專利名稱：一種對(duì)流入cpu系統(tǒng)的報(bào)文的流量管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種保證服務(wù)質(zhì)量的CPU流量管理方法。
背景技術(shù)：
隨著城域以太網(wǎng)的興起，區(qū)分用戶級(jí)別和用戶的不同業(yè)務(wù)而實(shí)現(xiàn)精確服務(wù)質(zhì)量保證的流量管理技術(shù)已經(jīng)成熟，在電信級(jí)的應(yīng)用中逐漸獲得了主導(dǎo)性的地位。在具有流量管理的網(wǎng)絡(luò)中，CPU需要使用深度報(bào)文感知(deeppacket inspection，簡(jiǎn)稱DPI)等方法對(duì)報(bào)文流量進(jìn)行識(shí)別、采樣，和對(duì)等設(shè)備更多的交互，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的流量監(jiān)控和復(fù)雜的服務(wù)質(zhì)量管理策略。這樣的網(wǎng)絡(luò)中，窄帶寬和高速端口的匹配問題，以及各個(gè)功能模塊對(duì)流量的精確需求的問題，使原本已經(jīng)是薄弱環(huán)節(jié)的CPU，面臨了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
現(xiàn)有的協(xié)議包保護(hù)等策略，雖然能緩解CPU性能負(fù)擔(dān)，但由于其基礎(chǔ)模型建立在把CPU當(dāng)作網(wǎng)絡(luò)的管理者，故具有以下弱點(diǎn)1)主要圍繞協(xié)議報(bào)文，而在具有流量管理(TM)的網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)議報(bào)文和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)文具有相似的地位?，F(xiàn)有方案不具備對(duì)所有功能模塊的進(jìn)行用戶級(jí)別的區(qū)分和控制能力，不具備對(duì)不同功能模塊的不同業(yè)務(wù)流量的區(qū)分和控制能力。沒有從整體上考慮CPU的所有軟件功能模塊應(yīng)該得到的差異化服務(wù)質(zhì)量。不論軟、硬件隊(duì)列如何調(diào)度，都不能同時(shí)控制不同模塊及其不同業(yè)務(wù)的調(diào)度方式和送CPU報(bào)文的帶寬。
2)現(xiàn)有的機(jī)制或策略都是以犧牲資源(CPU時(shí)間、內(nèi)存)的方式來獲得性能的改善；缺乏硬件級(jí)別的流量管理，軟件需要緩存或調(diào)度，CPU負(fù)擔(dān)較重，并且缺少靈活的控制機(jī)制。
在電信級(jí)的應(yīng)用中，要解決上述問題，不能簡(jiǎn)單把CPU當(dāng)作傳統(tǒng)的管理者，而是要當(dāng)作對(duì)用戶和業(yè)務(wù)流量極其敏感的業(yè)務(wù)端口。
CPU作為業(yè)務(wù)端口，各種功能模塊、或者同一功能模塊中不同報(bào)文流量在不同的應(yīng)用環(huán)境中對(duì)服務(wù)質(zhì)量的要求各有不同。功能模塊的某些業(yè)務(wù)對(duì)帶寬有嚴(yán)格控制；有些模塊對(duì)丟包率、及時(shí)性、連續(xù)性等各有不同要求。另外，在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，需要限制來自某些物理端口的業(yè)務(wù)報(bào)文對(duì)CPU端口的沖擊，等等。所以，CPU系統(tǒng)中各個(gè)功能模塊對(duì)帶寬、調(diào)度方式要求差異非常大，單個(gè)功能模塊需要區(qū)分和處理多個(gè)不同業(yè)務(wù)流量，CPU是個(gè)需要進(jìn)行更細(xì)致的服務(wù)保證的端口，但現(xiàn)在尚未有既可以提高CPU系統(tǒng)的效率，又可以達(dá)到各個(gè)功能模塊的性能要求的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以減輕CPU的負(fù)擔(dān)，靈活處理各個(gè)功能模塊的要求，提高系統(tǒng)利用率的流量管理方法。
本發(fā)明提供了一種對(duì)流入CPU系統(tǒng)的報(bào)文的流量管理方法，包括以下步驟步驟1，分析CPU系統(tǒng)中功能模塊的性能需求，確定上述功能模塊對(duì)所需報(bào)文的優(yōu)先級(jí)和流量需求；步驟2，根據(jù)上述性能需求設(shè)定多個(gè)互相關(guān)聯(lián)的層以便分流報(bào)文；步驟3，根據(jù)上述性能需求及CPU系統(tǒng)中CPU的能力設(shè)定各層的連接關(guān)系和屬性，在保證報(bào)文流量的同時(shí)按優(yōu)先級(jí)順序逐層調(diào)度報(bào)文。
上述連接關(guān)系為級(jí)聯(lián)關(guān)系，即下層僅連接其上一層。
采用調(diào)度器設(shè)定各層的連接關(guān)系和屬性，下層調(diào)度器根據(jù)需求級(jí)聯(lián)到上層調(diào)度器。
上述性能需求至少包括CPU系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量需求、報(bào)文的來源端口、業(yè)務(wù)種類、及時(shí)性要求、丟保要求，以及功能模塊的帶寬保證參數(shù)和突發(fā)帶寬參數(shù)中的一種或多種。
