專利名稱：支持層次化隊列調(diào)度和流量整形的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡通信技術，尤其是網(wǎng)絡交換設備中流量管理引擎中隊列調(diào)度和流量整形的方法及裝置。
背景技術：
交換芯片分為上行方向報文處理引擎、流量管理引擎和下行方向報文處理引擎。 報文在上行方向處理引擎中根據(jù)報文頭部攜帶的外部優(yōu)先級字段(如802. lp、DSCP等)映射得到交換芯片內(nèi)部處理優(yōu)先級，并查找轉(zhuǎn)發(fā)表得到下一跳出去的目的端口號。流量管理引擎接收到報文后，根據(jù)目的端口號和內(nèi)部優(yōu)先級計算緩存隊列索引號。報文需要通過隊列丟棄管理算法后才準許進入緩存隊列等待調(diào)度?，F(xiàn)有網(wǎng)絡交換芯片中流量管理引擎在設計上只考慮了在端口級別安排調(diào)度器，并且端口級別調(diào)度器服務于業(yè)務隊列之間的流量調(diào)度，不支持用戶之間的流量按照比例共享端口帶寬，不符合層次化流量調(diào)度的設計理念。現(xiàn)有技術中網(wǎng)絡交換芯片的不足之處在于 (1)會產(chǎn)生混亂的帶寬搶占結果，某個用戶的帶寬可能被其他用戶高優(yōu)先級業(yè)務搶占，不能保證每個用戶的總體帶寬；( 不能真實體現(xiàn)IP組網(wǎng)中接入-匯聚-核心三層網(wǎng)絡拓撲結構。接入層為不同用戶提供各種接入手段；匯聚層對接入層業(yè)務流匯聚；核心層保證快速轉(zhuǎn)發(fā)。匯聚層交換設備要求集中配置H-Q0S功能，把下掛的各類通信設備、業(yè)務類型映射到匯聚點的不同層次節(jié)點上，進行層次化的QoS管理；(3)用戶流量整形器和業(yè)務隊列之間缺乏聯(lián)動機制，某個業(yè)務隊列未用完的帶寬不能被其他業(yè)務隊列所使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種支持層次化隊列調(diào)度和流量整形的方法。該方法真實體現(xiàn)接入-匯聚-核心的層次化網(wǎng)絡拓撲，結構靈活、硬件開銷低，切合網(wǎng)絡對H-QoS部署的實際需求。相應于所述方法，本發(fā)明還提供一種持層次化隊列調(diào)度和流量整形的裝置。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的之一，本發(fā)明提供了一種支持層次化隊列調(diào)度和流量整形的方法，包括如下步驟
51、接收報文并為所述報文映射內(nèi)部優(yōu)先級；
52、報文進入緩存隊列管理單元，緩存隊列WRED算法對響應性流和非響應性流進行區(qū)分，并針對響應性流和非響應性流配置不同的丟棄閾值，以保證在網(wǎng)絡擁塞的狀況下，提前丟棄非響應性流，保護響應性流；
53、將報文送進緩存隊列并通過三層流量整形器進行流量整形，對緩存隊列中的報文進行業(yè)務組調(diào)度和端口級調(diào)度后送出隊列；
54、對報文進行編輯并將其從目的端口送出。作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S2中“緩存隊列WRED算法對響應性流和非響應性流進行區(qū)分，并針對響應性流和非響應性流配置不同的丟棄閾值”具體為對響應性流中符合流量規(guī)格中關于承諾速率約定的報文，即被標記為綠色的報文，設置第一丟棄閾值和第一丟棄概率；
對響應性流中超過承諾速率且低于峰值速率的報文，即被標記為黃色的報文，設置第二丟棄閾值和第二丟棄概率；
對響應性流中違犯流量規(guī)格中關于峰值速率限制的報文，即被標記為紅色的報文，設置第三丟棄閾值和第三丟棄概率；
對非響應性流設置第四丟棄閾值和第四丟棄概率；
其中，所述第一丟棄閾值 > 第二丟棄閾值 > 第三丟棄閾值 > 第四丟棄閾值，相應地，所述第一丟棄概率 < 第二丟棄概率 < 第三丟棄概率 < 第四丟棄概率。作為本發(fā)明的進一步改進，所述三層流量整形器包括業(yè)務隊列層流量整形器、業(yè)務組層流量整形器和端口流量整形器，在業(yè)務組內(nèi)，設置多個硬件實現(xiàn)的流量整形器和兩個虛擬的流量整形器，硬件實現(xiàn)的流量整形器包括一個MR流量整形器、若干CHR流量整形器和若干MR流量整形器；虛擬的流量整形器包括CIIipass流量整形器和CIIifail流量整形器。作為本發(fā)明的進一步改進，所有硬件實現(xiàn)的流量整形器采用令牌桶算法實現(xiàn)。