專利名稱：分組交換網(wǎng)中用內(nèi)部標(biāo)記作可升級選擇性反壓力的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及分組交換網(wǎng)絡(luò)。更具體地說，而不是作為任何限制，本發(fā)明是針對在這種網(wǎng)絡(luò)中用于可升級選擇性反壓力(scalableselective backpressure)和業(yè)務(wù)量監(jiān)控與定形的方法和裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前在以太網(wǎng)交換機(jī)中，還不存在用于識別諸如交換式以太網(wǎng)MAN的交換機(jī)進(jìn)入端口的可升級機(jī)制，例如分組或幀從該進(jìn)入端口到達(dá)一個給定外出端口。相反，能夠識別進(jìn)入端口的唯一方式是通過確定進(jìn)入端口的源介質(zhì)訪問控制(“MAC”)地址；然而，確定該地址很復(fù)雜并且費(fèi)時，需要執(zhí)行很大量的數(shù)據(jù)查詢。而且，該方案不是可升級的。
在許多的情形中，知道分組始發(fā)處的進(jìn)入端口標(biāo)識信息將是有用的。例如，該信息可用于識別過分的業(yè)務(wù)量集合，從而有利于提供每一輸入端口的公平性。還可以將該信息用于實(shí)現(xiàn)用于在外出端口處改進(jìn)集合內(nèi)公平性的方案；因此，與當(dāng)前的IEEE 802.3x相反，可以在交換機(jī)內(nèi)加入諸如選擇性反壓力的增強(qiáng)功能。該信息可用于促進(jìn)選擇性外出的定形，并且有利于輸入/輸出端口業(yè)務(wù)量分配統(tǒng)計的收集。
優(yōu)選地，一種用于確定在一個給定外出端口處到達(dá)的每個分組的進(jìn)入端口的機(jī)制將如此被實(shí)現(xiàn)，以使其不需要被標(biāo)準(zhǔn)化；即，將該機(jī)制限制到給定的交換機(jī)中。而且，這種機(jī)制應(yīng)該是可升級的并可應(yīng)用到組播業(yè)務(wù)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實(shí)施例是分組交換機(jī)，它包括多個進(jìn)入端口、多個外出端口以及交換結(jié)構(gòu)，所述多個進(jìn)入端口用于在分組交換機(jī)處接收分組并且用于將標(biāo)記附加到每一分組，該標(biāo)記指明在多個進(jìn)入端口中接收該分組的一個進(jìn)入端口；所述多個外出端口用于從每個分組去掉所述標(biāo)記并從分組交換機(jī)發(fā)送所述分組；所述交換結(jié)構(gòu)用于將分組從所述多個進(jìn)入端口之一交換到所述多個外出端口之一。
另一實(shí)施例是分組交換機(jī)，它包括多個進(jìn)入端口、多個出端口、交換結(jié)構(gòu)以及隊列管理系統(tǒng)，所述多個進(jìn)入端口用于接收分組并且用于將一個標(biāo)記附加到每一分組，該標(biāo)記指明在多個進(jìn)入端口中接收該分組的一個進(jìn)入端口；所述多個外出端口用于從每個分組去掉所述標(biāo)記并從分組交換機(jī)發(fā)送所述分組；所述交換結(jié)構(gòu)用于將分組從多個進(jìn)入端口之一交換到多個外出端口之一；所述隊列管理系統(tǒng)用于響應(yīng)于外出端口隊列中的擁塞，檢查隊列中的分組標(biāo)記以便識別哪一進(jìn)入端口對隊列中的大多數(shù)分組作出貢獻(xiàn)，并且采取行動以減輕擁塞。
另一實(shí)施例是一個分組交換機(jī)，包括用于在分組交換機(jī)處為接收的每個分組附加一個標(biāo)記的裝置，該標(biāo)記識別在多個進(jìn)入端口中接收該分組的一個進(jìn)入端口；用于從每個分組中去掉該標(biāo)記并經(jīng)由多個外出端口之一從分組交換機(jī)發(fā)送所述分組的裝置；以及，用于將每個分組從多個進(jìn)入端口之一交換到多個外出端口之一的裝置。
