專利名稱：對緩沖器空間受優(yōu)先級影響的再分配的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種用于對在多個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。現(xiàn)代的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)會顧及對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時 通信量。通常，要用到優(yōu)先級或者優(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 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 (或者等待時間)和抖動的影響，但是對于數(shù)據(jù)單元的丟失仍然會有比 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，最普遍采用的實現(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端口帶 寬的變化而做出響應(yīng)。圖l給出了一個例子，在該例子中，緩沖器空間 在兩個端口 (實際上，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的緩沖器被在兩個端口 (端口A和端口B)之 間共享。這兩個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每端口的閾值集合 來實現(xiàn)的。在每個端口上，所分配的緩沖器空間就被在具有不同優(yōu)先級 的流之間所共享。當(dāng)端口帶寬要被改變時，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
到實際的填充級別以下，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。數(shù)據(jù)丟失對傳輸業(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(這 可能也受到業(yè)務(wù)級別保證的控制)，動態(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，它們相互不對應(yīng))這一事實 而引起的。本發(fā)明的目的是提供改進(jìn)的動態(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)先級影響的方式來再分配在多個端口之間所共 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端口。依照本發(fā)明，對緩沖器空間的釋放或 者清空是依照通行量優(yōu)先級而執(zhí)行的。通信量優(yōu)先級通常是通過通信量類別來實現(xiàn)的，在此術(shù)語通信量類 別應(yīng)解釋為對通信量的優(yōu)先級的指派。在相關(guān)文獻(xiàn)中所見的其他術(shù)語，諸如優(yōu)先級類別或者優(yōu)先級級別應(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，所占用的通信量空間就可以按照優(yōu)先級類別 的次序從最低優(yōu)先級類別開始而被清空，由此就把最低優(yōu)先級指派給了 對于最不受通信量丟失影響的那個通信量類別。本發(fā)明考慮到受優(yōu)先級影響的再分配。優(yōu)先級類別能夠被從較低向 較高這樣相繼地處理。因此，高優(yōu)先級通信量僅僅在沒有充足的較低優(yōu) 先級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通信量類別的通信量。首先，把 此優(yōu)先級類別的入局通信量給阻塞了。然后，把此優(yōu)先級類別的通信量 給除去，例如借助于提供關(guān)于通信量所存儲在的地址的信息的鏈表來除 去此優(yōu)先級類別的通信量。此優(yōu)先級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或者在完成此優(yōu)先級類別的所有通信 量都已經(jīng)被從最初分配給該一個端口的緩沖器空間的份額中被除去了 之時。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)明的一個實施例，該實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示出了動態(tài)緩沖器空間再分配。圖3示出了對緩沖器內(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 儲多個業(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)能夠跟蹤存儲的次序和業(yè)務(wù)類別并且能夠把優(yōu) 先級類別區(qū)別開來。在該實施例之內(nèi)，有三個不同的業(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)先級要高于類別為C的 通信量。例如，這些類別可以對應(yīng)于三個不同的通信量流。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個緩沖器的最大大小，而端口A則具有9 個緩沖器的最小大小。端口B含有來自三個流A、 B和C的數(shù)據(jù)。流A 占用5個緩沖器段，流B占用7個緩沖器段，流C占用1個緩沖器段。 再分配包括把端口 A的份額從9個緩沖器段增加到14個緩沖器段。然 后，把端口 B的份額從13個緩沖器段降低到8個緩沖器段。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個填充有類別為A的通信量的緩沖器 段、4個填充有類別為B的通信量的緩沖器段以及1個空的緩沖器段。 因為端口 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個緩沖器段，類別為B的通信量占用7個段，而類別為C的通信 量占用l個段。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。因為對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個類別為A 的通信量的緩沖器段和3個類別為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；對所占用的緩沖器空間的清空依照通信量優(yōu)先級而執(zhí)行；以及把所清空的緩沖器空間再分配給另一個端口。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中 使用優(yōu)先級類別來分類數(shù)據(jù)通信量，以及依照優(yōu)先級類別的次序來執(zhí)行對所占用的緩沖器空間的清空，給定 優(yōu)先級類別的通信量僅僅在所有較低優(yōu)先級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 阻塞一個優(yōu)先級類別的入局通信量，以及從緩沖器中除去該優(yōu)先級類別的通信量，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中任一項所述的方
全文摘要
本發(fā)明提出一種對在多個端口之間所共享的緩沖器空間的受優(yōu)先級影響的再分配。當(dāng)再分配之時，分配給一個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。對所占用的10個緩沖器空間的清空是依照通信量優(yōu)先級而執(zhí)行的。剛一清空，就把該緩沖器空間再分配給另一個端口。本發(fā)明顧及到以緩沖器空間的動態(tài)分配來改進(jìn)系統(tǒng)中對業(yè)務(wù)通信量質(zhì)量的處理。
文檔編號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