作為本發(fā)明的進一步改進，在每個業(yè)務組內(nèi)設置一個MR流量整形器、若干CHR流量整形器和若干E^流量整形器，所有業(yè)務隊列必須經(jīng)過P^流量整形器。作為本發(fā)明的進一步改進，所述CIR流量整形器與所述EIR流量整形器為可相互轉(zhuǎn)換的，通過一標識位來標識當前流量整形器的類型。作為本發(fā)明的進一步改進，所有底層的CHR流量整形器中溢出的令牌可以共享到其他的CHR流量整形器中以供使用。作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S3具體為
業(yè)務組調(diào)度采用SP和WFQ混合調(diào)度器，設置若干個調(diào)度優(yōu)先級，在同一調(diào)度優(yōu)先級中， 采用WFQ調(diào)度算法服務來自不同隊列的報文；在不同調(diào)度優(yōu)先級中，按照優(yōu)先等級采用SP 調(diào)度算法調(diào)度報文；
端口級調(diào)度也采用SP和WFQ混合調(diào)度器，設置若干調(diào)度優(yōu)先級。業(yè)務組調(diào)度器送出的報文進入端口調(diào)度器，報文在業(yè)務組調(diào)度器中的優(yōu)先級傳遞到端口調(diào)度器。作為本發(fā)明的進一步改進，該方法還包括支持將兩個或兩個以上的業(yè)務組合并為一個超級業(yè)務組，其中，合并后的超級業(yè)務組只設有一個P^流量整形器，而CHR流量整形器或MR流量整形器的數(shù)量為合并前的2倍，合并后的邏輯業(yè)務組內(nèi)CHR流量整形器或 EIR流量整形器的索引號進行重新編排。為實現(xiàn)本發(fā)明的另一發(fā)明目的，本發(fā)明的一種支持層次化隊列調(diào)度和流量整形的裝置，包括如下單元
報文接收單元、用于接收報文并為所述報文映射內(nèi)部優(yōu)先級； 緩存隊列管理單元、用于利用緩存隊列WRED算法對響應性流和非響應性流進行區(qū)分， 并針對響應性流和非響應性流配置不同的丟棄閾值，以保證在網(wǎng)絡擁塞的狀況下，提前丟棄非響應性流，保護響應性流；
流量整形單元、用于控制緩存隊列中報文出隊列的速率，并通過三層流量整形器進行流量整形；
隊列調(diào)度單元、用于對緩存隊列中的報文進行業(yè)務組調(diào)度和端口級調(diào)度后送出隊列；
5報文輸出單元、用于對報文進行編輯并將其從目的端口送出。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明在業(yè)務隊列配置WRED算法，針對TCP響應性流被標記為綠色、黃色和紅色的報文分別配置丟棄閾值，針對UDP等非響應性流單獨配置丟棄閾值，通過對非響應性流配置較小的丟棄閾值，在發(fā)生擁塞時提前懲罰非響應性流，從而使得響應性流和非響應性流帶寬利用的公平性大大提高。本發(fā)明所設計的層次化流量整形和調(diào)度， 結構靈活，硬件開銷小，真實體現(xiàn)接入-匯聚-核心的網(wǎng)絡拓撲，切合網(wǎng)絡對H-QoS部署的實際需求。


圖1是本發(fā)明一實施方式中的支持層次化隊列調(diào)度和流量整形的方法的工作流程圖2是本發(fā)明一實施方式中網(wǎng)絡交換芯片數(shù)據(jù)通道和處理引擎示意圖3是本發(fā)明一實施方式中網(wǎng)絡交換芯片流量管理引擎示意圖4是本發(fā)明一實施方式中區(qū)分響應性流和非響應性流的WRED隊列管理算法示意
圖5是本發(fā)明一實施方式中層次化隊列調(diào)度和流量整形示意圖； 圖6是本發(fā)明一實施方式中業(yè)務組內(nèi)各個業(yè)務流CIR帶寬共享機制實現(xiàn)方法示意圖； 圖7是本發(fā)明另一實施方式中業(yè)務組內(nèi)各個業(yè)務流CIR帶寬共享機制實現(xiàn)方法示意
圖8是本發(fā)明一實施方式中隊列組流量整形器合并方法示意圖； 圖9是本發(fā)明另一實施方式中支持層次化隊列調(diào)度和流量整形的裝置的模塊示意圖。
具體實施例方式以下將結合附圖所示的具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發(fā)明，本領域的普通技術人員根據(jù)這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。首先參照圖1和圖2所示，在本發(fā)明一具體實施方式
