JP5821705B2 - Network relay device and packet transfer control method - Google Patents

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Description

本発明は、ルータやスイッチ等のネットワーク中継機器及びパケット転送制御方法に関するものである。   The present invention relates to a network relay device such as a router or a switch and a packet transfer control method.

輻輳が発生した際に、サーバやストレージ等の端末相互間(end to end)で輻輳発生を認識し、送信レートを抑える仕組みとして、ECN(Explicit Cogestion Notification)が規格化されている(RFC3168参照)。   When congestion occurs, ECN (Explicit Coordination Notification) is standardized (see RFC 3168) as a mechanism for recognizing the occurrence of congestion between terminals such as servers and storages (end to end) and suppressing the transmission rate. .

このECNでは、TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)通信が行われている経路に配置されたルータやスイッチ等のネットワーク中継機器が輻輳を検知すると、ネットワーク中継機器が、輻輳したポート又はキューのパケットに対してIPレイヤで受信側の端末に輻輳通知を行う。輻輳通知を受け取った受信側の端末は、送信側の端末にTCPレイヤで輻輳通知をする。これにより、送受信の端末相互間で輻輳が認識される。   In this ECN, when a network relay device such as a router or a switch arranged on a path where TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) communication is performed detects congestion, the network relay device detects a congested port or queue. Congestion notification is made to the receiving terminal in the IP layer for the packet. The receiving terminal that has received the congestion notification notifies the transmitting terminal of the congestion at the TCP layer. Thereby, congestion is recognized between the transmitting and receiving terminals.

図4を用いてECNの基本動作を具体的に説明する。   The basic operation of ECN will be specifically described with reference to FIG.

図4(a)に示すように、3つのサーバ42a〜42cと1つのストレージ43がそれぞれ別ポートに接続されたネットワーク中継機器41において、サーバ42aからストレージ43に送信するデータ量が増加して輻輳が発生した場合を考える。なお、サーバ42aはECNに対応した機器であるとする。   As shown in FIG. 4A, in the network relay device 41 in which three servers 42a to 42c and one storage 43 are connected to different ports, the amount of data transmitted from the server 42a to the storage 43 increases and congestion occurs. Suppose that occurs. It is assumed that the server 42a is a device that supports ECN.

サーバ42aは、自身がECNに対応した機器であるため、IPヘッダ内のToS(Type of Service)フィールドの第6ビットに定義されているECT(ECN Capable Transport)を1に設定して、パケットを送信する。   Since the server 42a is a device that supports ECN, the ECT (ECN Capable Transport) defined in the 6th bit of the ToS (Type of Service) field in the IP header is set to 1, and the packet is sent. Send.

ネットワーク中継機器41は、輻輳を検知すると、サーバ42aからストレージ43に送信するパケットのIPヘッダ内のToSフィールドの第7ビットに定義されているCE(Congestion Experience)を1にする。これにより、IPヘッダに輻輳検知情報が付与される。   When detecting the congestion, the network relay device 41 sets CE (Congestion Experience) defined in the seventh bit of the ToS field in the IP header of the packet transmitted from the server 42a to the storage 43 to 1. Thereby, congestion detection information is added to the IP header.

受信側のストレージ43は、CEに1がセットされたパケットを受信すると、通信経路の途中のネットワーク中継機器41で輻輳が発生したことを認識し、図4(b)に示すように、TCPのACK応答時にTCPヘッダ内のECE(ECN Echo)を1として、送信側のサーバ42aに輻輳を通知する。   When receiving the packet with CE set to 1, the storage 43 on the receiving side recognizes that congestion has occurred in the network relay device 41 in the middle of the communication path, and as shown in FIG. At the time of ACK response, ECE (ECN Echo) in the TCP header is set to 1, and congestion is notified to the server 42a on the transmission side.