另一實(shí)施例是一個分組交換方法，包括為接收到的每個分組添加一個標(biāo)記，該標(biāo)記識別在多個進(jìn)入端口中接收該分組的一個進(jìn)入端口；將每個分組從多個進(jìn)入端口之一交換到多個外出端口之一；在每個外出端口處從每個分組去掉標(biāo)記；以及，去掉標(biāo)記之后，經(jīng)由多個外出端口之一從分組交換機(jī)發(fā)送每個分組。


當(dāng)結(jié)合附圖使用時，通過參考如下詳細(xì)說明書可獲得本發(fā)明的更完整理解，附圖中圖1是以太網(wǎng)交換網(wǎng)100的框圖；圖2是根據(jù)一個實(shí)施例的交換節(jié)點(diǎn)的示意框圖；以及圖3是圖2的交換節(jié)點(diǎn)的一個實(shí)施例的操作流程圖。
具體實(shí)施例方式
附圖中，在它的好幾個視圖各處，相同或類似的元件用完全相同的附圖標(biāo)記來指示，并且所敘述的各個元件不一定是按比例繪制。應(yīng)該理解可將在此所述的發(fā)明概念應(yīng)用到任何VPLS網(wǎng)絡(luò)；然而，已經(jīng)對延遲等的典型值進(jìn)行選擇以便說明那些概念。
圖1是以太網(wǎng)交換網(wǎng)100的框圖。網(wǎng)絡(luò)100包括一個MAN 102，MAN 102包括在圖1中用節(jié)點(diǎn)104(1)-104(5)、106(1)-106(6)表示的多個節(jié)點(diǎn)。每一個節(jié)點(diǎn)104(1)-104(5)、106(1)-106(6)包括一個路由器或交換機(jī)。節(jié)點(diǎn)104(1)-104(5)包括位于MAN 102邊緣的運(yùn)營商邊緣(“PE”)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)用于允許業(yè)務(wù)從MAN進(jìn)入其它網(wǎng)絡(luò)并且允許業(yè)務(wù)從其它網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入MAN。例如，如圖1所示，將第一局域網(wǎng)(“LAN”)108經(jīng)由LAN的客戶邊緣(“CE”)節(jié)點(diǎn)110和PE節(jié)點(diǎn)104(1)之間的一條鏈路連接到MAN 102。類似地，將第二LAN112經(jīng)由LAN的CE節(jié)點(diǎn)114和PE節(jié)點(diǎn)104(2)之間的一條鏈路連接到MAN 102。每個LAN 108、112包括圖1中用設(shè)備116(A)-116(D)、118(A)-118(D)表示的多個用戶設(shè)備，該裝置可以經(jīng)由相應(yīng)CE節(jié)點(diǎn)110、114將數(shù)據(jù)發(fā)送到與MAN 102連接的其它設(shè)備，并且從該設(shè)備接收數(shù)據(jù)。
一個實(shí)施例是一種在分組交換機(jī)的進(jìn)入端口處將一個“內(nèi)部標(biāo)記”插入每個分組或幀中的方法，以便在一個集合點(diǎn)(例如外出端口)處，使該標(biāo)記能夠用于識別該幀從其中到達(dá)的進(jìn)入端口。除了有助于識別分組的進(jìn)入端口之外，該標(biāo)記還有助于實(shí)施用于公平帶寬分配、業(yè)務(wù)量定形(將標(biāo)記使用作為外出端口處的鑒別器)和根據(jù)進(jìn)入/外出端口對的業(yè)務(wù)分布統(tǒng)計的累積的方案。