中，一種支持層次化隊列調(diào)度和流量整形的方法，其包括如下步驟
Si、接收報文并為所述報文映射內(nèi)部優(yōu)先級；其中，報文從入端口(101A101X表示若干個入端口)進入網(wǎng)絡交換芯片100，在交換芯片上行方向報文處理引擎102中為報文映射內(nèi)部優(yōu)先級。該內(nèi)部優(yōu)先級標識了報文在網(wǎng)絡交換芯片中被處理的優(yōu)先級別。S2、報文進入緩存隊列管理單元，緩存隊列WRED算法對響應性流和非響應性流進行區(qū)分，并針對響應性流和非響應性流配置不同的丟棄閾值，以保證在網(wǎng)絡擁塞的狀況下， 提前丟棄非響應性流，保護響應性流；
所述步驟S2中“緩存隊列WRED算法對響應性流和非響應性流進行區(qū)分，并針對響應性流和非響應性流配置不同的丟棄閾值”具體為
對響應性流中符合流量規(guī)格中關于承諾速率約定的報文，即被標記為綠色的報文，設置第一丟棄閾值和第一丟棄概率；
對響應性流中超過承諾速率且低于峰值速率的報文，即被標記為黃色的報文，設置第二丟棄閾值和第二丟棄概率；
對響應性流中違犯流量規(guī)格中關于峰值速率限制的報文，即被標記為紅色的報文，設置第三丟棄閾值和第三丟棄概率；
對非響應性流設置第四丟棄閾值和第四丟棄概率；
其中，所述第一丟棄閾值 > 第二丟棄閾值 > 第三丟棄閾值 > 第四丟棄閾值，相應地，所述第一丟棄概率 < 第二丟棄概率 < 第三丟棄概率 < 第四丟棄概率。在本實施方式中，交換芯片上行方向報文處理引擎102對報文進行流量監(jiān)管，對符合SLA中承諾帶寬部分的報文標記為綠色、超出承諾帶寬但低于峰值帶寬部分的報文標記為黃色、超出峰值帶寬部分的報文標記為紅色。隨后，根據(jù)報文目的地址查找轉(zhuǎn)發(fā)表，獲取報文下一跳的目的端口號，并將報文送達流量管理引擎103。流量管理引擎103接收到報文后，根據(jù)目的端口號和內(nèi)部優(yōu)先級計算緩存隊列索引號，在其通過緩存資源管理約束檢查后進入緩存隊列。緩存隊列采用FIFO排隊規(guī)則。S3、將報文送進緩存隊列并通過三層流量整形器進行流量整形，對緩存隊列中的報文進行業(yè)務組調(diào)度和端口級調(diào)度后送出隊列；其中，緩存隊列中的報文需要經(jīng)過業(yè)務組調(diào)度器和端口級調(diào)度器兩層調(diào)度才能出隊列。交換芯片內(nèi)集成的所有緩存隊列被劃分到多個業(yè)務組中，每個業(yè)務組包含了若干個緩存隊列。各業(yè)務組映射到不同的端口上，每個端口包含至少1個或若干個業(yè)務組。業(yè)務組調(diào)度器在其組中的緩存隊列之間按照SP和WFQ的混合調(diào)度算法選擇緩存隊列。端口級調(diào)度器按照SP和WFQ的混合調(diào)度算法選擇業(yè)務組調(diào)度器。被業(yè)務組調(diào)度器從緩存隊列中選出的報文只有當該業(yè)務組調(diào)度器被端口級調(diào)度器選中后才能夠真正出隊列。S4、對報文進行編輯并將其從目的端口送出。報文出隊列后被送往交換芯片下行方向報文處理引擎104，下行方向報文處理引擎104對報文進行編輯并將其從目的端口 (105A 105X表示出端口 0至出端口 N)送出。本發(fā)明提供流量管理引擎中隊列管理、調(diào)度和流量整形的方法。結合圖2和圖3 所示，在本實施方式中，流量管理引擎103接收到報文后，根據(jù)緩存資源管理策略對報文進行接納控制，如果報文被緩存資源管理策略所接納，則將報文存儲到MMU共享緩存；否則拒絕報文存儲到MMU共享緩存并丟棄到達報文。在本實施方式中，緩存資源管理策略依據(jù)緩存隊列長度和丟棄閾值對報文進行尾丟棄或者WRED丟棄。在尾丟棄算法中，當瞬時隊列長度達到丟棄閾值后，即對到達報文進行丟棄。RED算法由一組參數(shù)描述，包括最大閾值maxth、最小閾值minth、最大丟棄概率maxp 和平均隊列滑動加權系數(shù)W。WRED針對TCP等響應性流被標記為綠色、黃色和紅色的報文分別配置RED丟棄參數(shù)，針對UDP等非響應性流單獨配置RED丟棄參數(shù)(如圖4所示)。通過對非響應性流配置較小的丟棄閾值minth和maxth，和較大的丟棄概率maxp，可以在擁塞情況下，達到提前丟棄非響應性流和加大對非響應性流的懲罰力度的目的。報文進入業(yè)務隊列后，需要經(jīng)過三層流量整形器和兩層調(diào)度器之后，才從業(yè)務隊列中發(fā)送到出端口。