サーバ42aは、ECEに1がセットされたACKを受信すると、輻輳が発生したことを認識し、TCPのウィンドウサイズを抑える(送信レートを抑える)ことで、輻輳を回避する。サーバ42aは、受信側のストレージ43にTCPヘッダのCWR(Congestion Window Reduce)を1としたパケットを送信し、ウィンドウサイズを減少させたことを通知する。   When the server 42a receives an ACK in which 1 is set in the ECE, the server 42a recognizes that the congestion has occurred, and suppresses the TCP window size (suppresses the transmission rate), thereby avoiding the congestion. The server 42a transmits a packet with a TCP header CWR (Congestion Window Reduce) of 1 to the storage 43 on the receiving side, notifying that the window size has been reduced.

ところで、ネットワーク中継機器41では、輻輳を検知したら全てのパケットのCEを1にするわけではなく、輻輳の度合い(つまり輻輳を検知したポート又はキューのバッファ量)に応じてCEを1にする割合(マーク率という)を変化させるのが一般的である。マーク率を決定する方法としては、図5に示すようなCEビットマーキングカーブを用いる方法が知られている。   By the way, in the network relay device 41, when congestion is detected, the CE of all packets is not set to 1, but the ratio of setting CE to 1 according to the degree of congestion (that is, the buffer amount of the port or queue in which congestion is detected). Generally, the mark ratio is changed. As a method for determining the mark rate, a method using a CE bit marking curve as shown in FIG. 5 is known.

図5に示すように、CEビットマーキングカーブ(以下、単にマーキングカーブという)は、縦軸をマーク率、横軸をバッファ量としたグラフで表され、マーク開始量、最大マーク量、最大マーク率の3つの設定値で特徴付けられるものである。   As shown in FIG. 5, the CE bit marking curve (hereinafter simply referred to as a marking curve) is represented by a graph with the vertical axis representing the mark rate and the horizontal axis representing the buffer amount, and the mark start amount, maximum mark amount, and maximum mark rate. These are characterized by the three set values.

具体的には、マーキングカーブは、
(1)バッファ量が、マーク開始量以下であるときは、マーク率が0%、
(2)バッファ量が、最大マーク量以上であるときは、マーク率が100%、
(3)バッファ量が、マーク開始量より大きく最大マーク量より小さいときは、マーク率が0%から予め設定した最大マーク率までバッファ量に比例して増加するように設定されている。(3)の場合、すなわち、マーク開始量<バッファ量<最大マーク量であるときのマーク率は、次式
マーク率=最大マーク率×(バッファ量−マーク開始量)/(最大マーク量−マーク開始量)
で表される。なお、バッファ量が最大バッファ量(ポート又はキューに割り当てられている最大のバッファ量)以上であるときは、バッファ不可のため、パケットドロップ(パケットロス)が発生する。
Specifically, the marking curve is
(1) When the buffer amount is equal to or less than the mark start amount, the mark rate is 0%,
(2) When the buffer amount is greater than or equal to the maximum mark amount, the mark rate is 100%,
(3) When the buffer amount is larger than the mark start amount and smaller than the maximum mark amount, the mark rate is set to increase in proportion to the buffer amount from 0% to a preset maximum mark rate. In the case of (3), that is, when the mark start amount <buffer amount <maximum mark amount, the mark rate is: Mark rate = maximum mark rate × (buffer amount−mark start amount) / (maximum mark amount−mark Starting amount)
It is represented by When the buffer amount is equal to or greater than the maximum buffer amount (the maximum buffer amount allocated to the port or queue), a packet drop (packet loss) occurs because the buffer is not possible.

従来のネットワーク中継機器41では、マーク開始量、最大マーク量、最大マーク率を予め設定した一定の値としていた。   In the conventional network relay device 41, the mark start amount, the maximum mark amount, and the maximum mark rate are set as predetermined values.

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献1〜4がある。   In addition, there exists patent documents 1-4 as prior art document information relevant to the invention of this application.

特開2011−15288号公報JP 2011-15288 A 国際公開第2008/149434号International Publication No. 2008/149434 特開2004−104417号公報JP 2004-104417 A 特開2004−357177号公報JP 2004-357177 A

しかしながら、マーク開始量、最大マーク量、最大マーク率を一定の値とした場合、共有バッファ方式のネットワーク中継機器で問題が発生するおそれがあった。   However, if the mark start amount, the maximum mark amount, and the maximum mark rate are set to constant values, there is a possibility that a problem may occur in the shared buffer type network relay device.