所述步驟3中，上述屬性為各層的調(diào)度方式和帶寬參數(shù)。
上述層的數(shù)目由報(bào)文流量和報(bào)文優(yōu)先級(jí)確定。
上述步驟3中，各層分別實(shí)現(xiàn)性能需求，包括實(shí)現(xiàn)一個(gè)來源端口中各功能模塊的不同業(yè)務(wù)的報(bào)文流量之間的優(yōu)先級(jí)調(diào)度和某種業(yè)務(wù)的報(bào)文流量的帶寬保證，或?qū)崿F(xiàn)不同功能模塊的帶寬控制或每個(gè)來源端口所有業(yè)務(wù)的報(bào)文流量的總的帶寬水平，或?qū)崿F(xiàn)某個(gè)功能模塊內(nèi)不同報(bào)文類型的優(yōu)先級(jí)調(diào)度或端口間的優(yōu)先級(jí)調(diào)度，或?qū)崿F(xiàn)對(duì)報(bào)文流量總體的帶寬保證。
綜上所述，本發(fā)明的有益效果在于首先，本發(fā)明對(duì)所有報(bào)文的流量種類和來源端口，系統(tǒng)性、綜合性考慮所有功能模塊的層次化的特征需求，合理分配資源，不僅可以提高對(duì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)作能力和穩(wěn)定性，又具有極大的靈活性，滿足不同應(yīng)用環(huán)境對(duì)系統(tǒng)綜合性能的考慮；其次，本發(fā)明大大簡(jiǎn)化了CPU對(duì)報(bào)文的處理，在報(bào)文進(jìn)入CPU之前進(jìn)行緩存和調(diào)度，報(bào)文流入CPU之后，軟件不需要調(diào)度和緩存，簡(jiǎn)化了軟件的設(shè)計(jì)和運(yùn)行負(fù)擔(dān)；最后，由于CPU的報(bào)文處理由流量管理控制，因此在任何情況下都不會(huì)出現(xiàn)CPU負(fù)荷過重的問題。


圖1是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的對(duì)流入CPU系統(tǒng)的報(bào)文層次化管理的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地介紹，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
本發(fā)明一較佳實(shí)施例的對(duì)流入CPU系統(tǒng)的報(bào)文的流量管理方法包括以下步驟，如圖1所示步驟1，對(duì)CPU系統(tǒng)中所有功能模塊進(jìn)行整體的服務(wù)質(zhì)量需求分析，確定每個(gè)功能模塊對(duì)各個(gè)報(bào)文的流量和優(yōu)先級(jí)的性能需求，包括報(bào)文的來源端口、業(yè)務(wù)種類、及時(shí)性要求、丟包率要求等，對(duì)各功能模塊分級(jí)分類，考慮各功能模塊需要的帶寬保證參數(shù)和突發(fā)帶寬參數(shù)。
步驟2，按照上述各參數(shù)，CPU系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)處理硬件將所有送入該CPU系統(tǒng)中的報(bào)文送入緩沖隊(duì)列，以便詳細(xì)分流。
步驟3，設(shè)定上下關(guān)聯(lián)的互相級(jí)聯(lián)的多級(jí)層次關(guān)系，根據(jù)各個(gè)功能模塊的具體需求，將報(bào)文按層次關(guān)聯(lián)到每層的調(diào)度器，首先，將緩沖隊(duì)列中的報(bào)文連接到第一層，而后再根據(jù)調(diào)度器的調(diào)度向上一層傳送，其中下層調(diào)度器根據(jù)需求級(jí)聯(lián)到上層調(diào)度器，上述層的數(shù)目可以由報(bào)文流量和報(bào)文優(yōu)先級(jí)確定，報(bào)文流量越大、優(yōu)先級(jí)控制越細(xì)，需要的層越多，層的數(shù)目可以靈活設(shè)置，在本實(shí)施例中，調(diào)度器(Scheduler)為相互連接的四層，其也可以是任意合適的層，例如報(bào)文首先關(guān)聯(lián)到第一層，調(diào)度器對(duì)其進(jìn)行配置，滿足第一層的需求的報(bào)文按照先后順序被送入第二層，而后第二層繼續(xù)調(diào)度，直至最后一層，其中，每一層的調(diào)度的先后順序由每個(gè)功能模塊對(duì)各個(gè)報(bào)文的流量和優(yōu)先級(jí)的性能需求決定。
步驟4，配置每層調(diào)度器的調(diào)度模式，保證進(jìn)入調(diào)度器的流的帶寬，調(diào)度器可以對(duì)其管理的流進(jìn)行多種調(diào)度，例如嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)(strict-priority，簡(jiǎn)稱SP)調(diào)度、加權(quán)公平排隊(duì)(Weighted Fair Queueing，簡(jiǎn)稱WFQ)調(diào)度，該調(diào)度可以靈活配置，各層都對(duì)報(bào)文進(jìn)行限速和調(diào)度后，將報(bào)文送入CPU，送入CPU的報(bào)文流量符合各個(gè)功能模塊的所有性能指標(biāo)的要求。
步驟5，CPU將送入的報(bào)文發(fā)送到功能模塊。