如圖5所示，三層流量整形器包括業(yè)務隊列層流量整形器、業(yè)務組層流量整形器和端口流量整形器。兩層調(diào)度器包括業(yè)務組層調(diào)度器和端口層調(diào)度器。在本步驟中，每個業(yè)務隊列被劃分到某個業(yè)務組中，每個業(yè)務組包含若干個業(yè)務隊列。在業(yè)務組內(nèi)，設置多個硬件實現(xiàn)的流量整形器和兩個虛擬的流量整形器。硬件實現(xiàn)的流量整形器包括一個P^流量整形器和若干個CHR和E^流量整形器；虛擬的流量整形器包括CIIipass和CIRfail兩個邏輯流量整形器。所有硬件實現(xiàn)的流量整形器采用令牌桶算法實現(xiàn)。其中，CHR和MR流量整形器可以相互轉(zhuǎn)換。也就是說，對于某個特定的流量整形器而言，不固定其作為CHR或E^流量整形器的功能，可以通過一個標志位來標識其功能是CHR流量整形器還是MR流量整形器。 這個標志位是可配置的。這種方法可以節(jié)省為分別設置CHR和E 流量整形器帶來的硬件開銷。虛擬的流量整形器中，CIIipass表示從其經(jīng)過的業(yè)務隊列的報文都被認為是符合流量規(guī)格中關于承諾帶寬的約定，所以，只要MR流量整形器中令牌數(shù)足夠時，報文總被標記為綠色；當P^流量整形器中令牌數(shù)不夠時，報文被標記為紅色。CIRfail表示從其經(jīng)過的業(yè)務隊列的報文都被認為是違犯流量規(guī)格中關于承諾帶寬的約定，所以，當MR流量整形器中令牌足夠時，報文被標記為黃色；當P^流量整形器中令牌數(shù)不夠時，報文被標記為紅色。虛擬的流量整形器不需要配備相關的硬件，只需要一些簡單的邏輯便可實現(xiàn)，節(jié)省了硬件的開銷，又能滿足典型的應用需求。這些流量整形器在形式上分成兩級流量整形器位于頂層，匯聚所有其他流量整形器中經(jīng)過的流量；所有其他的流量整形器平行放置于底層。P^流量整形器用于限制該業(yè)務組所包含的所有業(yè)務隊列的總體帶寬，因此，所有業(yè)務隊列都必須經(jīng)過MR流量整形器。每個業(yè)務隊列通過配置選擇底層的某個流量整形器，其業(yè)務流量需要經(jīng)過所選擇的流量整形器和MR流量整形器。業(yè)務隊列中的報文在經(jīng)過業(yè)務組內(nèi)兩級流量整形器之后，可能被著色為綠色、黃色和紅色。綠色表示報文符合流量規(guī)格中關于承諾速率的約定； 黃色表示報文在超過承諾速率之外低于關于峰值速率的限制；紅色表示報文超出了關于峰值速率的限制。在本步驟中，所有底層的CHR流量整形器中溢出的令牌可以被送往其他的CHR流量整形器。這種機制可以達到某個業(yè)務流在未使用完分配給其業(yè)務隊列的帶寬時，可以將其剩余的帶寬共享給其業(yè)務組內(nèi)的其他業(yè)務流使用。本發(fā)明提供兩種方法實現(xiàn)該CHR帶寬共享機制。如圖6所示，為本發(fā)明中CHR帶寬共享機制的第一實施方式。其中，每個CHR流量整形器通過一個標志位SFi來表示其溢出的令牌是否可以共享給其他CHR流量整形器使用和其他CHR流量整形器溢出的令牌是否可以共享給該CHR流量整形器使用。當SFi標志位等于0時，表示該CHR流量整形器溢出的令牌不能被其他CHR流量整形器使用，所以溢出的令牌被直接丟棄。當SFi標志位等于1時，該CHR流量整形器溢出的令牌暫存到令牌分發(fā)器中。令牌分發(fā)器按照SP或者WRR原則在各個使能了 SFiW CHR流量整形器中分發(fā)令牌。每個CHR流量整形器能夠接受令牌分發(fā)器溢出令牌的數(shù)量不能超過下列三個量值的最小值
(a)(CIRmax - CIRi)速率在一個更新周期內(nèi)產(chǎn)生的令牌
(b)該CHR流量整形器令牌桶中能夠容納的令牌數(shù)，即CBSi與當前剩余令牌數(shù)之差
(c)令牌分發(fā)器剩余的令牌數(shù)
如圖7所示，為本發(fā)明中CHR帶寬共享機制的第二實施方式。其中，每個CHR流量整形器通過一個標志位SFi來表示是否需要到其他CHR令牌桶中取走相應數(shù)量的令牌。當SFi 標志位等于0時，表示報文經(jīng)過該CHR流量整形器時，不會到其他CHR流量整形器中取走相