共有バッファ方式では、一般に、空き容量に応じて1ポート又は1キューあたりで使用可能なバッファ量を決定しており、各ポート又はキューの最大バッファ量が可変となっている。   In the shared buffer method, generally, the buffer amount that can be used per port or queue is determined according to the free capacity, and the maximum buffer amount of each port or queue is variable.

共有バッファ方式のネットワーク中継機器として、例えば、共有バッファの空き容量のうち所定の割合を1ポート又は1キューで使用可能とするものがあるが、この方式では、図6(a)に示すように、共有バッファの使用済みの量が少なければ、各ポート又はキューで使用可能な最大バッファ量は多くなり、図6(b)に示すように、共有バッファの使用済みの量が多ければ、各ポート又はキューで使用可能な最大バッファ量は少なくなる。   As a network relay device of the shared buffer method, for example, there is a device that makes it possible to use a predetermined ratio of the free capacity of the shared buffer by one port or one queue. In this method, as shown in FIG. If the used amount of the shared buffer is small, the maximum buffer amount that can be used in each port or queue increases. As shown in FIG. 6B, if the used amount of the shared buffer is large, each port Alternatively, the maximum amount of buffer that can be used in the queue is reduced.

各ポート又はキューの最大バッファ量が変化するにもかかわらず、マーク開始量、最大マーク量、最大マーク率を一定の値とすると、例えば、最大バッファ量が大きくバッファに余裕があるのに頻繁に輻輳通知が行われてしまったり、最大バッファ量が小さくバッファに余裕がないのに殆ど輻輳通知が行われない、といった不具合が生じる場合がある。   Even if the maximum buffer amount of each port or queue changes, for example, if the mark start amount, maximum mark amount, and maximum mark rate are set to constant values, for example, the maximum buffer amount is large and the buffer has a margin. There may be a problem that congestion notification is performed, or that congestion notification is hardly performed even though the maximum buffer amount is small and the buffer has no room.

バッファに余裕があるのに頻繁に輻輳通知が行われると、パケットロスは発生しにくくなるが、ウィンドウサイズを抑える動作が頻繁に働き、送信を中断する回数が増え、結果としてスループットが低下してしまう。他方、バッファに余裕がないのに殆ど輻輳通知が行われないと、ウィンドウサイズを抑える動作が働きにくくなるものの、連続して送信されるパケットによりパケットロスが発生し易くなり、このパケットロスによりスループットが低下してしまう。   If congestion notification is frequently made even though there is room in the buffer, packet loss is less likely to occur, but the operation to reduce the window size works frequently, increasing the number of times transmission is interrupted, resulting in a decrease in throughput. End up. On the other hand, if there is almost no congestion notification even though there is no room in the buffer, the operation to suppress the window size becomes difficult to work, but packet loss is likely to occur due to continuously transmitted packets, and this packet loss causes throughput. Will fall.

本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、共有バッファ方式のネットワーク中継機器において、輻輳検知時のスループットの低下を抑えることが可能なネットワーク中継機器及びパケット転送制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a network relay device and a packet transfer control method capable of suppressing a decrease in throughput when congestion is detected in a shared buffer network relay device. And