在上述步驟4中，各層可以分別實(shí)現(xiàn)不同的需求，例如，第一層調(diào)度可以實(shí)現(xiàn)各功能模塊的不同業(yè)務(wù)的報(bào)文流量之間的優(yōu)先級(jí)調(diào)度和某種業(yè)務(wù)的報(bào)文流量的帶寬保證，第二層調(diào)度可以實(shí)現(xiàn)不同功能模塊的帶寬控制或每個(gè)端口所有業(yè)務(wù)的報(bào)文流量的總的帶寬水平，第三層調(diào)度可以實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能模塊內(nèi)不同報(bào)文類型的優(yōu)先級(jí)調(diào)度或來源端口間的優(yōu)先級(jí)調(diào)度，第四層調(diào)度可以實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)文流量總體的帶寬保證。當(dāng)然，各層也可以完成任意合適的功能。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換的，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)流入CPU系統(tǒng)的報(bào)文的流量管理方法，其特征是包括以下步驟步驟1，分析CPU系統(tǒng)中功能模塊的性能需求，確定上述功能模塊對(duì)所需報(bào)文的優(yōu)先級(jí)和流量需求；步驟2，根據(jù)上述性能需求設(shè)定多個(gè)互相關(guān)聯(lián)的層以便分流報(bào)文；步驟3，根據(jù)上述性能需求及CPU系統(tǒng)中CPU的能力設(shè)定各層的連接關(guān)系和屬性，在保證報(bào)文流量的同時(shí)按優(yōu)先級(jí)順序逐層調(diào)度報(bào)文。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量管理方法，其特征是上述連接關(guān)系為級(jí)聯(lián)關(guān)系，即下層僅連接其上一層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流量管理方法，其特征是采用調(diào)度器設(shè)定各層的連接關(guān)系和屬性，下層調(diào)度器根據(jù)需求級(jí)聯(lián)到上層調(diào)度器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流量管理方法，其特征是上述性能需求至少包括CPU系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量需求、報(bào)文的來源端口、業(yè)務(wù)種類、及時(shí)性要求、丟包要求，以及功能模塊的帶寬保證參數(shù)和突發(fā)帶寬參數(shù)中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流量管理方法，其特征是所述步驟3中，上述屬性為各層的調(diào)度方式和帶寬參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流量管理方法，其特征是上述層的數(shù)目由報(bào)文流量和報(bào)文優(yōu)先級(jí)確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流量管理方法，其特征是上述步驟3中，各層分別實(shí)現(xiàn)性能需求，包括實(shí)現(xiàn)一個(gè)來源端口中各功能模塊的不同業(yè)務(wù)的報(bào)文流量之間的優(yōu)先級(jí)調(diào)度和某種業(yè)務(wù)的報(bào)文流量的帶寬保證，或?qū)崿F(xiàn)不同功能模塊的帶寬控制或每個(gè)來源端口所有業(yè)務(wù)的報(bào)文流量的總的帶寬水平，或?qū)崿F(xiàn)某個(gè)功能模塊內(nèi)不同報(bào)文類型的優(yōu)先級(jí)調(diào)度或端口間的優(yōu)先級(jí)調(diào)度，或?qū)崿F(xiàn)對(duì)報(bào)文流量總體的帶寬保證。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種對(duì)流入CPU系統(tǒng)的報(bào)文的流量管理方法，包括以下步驟步驟1，分析CPU系統(tǒng)中功能模塊的性能需求，確定上述功能模塊對(duì)所需報(bào)文的優(yōu)先級(jí)和流量需求；步驟2，根據(jù)上述性能需求設(shè)定多個(gè)互相關(guān)聯(lián)的層以便分流報(bào)文；步驟3，根據(jù)上述性能需求及CPU系統(tǒng)中CPU的能力設(shè)定各層的連接關(guān)系和屬性，在保證報(bào)文流量的同時(shí)按優(yōu)先級(jí)順序逐層調(diào)度報(bào)文。本發(fā)明不僅可以提高對(duì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)作能力和穩(wěn)定性，又具有極大的靈活性，滿足不同應(yīng)用環(huán)境對(duì)系統(tǒng)綜合性能的考慮；簡(jiǎn)化了軟件的設(shè)計(jì)和運(yùn)行負(fù)擔(dān)；最后，由于CPU的報(bào)文處理由流量管理控制，因此在任何情況下都不會(huì)出現(xiàn)CPU負(fù)荷過重的問題。
文檔編號(hào)H04L29/06GK101039282SQ200710106970
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月14日
發(fā)明者蔣建鋒, 范力涵, 朱景波, 韓俊杰 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司