8應數(shù)量的令牌。當SFi標志位等于1時，由取令牌控制器到其他SFi等于1的CHR流量整形器中取走相應數(shù)量的令牌。這里，可以限制其他CIR流量整形器的范圍，比如，當前的CHR 流量整形器索引號為i，可以限定到索引號比i大的CHR流量整形器中取令牌、或者索引號比i小的CHR流量整形器中取令牌、或者到所有索引號不等于i的CHR流量整形器中取令牌。這樣，可以衍生出多種類型的帶寬定制策略。這種CIR帶寬共享機制實現(xiàn)方法需要經(jīng)由配置層面的轉(zhuǎn)換滿足用戶SLA的需求。比如，用戶SLA要求，語音業(yè)務(HR = 10Mbps, PIR = IOMbps ；視頻業(yè)務CIR = 30Mbps, PIR = IOOMbps ；數(shù)據(jù)業(yè)務CIR = 0Mbps, PIR = 100Mbps。那么配置層面應該配置為語音業(yè)務CIR = 10Mbps, PIR = IOMbps ；視頻業(yè)務 CIR = 40Mbps, PIR = 100Mbps，數(shù)據(jù)業(yè)務(HR = 100Mbps, PIR = 100Mbps。所有語音業(yè)務的流量都會到視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務CHR令牌桶中取令牌；視頻業(yè)務的流量會到數(shù)據(jù)業(yè)務CHR令牌桶中取令牌。當語音業(yè)務沒有流量時，視頻業(yè)務可保證40Mbps的帶寬，當語音和視頻業(yè)務都沒有流量時，數(shù)據(jù)業(yè)務可保證IOOMbps的帶寬。在本步驟中，實現(xiàn)了相鄰兩個業(yè)務組的合并，如圖8所示，業(yè)務組合并后，對配置面仍然呈現(xiàn)一個邏輯的業(yè)務組。有相鄰兩個業(yè)務組合并后的邏輯業(yè)務組，擁有的業(yè)務隊列和流量整形器在數(shù)量上都是單個業(yè)務組的兩倍。這種實現(xiàn)在滿足應用需求的前提下，降低了為設置包含有更多業(yè)務隊列和流量整形器的超級業(yè)務組而帶來的硬件開銷。合并后的邏輯業(yè)務組中的流量整形器索引號重新編排索引號，由相鄰兩個物理業(yè)務組中的業(yè)務隊列靈活選擇使用。其中，合并后的超級業(yè)務組只設有一個MR流量整形器。報文經(jīng)過業(yè)務組流量整形器后，根據(jù)其被標記的顏色被送入某個業(yè)務組調(diào)度器中。在本步驟中，業(yè)務組調(diào)度器采用SP和WFQ混合調(diào)度器，包含1個SP調(diào)度器和若干個WFQ調(diào)度器。每個WFQ調(diào)度器被賦予一個調(diào)度優(yōu)先級，SP調(diào)度器按照優(yōu)先級在這些WFQ 調(diào)度器之間選擇業(yè)務隊列。在WFQ調(diào)度器內(nèi)，根據(jù)業(yè)務隊列上配置的權重在鏈入到該WFQ 調(diào)度器的業(yè)務隊列之間選擇報文。每個業(yè)務隊列分別就綠色、黃色和紅色三種顏色配置報文在被標記成某種顏色時，該業(yè)務隊列被鏈入到哪個WFQ調(diào)度器。由于業(yè)務隊列在物理上是一個FIFO鏈表，其中緩存的報文需要按序出隊列。所以，業(yè)務隊列會根據(jù)當前進入流量整形器的報文被標記的顏色而動態(tài)地鏈入到某個WFQ調(diào)度器上。每個業(yè)務隊列按三種顏色分別配置其對應的WFQ 調(diào)度器。對于紅色狀態(tài)，還可以將其配置到某個特定的虛擬調(diào)度器，被鏈入到這個虛擬調(diào)度器上的隊列暫停發(fā)送報文，等待流量整形器中有足夠令牌后才能繼續(xù)發(fā)送。在本步驟中，為支持數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中ETS調(diào)度模型，在業(yè)務組SP調(diào)度器和WFQ調(diào)度器之間可插入一個ETS調(diào)度器。該ETS調(diào)度器也采用WFQ和SP混合調(diào)度器，包含IfWFQ 調(diào)度器和3個SP調(diào)度器。三個SP調(diào)度器分別對應LAN業(yè)務流調(diào)度器、SAN業(yè)務流調(diào)度器和IPC業(yè)務流調(diào)度器。IPC業(yè)務流調(diào)度器不參與WFQ調(diào)度，被賦予最高的調(diào)度優(yōu)先級。WFQ 調(diào)度器在LAN業(yè)務流調(diào)度器和SAN業(yè)務流調(diào)度器之間按照權重進行比例帶寬分配。當ETS 調(diào)度器被插入時，業(yè)務組中與業(yè)務隊列各種顏色對應的若干WFQ調(diào)度器分別映射到ETS調(diào)度器中的三個SP調(diào)度器上，實現(xiàn)了 ETS調(diào)度器和業(yè)務組調(diào)度器的銜接。