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、ECN(Explicit Congestion Notification)に対応した端末が行う通信の経路に配置され、輻輳を検知すると、IPヘッダ内のToSフィールドの第7ビットに定義されているCE(Congestion Experience)を輻輳検知情報として1にするネットワーク中継機器であって、各ポート又はキューで共通の共有バッファを使用し、前記各ポート又はキュー毎に使用可能な最大バッファ量が、前記共有バッファの使用量により変化する共有バッファ方式のネットワーク中継機器において、輻輳を検知する輻輳検知部と、前記輻輳検知部が輻輳を検知したとき、輻輳を検知したポート又はキューから転送するパケットのヘッダに、当該ポート又はキューのバッファ量に応じたマーク率で輻輳検知情報を付与するように構成され、かつ、前記輻輳を検知したポート又はキューのバッファ量が予め設定したマーク開始量以下であるときはマーク率が0%、予め設定した最大マーク量以上であるときはマーク率が100%、前記マーク開始量より大きく前記最大マーク量より小さいときは、マーク率が0%から予め設定した最大マーク率まで当該バッファ量に比例して増加するように設定されたマーキングカーブを用いて、マーク率を決定する輻輳通知部と、前記各ポート又はキュー毎に使用可能な最大バッファ量が変化したとき、当該最大バッファ量の変化量に応じて、前記マーク開始量、前記最大マーク量、前記最大マーク率のいずれか1つ以上を変化させるマーク率調整部と、を備えたネットワーク中継機器である。 The present invention was created to achieve the above object, and is arranged in a communication path performed by a terminal corresponding to ECN (Explicit Congestion Notification). When congestion is detected, the seventh ToS field in the IP header is detected. A network relay device that sets CE (Congestion Experience) defined in the bit as 1 as congestion detection information, and uses a common shared buffer for each port or queue, and can be used for each port or queue. In a network relay device of the shared buffer method in which the buffer amount changes depending on the usage amount of the shared buffer, a congestion detection unit that detects congestion, and when the congestion detection unit detects congestion, from the port or queue that detected the congestion In the header of the packet to be transferred, It is configured to add congestion detection information at a mark rate corresponding to the buffer amount of the port or queue, and when the buffer amount of the port or queue detecting the congestion is equal to or less than a preset mark start amount When the rate is 0% or more than the preset maximum mark amount, the mark rate is 100%. When the rate is greater than the mark start amount and less than the maximum mark amount, the mark rate is from 0% to a preset maximum mark rate. Using the marking curve that is set to increase in proportion to the buffer amount, the congestion notification unit that determines the mark rate, and the maximum buffer amount that can be used for each port or queue changes. A mark rate adjustment unit that changes any one or more of the mark start amount, the maximum mark amount, and the maximum mark rate according to the change amount of the buffer amount A network relay apparatus having a.

前記マーク率調整部は、前記最大バッファ量の変化量に応じて、前記マーク開始量と前記最大マーク量の差を一定に保ちつつ、前記マーク開始量と前記最大マーク量を変化させるように構成されてもよい。   The mark ratio adjustment unit is configured to change the mark start amount and the maximum mark amount while keeping a difference between the mark start amount and the maximum mark amount constant according to a change amount of the maximum buffer amount. May be.

前記マーク率調整部は、前記マーク開始量を、前記最大バッファ量の増加率と等しい割合増加させるように構成されてもよい。   The mark rate adjustment unit may be configured to increase the mark start amount at a rate equal to the increase rate of the maximum buffer amount.

前記マーク率調整部は、前記マーク開始量を、前記最大バッファ量の増加量と等しい量増加させるように構成されてもよい。   The mark rate adjustment unit may be configured to increase the mark start amount by an amount equal to the increase amount of the maximum buffer amount.