圖2是根據(jù)一個實(shí)施例的交換節(jié)點(diǎn)200的框圖。交換節(jié)點(diǎn)200選擇性地使多個進(jìn)入端口的每一個能夠經(jīng)由交換結(jié)構(gòu)206連接到多個外出端口中的任何一個，所述多個進(jìn)入端口在圖2中用進(jìn)入端口202a-202d來代表，而所述多個外出端口在圖2中用外出端口204a-204d來代表。應(yīng)該認(rèn)識到端口202a-202d、204a-204d中的每一個都連接到一條鏈路，而這些端口的另一端連接到一個遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)(未示出)。在進(jìn)入端口(例如，進(jìn)入端口202a-202d)之一接收到每個分組(在圖2中用分組207來代表)后，將所述每個分組輸出到進(jìn)入隊列208a-208d中一個相應(yīng)的進(jìn)入隊列。類似地，在從節(jié)點(diǎn)200經(jīng)由外出端口204a-204d之一輸出之前，將分組輸出到外出隊列209a-209d中一個相應(yīng)的外出隊列。
根據(jù)一個實(shí)施例，將唯一標(biāo)記210加到分組207上，以便識別分組在交換節(jié)點(diǎn)200處通過進(jìn)入端口202a-202d中的哪一個進(jìn)入端口到達(dá)。在示出示例中，分組207通過進(jìn)入端口208a到達(dá)。一個報頭/標(biāo)記處理單元211接收并處理標(biāo)記210，以實(shí)現(xiàn)諸如速率測量、服務(wù)的優(yōu)先級/類別、(例如基于進(jìn)入端口的)公平帶寬計算)和其它的各個功能，還接收和處理包含在分組207中的源/目的地信息，，并為節(jié)點(diǎn)200的一個統(tǒng)計單元212提供數(shù)據(jù)。收集的統(tǒng)計數(shù)據(jù)被進(jìn)一步處理以便確定可包括公平帶寬共享/選擇性丟幀的流量控制。交換結(jié)構(gòu)206經(jīng)由相應(yīng)的外出隊列204c將分組207遞送到適當(dāng)?shù)耐獬龆丝冢撏獬龆丝谠谒臼纠惺峭獬龆丝?04c。從交換節(jié)點(diǎn)200將分組207發(fā)出之前，從那里去掉標(biāo)記210。結(jié)果，標(biāo)記210對節(jié)點(diǎn)200只具有內(nèi)部的意義。
當(dāng)一個外出鏈路，諸如與外出端口204c連接的鏈路，開始遭受擁塞時，相應(yīng)的外出隊列209c開始填充，然后備份。此時，隊列管理系統(tǒng)(它還包括一個流量控制單元216和一個進(jìn)入隊列管理器218)的一個外出隊列管理器214檢查隊列中的分組標(biāo)記，并且確定哪一進(jìn)入端口貢獻(xiàn)了隊列中最高數(shù)目的分組。那時，能夠經(jīng)由流量控制單元216和進(jìn)入隊列管理器218選擇性地將反壓力施加到相應(yīng)的進(jìn)入端口。
圖3說明了用附圖標(biāo)記300A和300B分別表明的流程圖，其說明了交換節(jié)點(diǎn)，諸如圖2中所示的交換節(jié)點(diǎn)200，的一個實(shí)施例的操作過程。首先參見流程圖300A，響應(yīng)于交換節(jié)點(diǎn)的進(jìn)入端口處的分組到達(dá)，在步驟302中，將接收的分組輸入到與其到達(dá)的進(jìn)入端口相對應(yīng)的進(jìn)入隊列。在步驟304中，識別分組到達(dá)處的進(jìn)入端口的一個標(biāo)記被附加到該分組上以便產(chǎn)生一個被修改的分組。另外，在步驟306中，標(biāo)記和包含在被修改分組報頭中的源/目的地信息被轉(zhuǎn)發(fā)給報頭/標(biāo)記處理單元。在一個實(shí)施例中，標(biāo)記包括三個字段，其中一個字段包含識別分組進(jìn)入端口的編號，另一個字段規(guī)定該進(jìn)入端口處的業(yè)務(wù)量速率，而其中最后一個字段指示業(yè)務(wù)種類(即，從終端用戶或者從網(wǎng)絡(luò)到交換機(jī))。然而，應(yīng)該理解，該標(biāo)記可以隨著特定功能和/或網(wǎng)絡(luò)所需而包括更多或更少的字段。在步驟308中，報頭/標(biāo)記處理單元將信息儲存在統(tǒng)計單元中。