在此之后，報文被業(yè)務組調(diào)度器選取并送往端口調(diào)度器。端口調(diào)度器也采用SP和 WFQ混合調(diào)度器，包括1個SP調(diào)度器和若干個WFQ調(diào)度器。其調(diào)度原理和業(yè)務組混合調(diào)度器類似。在本步驟中，業(yè)務組中的WFQ調(diào)度器的優(yōu)先級傳遞到端口層次，并通過配置可以映射到端口層次中某個WFQ調(diào)度器上。由于端口層次包含有多個業(yè)務組，被映射到同一個 WFQ調(diào)度器上的業(yè)務組，按照業(yè)務組上配置的權重進行業(yè)務組的選擇，被選中的業(yè)務組，將業(yè)務組調(diào)度器選中的隊列中的報文從緩存中取出，并送往下行方向報文處理引擎。參圖9所示，在本發(fā)明一實施方式中，一種支持層次化隊列調(diào)度和流量整形的裝置，包括如下單元
報文接收單元10、用于接收報文并為所述報文映射內(nèi)部優(yōu)先級； 緩存隊列管理單元20、用于利用緩存隊列WRED算法對響應性流和非響應性流進行區(qū)分，并針對響應性流和非響應性流配置不同的丟棄閾值，以保證在網(wǎng)絡擁塞的狀況下，提前丟棄非響應性流，保護響應性流；
流量整形單元30、用于控制緩存隊列中報文出隊列的速率，并通過三層流量整形器進行流量整形；
隊列調(diào)度單元40、用于對緩存隊列中的報文進行業(yè)務組調(diào)度和端口級調(diào)度后送出隊
列；
報文輸出單元50、用于對報文進行編輯并將其從目的端口送出。值得一提的是，本發(fā)明的裝置和方法是沿用了同樣的技術方案，所以在描述方式時所提及的技術細節(jié)在本發(fā)明的裝置中同樣適用，兩者在技術上是融為一體的。本發(fā)明所述的技術方案較現(xiàn)有技術方案存在如下優(yōu)點
(1)在業(yè)務隊列配置WRED算法，針對TCP響應性流被標記為綠色、黃色和紅色的報文分別配置丟棄閾值，針對UDP等非響應性流單獨配置丟棄閾值，可以通過對非響應性流配置較小的丟棄閾值，在發(fā)生擁塞時提前懲罰非響應性流，達到提高響應性流和非響應性流公平利用帶寬的目的。(2)針對每個業(yè)務隊列設置P^流量整形器，平滑業(yè)務隊列發(fā)出的流量，限制業(yè)務隊列送入業(yè)務組調(diào)度器的流量。流量整形器采用令牌桶算法實現(xiàn)，當且僅當令牌桶中有足夠的令牌時，業(yè)務隊列頭部的報文才有資格參與業(yè)務調(diào)度器的調(diào)度。(3)對業(yè)務隊列進行分組。在業(yè)務組內(nèi)設置一個MR流量整形器限制整個業(yè)務組的帶寬，所有業(yè)務隊列必須經(jīng)過P^流量整形器。另外設置若干個CHR或E^流量整形器， 每個隊列還可以單獨選擇某個CIR或者E^流量整形器。CHR流量整形器提供業(yè)務隊列的帶寬保證，E^流量整形器提供在保證業(yè)務隊列的帶寬后，并存在剩余帶寬的前提下，還可以利用一定的額外帶寬，提高網(wǎng)絡鏈路的利用率。(4)業(yè)務組內(nèi)除PIR流量整形器外的其他整形器既可配置為CHR流量整形器，也可配置為EIR流量整形器，大大提高配置的靈活性，減少為單獨設置CHR和E^流量整形器帶來的硬件開銷，滿足更多的業(yè)務帶寬定制要求。(5)實現(xiàn)了業(yè)務組CHR流量整形器之間的帶寬共享。某個CHR流量整形器未使用完的帶寬可以再分配給其他CHR流量整形器，保證了對整個業(yè)務組的承諾信息速率。(6)支持將兩個或兩個以上的業(yè)務組合并為一個超級業(yè)務組，合并后的超級業(yè)務組邏輯上被看成是一個業(yè)務組，但是這個超級業(yè)務組中包含了更多的流量整形器，可以配置出更復雜的帶寬定制方案，滿足日益復雜的QoS需求。
(7)業(yè)務組采用SP和WFQ混合調(diào)度器，設置若干個調(diào)度優(yōu)先級，在同一調(diào)度優(yōu)先級中，采用WFQ調(diào)度算法服務來自不同隊列的報文；在不同調(diào)度優(yōu)先級中，按照優(yōu)先等級采用SP調(diào)度算法調(diào)度報文。滿足了實時業(yè)務的低時延和時延抖動要求，同時又能在帶寬密集型業(yè)務之間公平合理地分配帶寬。(8)端口調(diào)度器也采用SP和WFQ混合調(diào)度器，設置若干調(diào)度優(yōu)先級。