施例之內(nèi)，有三個(gè)不同的業(yè)務(wù)類別的通信量被提供了服務(wù)；類別為A的通信量，類別為B的通信量和類別為C的 通信量。在下面，假設(shè)類別為A的通信量所具有的優(yōu)先級(jí)要高于類別為 B的通信量，并且類別為B的通信量所具有的優(yōu)先級(jí)要高于類別為C的 通信量。例如，這些類別可以對(duì)應(yīng)于三個(gè)不同的通信量流。以下，這一 假設(shè)也適用。例如，圖2圖示了在端口 A和端口 B之間所共享的緩沖器空間的再 分配。最初，端口 B具有13個(gè)緩沖器的最大大小，而端口A則具有9 個(gè)緩沖器的最小大小。端口B含有來自三個(gè)流A、 B和C的數(shù)據(jù)。流A 占用5個(gè)緩沖器段，流B占用7個(gè)緩沖器段，流C占用1個(gè)緩沖器段。 再分配包括把端口 A的份額從9個(gè)緩沖器段增加到14個(gè)緩沖器段。然 后，把端口 B的份額從13個(gè)緩沖器段降低到8個(gè)緩沖器段。再分配依照以下步驟來執(zhí)行。1. 如果端口的份額的占用的緩沖器段的數(shù)目小于所請求的新的緩沖 器的大小，則該緩沖器就能夠被立即再分配。在此，來自端口B的通信 量需要被清洗。2. 流C (即最低優(yōu)先級(jí)的通信量)被阻塞，結(jié)果導(dǎo)致任何新的流C 通信量都不能夠進(jìn)入該緩沖器。因此，具有流C通信量的緩沖器段的數(shù) 目就不能夠增長。3. 具有要在端口 B分派的流C通信量的緩沖器段的全部都被清空。 數(shù)據(jù)就被丟棄了。4. 一旦具有流C通信量的緩沖器段被除去了 ，那么具有流B通信量的緩沖器段就被清空，直到達(dá)到了所請求的緩沖器大小為止。圖3示出了在再分配之前和之后緩沖的占用或者占有率。最初，分 配給端口 A的緩沖器空間包含4個(gè)填充有類別為A的通信量的緩沖器 段、4個(gè)填充有類別為B的通信量的緩沖器段以及1個(gè)空的緩沖器段。 因?yàn)槎丝?A的份額被增加了，所以沒有任何數(shù)據(jù)需要被丟棄。在再分配 之后，5個(gè)附加的空緩沖器段就可用于端口 A的通信量。分配給端口 B的份額被降低了 。在再分配之前，類別為A的通信量 占有5個(gè)緩沖器段，類別為B的通信量占用7個(gè)段，而類別為C的通信 量占用l個(gè)段。這樣就沒有任何空的段了。具有類別為C的通信量的段 首先被清空。因?yàn)閷?duì)此段取消分配并不足以把端口 B的份額降低到所請 求的量，所以具有類別為B的通信量的段就被清空，直到有足夠數(shù)目的 段是空閑的以供再分配為止。在再分配之后，該份額具有5個(gè)類別為A 的通信量的緩沖器段和3個(gè)類別為B的通信量的緩沖器段。這樣就不再 剩有任何具有類別為C的通信量的段和任何空閑的段了 。
權(quán)利要求
1.一種用于再分配在多個(gè)端口之間所共享的緩沖器空間的方法，其中降低分配給一個(gè)端口的緩沖器空間的份額，清空所占用的緩沖器空間，以釋放緩沖器空間以供再分配；對(duì)所占用的緩沖器空間的清空依照通信量優(yōu)先級(jí)而執(zhí)行；以及把所清空的緩沖器空間再分配給另一個(gè)端口。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中 使用優(yōu)先級(jí)類別來分類數(shù)據(jù)通信量，以及依照優(yōu)先級(jí)類別的次序來執(zhí)行對(duì)所占用的緩沖器空間的清空，給定 優(yōu)先級(jí)類別的通信量僅僅在所有較低優(yōu)先級(jí)通信量全部都被丟棄之后 才被清空。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中 阻塞一個(gè)優(yōu)先級(jí)類別的入局通信量，以及從緩沖器中除去該優(yōu)先級(jí)類別的通信量，直到再分配所需要的空緩 沖器空間的量可用為止，或者直到該通信量類別的所有通信量都已經(jīng)被 從該緩沖器空間的份額中被除去了為止。
4. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中檢查是否有足夠的空閑緩沖器空間可用于再分配，以及 如果空閑緩沖器空間是不足夠的，則依照通信量優(yōu)先級(jí)來清空所占 用的緩沖器空間。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中 數(shù)據(jù)通信量包括數(shù)據(jù)單元，諸如IP分組、ATM信元或者以太網(wǎng)幀。
6. 如前述^L利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中使用鏈表來跟蹤屬于相同通信量類別的通信量，而來自此通信量類 別的通信量被除去。
7. —種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，適于執(zhí)行如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方
全文摘要
本發(fā)明提出一種對(duì)在多個(gè)端口之間所共享的緩沖器空間的受優(yōu)先級(jí)影響的再分配。當(dāng)再分配之時(shí)，分配給一個(gè)端口的緩沖器空間的份額被通過清空所占用的緩沖器空間而減小。對(duì)所占用的10個(gè)緩沖器空間的清空是依照通信量優(yōu)先級(jí)而執(zhí)行的。剛一清空，就把該緩沖器空間再分配給另一個(gè)端口。本發(fā)明顧及到以緩沖器空間的動(dòng)態(tài)分配來改進(jìn)系統(tǒng)中對(duì)業(yè)務(wù)通信量質(zhì)量的處理。
文檔編號(hào)H04L12/56GK101133394SQ200680006816
公開日2008年2月27日 申請日期2006年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月3日
發(fā)明者E·阿薩, N·布盧姆 申請人:諾基亞西門子通信有限責(zé)任兩合公司