在步驟310中，被修改分組進(jìn)入交換結(jié)構(gòu)并且被轉(zhuǎn)發(fā)給外出端口的外出隊列，通過該隊列被修改分組將退出交換節(jié)點(diǎn)。應(yīng)該認(rèn)識到交換結(jié)構(gòu)將被修改分組的標(biāo)記忽略；被修改分組通過該交換結(jié)構(gòu)以一個傳統(tǒng)方式而被交換。在步驟312中，將被修改分組輸入到對應(yīng)于外出端口的外出隊列，其中被修改分組將通過該外出端口經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)中的其路徑發(fā)送到下一個節(jié)點(diǎn)。雖然被修改分組在隊列中，但是其標(biāo)記并且因此其進(jìn)入交換節(jié)點(diǎn)所通過的進(jìn)入端口，可以由外出隊列管理器為了在下文描述的目的而確定。
在步驟313中，在被修改分組退出交換節(jié)點(diǎn)之前，從那里去掉標(biāo)記。在步驟314中，分組按照它的原始形式被轉(zhuǎn)發(fā)到下一節(jié)點(diǎn)。
流程圖300B說明了與流程圖300A中說明的那些同時執(zhí)行的交換節(jié)點(diǎn)的操作過程。特別地，在步驟320中，外出隊列管理器連續(xù)監(jiān)控每一個外出隊列長度以便確定是否有任何隊列正在備用，從而指示相應(yīng)鏈路上的可能擁塞。響應(yīng)于對沒有外出隊列擁塞的確定，過程進(jìn)行到步驟231，其中外出隊列管理器繼續(xù)監(jiān)視外出隊列，并且然后返回到步驟320。否則，過程進(jìn)行到步驟322，其中外出隊列管理器檢查擁塞的外出隊列中的分組標(biāo)記以便確定哪一進(jìn)入端口以及因此哪一進(jìn)入鏈路正在為擁塞的隊列貢獻(xiàn)最高到分組數(shù)目。在步驟324中，可以采用若干措施之一來緩和擁塞。例如，流量監(jiān)視器可以經(jīng)由進(jìn)入隊列管理器選擇性地將反壓力施加到相應(yīng)的進(jìn)入端口。然后過程返回到步驟321。
結(jié)果，在此所述的實(shí)施例使得能夠減緩過分的集合并實(shí)現(xiàn)公平。如果沒有標(biāo)記的話，如果不是不可能，則將難以將選擇性反壓力施加到適當(dāng)?shù)倪M(jìn)入端口。
正如先前指出的，標(biāo)記的范圍在進(jìn)入和外出端口之間。不需要識別單個的源/目的地址。結(jié)果，實(shí)施例是可升級的。
在此所述的實(shí)施例是有益的，因為方案被限制到單個交換機(jī)因此不需要標(biāo)準(zhǔn)化。而且，該實(shí)施例可用于識別過分的業(yè)務(wù)量集合，從而有利于每一輸入端口的公正供應(yīng)。另外，與當(dāng)前的IEEE 802.3x相反，能夠容易地將用于改善外出端口處內(nèi)部集合內(nèi)的公平性的方案加入到那些實(shí)施例中，因此諸如選擇性反壓力的增強(qiáng)功能能夠被加入到交換機(jī)內(nèi)。該實(shí)施例改進(jìn)選擇性的外出定形并有利于輸入輸出端口業(yè)務(wù)量分配統(tǒng)計集合。該方法是可升級的，因為不需要基于源MAC地址的查尋。上述特征還可應(yīng)用到組播業(yè)務(wù)。
應(yīng)該相信本發(fā)明的操作和結(jié)構(gòu)從上述的詳細(xì)說明書中將是很清楚的。雖然所示出并且所描述的本發(fā)明的最佳實(shí)施例已經(jīng)被表征為優(yōu)選的，但是很容易應(yīng)該理解，其中不偏離如下權(quán)利要求闡明的本發(fā)明范圍就能夠進(jìn)行各種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一個分組交換機(jī)，包括多個進(jìn)入端口，用于接收分組，并且用于將一個標(biāo)記附加到每一分組，該標(biāo)記表明所述多個進(jìn)入端口中接收該分組的一個進(jìn)入端口；多個外出端口，用于從每個分組中去掉所述標(biāo)記并從該分組交換機(jī)中發(fā)送所述分組；交換結(jié)構(gòu)，用于將分組從多個進(jìn)入端口之一交換到多個外出端口之一；以及隊列管理系統(tǒng)，響應(yīng)外出端口隊列中的擁塞來操作，用于檢查隊列中的分組標(biāo)記以便識別哪一進(jìn)入端口貢獻(xiàn)了隊列中的大多數(shù)分組，并且采取步驟以減輕擁塞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的分組交換機(jī)，其特征在于，所述采取步驟以減輕擁塞包括對識別出的進(jìn)入端口選擇性地應(yīng)用反壓力技術(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的分組交換機(jī)，其特征在于，所述隊列管理系統(tǒng)包括用于監(jiān)控外出端口隊列的外出隊列管理器；用于監(jiān)控進(jìn)入端口隊列的進(jìn)入隊列管理器；以及用于對進(jìn)入進(jìn)入端口隊列的分組流速率進(jìn)行控制的流控制單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的分組交換機(jī)，還包括報頭/標(biāo)記處理單元，用于為每一個接收到的分組來處理該分組的標(biāo)記與包含在該分組中的源和目的地信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的分組交換機(jī)，還包括統(tǒng)計單元，用于接收來自于該報頭/標(biāo)記處理單元的從每個分組中處理的標(biāo)記以及源和目的地信息。
6.一個分組交換方法，包括為在分組交換機(jī)處接收的每個分組附加一個標(biāo)記，該標(biāo)記識別多個進(jìn)入端口中接收該分組的一個進(jìn)入端口；將每個分組從所述多個進(jìn)入端口之一交換到多個外出端口之一，在每個外出端口處，從每個分組中去掉該標(biāo)記；以及去掉標(biāo)記之后，經(jīng)由所述多個外出端口之一從分組交換機(jī)中發(fā)送每個分組。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，還包括確定外出端口隊列中的擁塞；對隊列中的分組標(biāo)記進(jìn)行檢查；以及使用從檢查中獲得的信息來響應(yīng)該擁塞。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，該檢查步驟包括從標(biāo)記中識別哪一進(jìn)入端口貢獻(xiàn)了隊列中的大多數(shù)分組；
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于，該響應(yīng)步驟包括選擇性地將反壓力技術(shù)施加到識別出的進(jìn)入端口。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，還包括為每一接收的分組處理該分組到標(biāo)記與包含在該分組中的源和目的地信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，還包括為每一個接收到的分組存儲所述處理過的標(biāo)記與源和目的地信息。
全文摘要
描述了一個分組交換機(jī)。在一個實(shí)施例中，分組交換機(jī)包括多個進(jìn)入端口，用于在分組交換機(jī)處接收分組并用于將一個標(biāo)記附加到每個分組，該標(biāo)記表示多個進(jìn)入端口中接收所述分組的一個進(jìn)入端口；多個外出端口，用于從每個分組中去掉所述標(biāo)記并從分組交換機(jī)中發(fā)送所述分組；和交換結(jié)構(gòu)，用于將分組從多個進(jìn)入端口之一交換到多個外出端口之一。
文檔編號H04L12/56GK1620040SQ20041008858
公開日2005年5月25日 申請日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月7日
發(fā)明者吉里什·奇路沃魯, 葛安 申請人:阿爾卡特公司