業(yè)務組調(diào)度器送出的報文進入端口調(diào)度器，報文在業(yè)務組調(diào)度器中的優(yōu)先級傳遞到端口調(diào)度器，可以保證實時業(yè)務在各個調(diào)度層次上的低時延特性，同時能夠保證對用戶的承諾帶寬。為了描述的方便，描述以上裝置時以功能分為各種單元分別描述。當然，在實施本申請時可以把各單元的功能在同一個或多個軟件和/或硬件中實現(xiàn)。通過以上的實施方式的描述可知，本領域的技術人員可以清楚地了解到本申請可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)?；谶@樣的理解，本申請的技術方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術做出貢獻的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品可以存儲在存儲介質(zhì)中，如ROM/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備 (可以是個人計算機，服務器，或者網(wǎng)絡設備等)執(zhí)行本申請各個實施方式或者實施方式的某些部分所述的方法。以上所描述的裝置實施方式僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施方式方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可以理解并實施。本申請可用于眾多通用或?qū)Ｓ玫挠嬎阆到y(tǒng)環(huán)境或配置、或通訊系統(tǒng)環(huán)境或設備中。例如個人計算機、服務器計算機、手持設備或便攜式設備、平板型設備、多處理器系統(tǒng)、 基于微處理器的系統(tǒng)、置頂盒、可編程的消費電子設備、網(wǎng)絡PC、小型計算機、大型計算機、 包括以上任何系統(tǒng)或設備的分布式計算環(huán)境等等，以及交換機、路由器、包括以上任何設備的通訊系統(tǒng)環(huán)境等等。本申請可以在由計算機執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令的一般上下文中描述，例如程序模塊。一般地，程序模塊包括執(zhí)行特定任務或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結構等等。也可以在分布式計算環(huán)境中實踐本申請，在這些分布式計算環(huán)境中，由通過通信網(wǎng)絡而被連接的遠程處理設備來執(zhí)行任務。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊可以位于包括存儲設備在內(nèi)的本地和遠程計算機存儲介質(zhì)中。應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種支持層次化隊列調(diào)度和流量整形的方法，其特征在于，其包括如下步驟51、接收報文并為所述報文映射內(nèi)部優(yōu)先級；52、報文進入緩存隊列管理單元，緩存隊列WRED算法對響應性流和非響應性流進行區(qū)分，并針對響應性流和非響應性流配置不同的丟棄閾值，以保證在網(wǎng)絡擁塞的狀況下，提前丟棄非響應性流，保護響應性流；53、將報文送進緩存隊列并通過三層流量整形器進行流量整形，對緩存隊列中的報文進行業(yè)務組調(diào)度和端口級調(diào)度后送出隊列；54、對報文進行編輯并將其從目的端口送出。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中“緩存隊列WRED算法對響應性流和非響應性流進行區(qū)分，并針對響應性流和非響應性流配置不同的丟棄閾值”具體為對響應性流中符合流量規(guī)格中關于承諾速率約定的報文，即被標記為綠色的報文，設置第一丟棄閾值和第一丟棄概率；對響應性流中超過承諾速率且低于峰值速率的報文，即被標記為黃色的報文，設置第二丟棄閾值和第二丟棄概率；對響應性流中違犯流量規(guī)格中關于峰值速率限制的報文，即被標記為紅色的報文，設置第三丟棄閾值和第三丟棄概率；對非響應性流設置第四丟棄閾值和第四丟棄概率；其中，所述第一丟棄閾值 > 第二丟棄閾值 > 第三丟棄閾值 > 第四丟棄閾值，相應地，所述第一丟棄概率 < 第二丟棄概率 < 第三丟棄概率 < 第四丟棄概率。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述三層流量整形器包括業(yè)務隊列層流量整形器、業(yè)務組層流量整形器和端口流量整形器，在業(yè)務組內(nèi)，設置多個硬件實現(xiàn)的流量整形器和兩個虛擬的流量整形器，硬件實現(xiàn)的流量整形器包括一個MR流量整形器、若干 CHR流量整形器和若干MR流量整形器；虛擬的流量整形器包括CII^ass流量整形器和CIIifail 流量整形器。