また、本発明は、ECN(Explicit Congestion Notification)に対応した端末が行う通信の経路に配置され、輻輳を検知すると、IPヘッダ内のToSフィールドの第7ビットに定義されているCE(Congestion Experience)を輻輳検知情報として1にするネットワーク中継機器が行うパケット転送制御方法であって、各ポート又はキューで共通の共有バッファを使用し、前記各ポート又はキュー毎に使用可能な最大バッファ量が、前記共有バッファの使用量により変化する共有バッファ方式のネットワーク中継機器に適用され、輻輳を検知したとき、輻輳を検知したポート又はキューから転送するパケットのヘッダに、当該ポート又はキューのバッファ量に応じたマーク率で輻輳検知情報を付与するようにされ、かつ、前記輻輳を検知したポート又はキューのバッファ量が予め設定したマーク開始量以下であるときはマーク率が0%、予め設定した最大マーク量以上であるときはマーク率が100%、前記マーク開始量より大きく前記最大マーク量より小さいときは、マーク率が0%から予め設定した最大マーク率まで当該バッファ量に比例して増加するように設定されたマーキングカーブを用いて、マーク率を決定するパケット転送制御方法において、前記各ポート又はキュー毎に使用可能な最大バッファ量が変化したとき、当該最大バッファ量の変化量に応じて、前記マーク開始量、前記最大マーク量、前記最大マーク率のいずれか1つ以上を変化させるパケット転送制御方法である。 In addition, the present invention is arranged in a communication path performed by a terminal corresponding to ECN (Explicit Connection Notification), and when congestion is detected, a CE (Congestion Experience) defined in the seventh bit of the ToS field in the IP header is detected. Is a packet transfer control method performed by a network relay device that sets 1 as congestion detection information, and uses a common shared buffer for each port or queue, and the maximum buffer amount that can be used for each port or queue is Applied to shared buffer type network relay devices that change according to the usage of the shared buffer. When congestion is detected, the header of the packet transferred from the port or queue where congestion is detected corresponds to the buffer amount of the port or queue. Congestion detection by mark rate When the information rate is given and the buffer amount of the port or queue in which the congestion is detected is less than or equal to the preset mark start amount, the mark rate is 0% or more than the preset maximum mark amount When the mark rate is 100%, larger than the mark start amount and smaller than the maximum mark amount, the mark rate is set to increase in proportion to the buffer amount from 0% to a preset maximum mark rate. In the packet transfer control method for determining the mark rate using a curve, when the maximum buffer amount that can be used for each port or queue changes, the mark start amount according to the change amount of the maximum buffer amount, The packet transfer control method changes one or more of the maximum mark amount and the maximum mark rate.

本発明によれば、共有バッファ方式のネットワーク中継機器において、輻輳検知時のスループットの低下を抑えることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fall of the throughput at the time of congestion detection can be suppressed in the network relay apparatus of a shared buffer system.

本発明の一実施の形態に係るネットワーク中継機器の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a network relay device according to an embodiment of the present invention. 図1のネットワーク中継機器で用いるマーキングカーブの変化を説明する図である。It is a figure explaining the change of the marking curve used with the network relay apparatus of FIG. 図1のネットワーク中継機器のマーク率調整部における制御フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control flow in the mark rate adjustment part of the network relay apparatus of FIG. (a),(b)は、ECNの基本動作を説明する図である。(A), (b) is a figure explaining the basic operation | movement of ECN. 一般的なマーキングカーブを示す図である。It is a figure which shows a general marking curve. (a),(b)は、共有バッファ方式のネットワーク中継機器において、各ポート又はキュー毎に使用可能な最大バッファ量が変化することを説明する図である。(A), (b) is a figure explaining that the maximum buffer amount which can be used for every port or queue changes in the network relay apparatus of a shared buffer system.

以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

本発明のネットワーク中継機器は、例えば、ルータやスイッチ(L2スイッチを含む)である。ここでは、一例として、ネットワーク中継機器がスイッチである場合を説明する。   The network relay device of the present invention is, for example, a router or a switch (including an L2 switch). Here, a case where the network relay device is a switch will be described as an example.

図1は、本実施の形態に係るネットワーク中継機器の概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a network relay device according to the present embodiment.

図1に示すように、ネットワーク中継機器1は、各ポート11毎に設けられたパケット受信部12およびパケット送信部13と、パケット受信部12で受信したパケットを一時的に記憶するパケットバッファ14と、パケットバッファ14と、パケット受信部12およびパケット送信部13との間に設けられたバッファ制御部15と、パケット内容に応じて出力先のポート11を決定する経路制御部16と、を備えている。   As shown in FIG. 1, the network relay device 1 includes a packet receiver 12 and a packet transmitter 13 provided for each port 11, and a packet buffer 14 that temporarily stores packets received by the packet receiver 12. A packet buffer 14, a buffer control unit 15 provided between the packet receiving unit 12 and the packet transmitting unit 13, and a path control unit 16 for determining an output destination port 11 according to the packet contents. Yes.