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所有硬件實現(xiàn)的流量整形器采用令牌桶算法實現(xiàn)。
5.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，在每個業(yè)務組內(nèi)設置一個P^流量整形器、若干CHR流量整形器和若干E^流量整形器，所有業(yè)務隊列必須經(jīng)過P^流量整形器。
6.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述CHR流量整形器與所述E^流量整形器為可相互轉(zhuǎn)換的，通過一標識位來標識當前流量整形器的類型。
7.根據(jù)權利要求2至5中任意一項所述的方法，其特征在于，所有底層的CHR流量整形器中溢出的令牌可以共享到其他的CHR流量整形器中以供使用。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S3具體為業(yè)務組調(diào)度采用SP和WFQ混合調(diào)度器，設置若干個調(diào)度優(yōu)先級，在同一調(diào)度優(yōu)先級中， 采用WFQ調(diào)度算法服務來自不同隊列的報文；在不同調(diào)度優(yōu)先級中，按照優(yōu)先等級采用SP 調(diào)度算法調(diào)度報文；端口級調(diào)度也采用SP和WFQ混合調(diào)度器，設置若干調(diào)度優(yōu)先級，業(yè)務組調(diào)度器送出的報文進入端口調(diào)度器，報文在業(yè)務組調(diào)度器中的優(yōu)先級傳遞到端口調(diào)度器。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括支持將兩個或兩個以上的業(yè)務組合并為一個超級業(yè)務組，其中，合并后的超級業(yè)務組只設有一個PIR流量整形器，而 CIR流量整形器或E^流量整形器的數(shù)量為合并前的2倍，合并后的邏輯業(yè)務組內(nèi)CHR流量整形器或MR流量整形器的索引號進行重新編排。
10.一種支持層次化隊列調(diào)度和流量整形的裝置，其特征在于，其包括如下單元 報文接收單元、用于接收報文并為所述報文映射內(nèi)部優(yōu)先級；緩存隊列管理單元、用于利用緩存隊列WRED算法對響應性流和非響應性流進行區(qū)分， 并針對響應性流和非響應性流配置不同的丟棄閾值，以保證在網(wǎng)絡擁塞的狀況下，提前丟棄非響應性流，保護響應性流；流量整形單元、用于控制緩存隊列中報文出隊列的速率，并通過三層流量整形器進行流量整形；隊列調(diào)度單元、用于對緩存隊列中的報文進行業(yè)務組調(diào)度和端口級調(diào)度后送出隊列； 報文輸出單元、用于對報文進行編輯并將其從目的端口送出。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種支持層次化隊列調(diào)度和流量整形的方法，包括如下步驟接收報文并為所述報文映射內(nèi)部優(yōu)先級；將報文送進緩存隊列，緩存隊列WRED算法對響應性流和非響應性流進行區(qū)分；針對響應性流和非響應性流配置不同的丟棄閾值，以達到在網(wǎng)絡擁塞的狀況下，提前丟棄非響應性，保護響應性流的目標；將報文送進緩存隊列并通過三層流量整形器進行流量整形，對緩存隊列中的報文進行業(yè)務組調(diào)度和端口級調(diào)度后送出隊列；對報文進行編輯并將其從目的端口送出。本發(fā)明設計的層次化流量整形和隊列調(diào)度實現(xiàn)方法，結構靈活，硬件開銷低，真實體現(xiàn)接入-匯聚-核心的層次化網(wǎng)絡拓撲，切合網(wǎng)絡對H-QoS部署的實際需求。
文檔編號H04L12/56GK102368741SQ20111039786
公開日2012年3月7日 申請日期2011年12月5日 優(yōu)先權日2011年12月5日
發(fā)明者榮亮, 許俊, 鄭曉陽, 龔源泉 申請人:盛科網(wǎng)絡(蘇州)有限公司