バッファ制御部15は、パケットバッファ14に空きがあるとき、パケット受信部12から受信したパケットを一旦パケットバッファ14に格納するように構成され、また、経路制御部16からの指示でパケットバッファ14からパケットを読み出して、出力先のポート11(パケット送信部13)へ出力するように構成される。経路制御部16は、パケットの宛先アドレスで図示しないFDB(フォワーディングデータベース)を参照して出力先のポート11を決定し、バッファ制御部15に出力指示を行うように構成される。   The buffer control unit 15 is configured to temporarily store the packet received from the packet receiving unit 12 in the packet buffer 14 when the packet buffer 14 is empty, and from the packet buffer 14 in response to an instruction from the path control unit 16. The packet is read out and output to the output destination port 11 (packet transmission unit 13). The path control unit 16 is configured to determine an output destination port 11 by referring to an unillustrated FDB (forwarding database) with the destination address of the packet and to instruct the buffer control unit 15 to output.

また、ネットワーク中継機器1は、輻輳検知部2と、輻輳通知部3と、を備えている。   The network relay device 1 includes a congestion detection unit 2 and a congestion notification unit 3.

ネットワーク中継機器1は、各ポート又はキューで共通の共有バッファを使用し、各ポート又はキュー毎に使用可能な最大バッファ量が、共有バッファの使用量により変化する共有バッファ方式のネットワーク中継機器である。   The network relay device 1 uses a shared buffer common to each port or queue, and is a shared buffer type network relay device in which the maximum buffer amount that can be used for each port or queue varies depending on the usage amount of the shared buffer. .

輻輳検知部2は、輻輳を検知するものである。本実施の形態では、輻輳検知部2を、任意のポート又はキューのバッファ量が0より大きいときに、当該ポート又はキューで輻輳が発生したと判断するよう構成した。   The congestion detection unit 2 detects congestion. In the present embodiment, the congestion detection unit 2 is configured to determine that congestion has occurred in the port or queue when the buffer amount of any port or queue is greater than zero.

輻輳通知部3は、輻輳発生時に受信側の機器に輻輳の発生を通知するものである。輻輳通知部3は、輻輳検知部2が輻輳を検知したとき、輻輳を検知したポート又はキューから転送するパケットのヘッダに、当該ポート又はキューのバッファ量に応じたマーク率で輻輳検知情報を付与するように構成される。輻輳通知部3は、パケットのIPヘッダのCEを1にすることで、輻輳検知情報を付与するよう構成される。なお、本実施の形態における「パケット」は、レイヤ2の「フレーム」を含み、データの塊の単位を意味するものとする。輻輳通知部3は、パケットバッファ14からバッファ制御部15にパケットを出力する際に、輻輳検知部2からの指示で輻輳検知情報を付与する(輻輳していなければ、何もせずパケットを通過させる)。   The congestion notification unit 3 notifies the receiving device of the occurrence of congestion when congestion occurs. When the congestion detection unit 2 detects congestion, the congestion notification unit 3 adds congestion detection information to the header of the packet transferred from the port or queue where the congestion is detected with a mark rate corresponding to the buffer amount of the port or queue. Configured to do. The congestion notification unit 3 is configured to give congestion detection information by setting the CE of the IP header of the packet to 1. The “packet” in the present embodiment includes a layer 2 “frame” and means a unit of data chunk. When the packet is output from the packet buffer 14 to the buffer control unit 15, the congestion notification unit 3 adds congestion detection information in response to an instruction from the congestion detection unit 2 (if there is no congestion, the packet is passed without doing anything. ).

本実施の形態では、輻輳を検知したポート又はキューのバッファ量に応じて、マーキングカーブ3aを用いてマーク率を決定するように輻輳通知部3を構成した。マーキングカーブ3aは、図5で説明したように、マーク開始量、最大マーク量、最大マーク率の3つの設定値で特徴付けられるものである。   In the present embodiment, the congestion notification unit 3 is configured to determine the mark rate using the marking curve 3a in accordance with the buffer amount of the port or queue in which congestion is detected. As described with reference to FIG. 5, the marking curve 3a is characterized by three set values of the mark start amount, the maximum mark amount, and the maximum mark rate.

より具体的には、マーキングカーブ3aは、輻輳を検知したポート又はキューのバッファ量が、マーク開始量以下であるときはマーク率が0%、予め設定した最大マーク量以上であるときはマーク率が100%、マーク開始量より大きく最大マーク量より小さいときは、マーク率が0%から予め設定した最大マーク率まで当該バッファ量に比例して増加するように設定されている。マーク開始量<バッファ量<最大マーク量であるときのマーク率は、次式
マーク率=最大マーク率×(バッファ量−マーク開始量)/(最大マーク量−マーク開始量)
で表される。
More specifically, the marking curve 3a indicates that the mark rate is 0% when the buffer amount of the port or queue in which congestion is detected is equal to or less than the mark start amount, and the mark rate when it is equal to or greater than the preset maximum mark amount. but 100%, is smaller than the maximum mark amount larger than the mark starting amount is set so that the mark ratio is increased in proportion to the buffer volume to the maximum mark ratio set in advance 0%. Mark rate when mark start amount <buffer amount <maximum mark amount is: Mark rate = maximum mark rate x (buffer amount-mark start amount) / (maximum mark amount-mark start amount)
It is represented by

さて、本実施の形態に係るネットワーク中継機器1は、各ポート又はキュー毎に使用可能な最大バッファ量が変化したとき、当該最大バッファ量の変化量に応じて、マーク開始量、最大マーク量、最大マーク率のいずれか1つ以上を変化させる(増加又は減少させる)マーク率調整部4を、さらに備えている。   Now, when the maximum buffer amount that can be used for each port or queue changes, the network relay device 1 according to the present embodiment changes the mark start amount, the maximum mark amount, A mark rate adjustment unit 4 that changes (increases or decreases) any one or more of the maximum mark rates is further provided.

本実施の形態では、最大バッファ量の変化量に応じて、マーク開始量と最大マーク量の差を一定に保ちつつ、マーク開始量と最大マーク量を変化させるようにマーク率調整部4を構成した。より具体的には、本実施の形態では、最大マーク量を、マーク開始量に所定のオフセット値を足し合わせた値に設定し、マーク開始量と最大マーク量とが同時に減少又は増加されるようにした。また、本実施の形態では、最大マーク率を一定の値に設定した。   In the present embodiment, the mark rate adjustment unit 4 is configured to change the mark start amount and the maximum mark amount while keeping the difference between the mark start amount and the maximum mark amount constant according to the change amount of the maximum buffer amount. did. More specifically, in the present embodiment, the maximum mark amount is set to a value obtained by adding a predetermined offset value to the mark start amount so that the mark start amount and the maximum mark amount are simultaneously decreased or increased. I made it. In the present embodiment, the maximum mark rate is set to a constant value.

さらに、本実施の形態では、マーク開始量を、最大バッファ量の増加率と等しい割合増加させるようにマーク率調整部4を構成した。   Furthermore, in the present embodiment, the mark rate adjustment unit 4 is configured to increase the mark start amount by a rate equal to the increase rate of the maximum buffer amount.

このように構成することで、例えば、図2に示すように最大バッファ量が(1+α)倍に増加した場合には、マーク開始量も(1+α)倍され、最大マーク量はマーク開始量の増加分(マーク開始量×α)増加されることになる。このとき、マーキングカーブ3aは、その形状を維持したまま(折れ曲がり部分の相対的な関係を維持したまま)左右に移動することになり、マーク開始量<バッファ量<最大マーク量の範囲の直線の傾きは一定のままである。   With this configuration, for example, when the maximum buffer amount increases (1 + α) times as shown in FIG. 2, the mark start amount is also increased by (1 + α), and the maximum mark amount increases with the mark start amount. Minutes (mark start amount × α). At this time, the marking curve 3a moves left and right while maintaining its shape (maintaining the relative relationship of the bent portions), and the marking curve 3a is a straight line in the range of mark start amount <buffer amount <maximum mark amount. The slope remains constant.

なお、本実施の形態では、マーク開始量を、最大バッファ量の増加率と等しい割合増加させるようにしたが、これに限らず、マーク開始量を、最大バッファ量の増加量と等しい量増加させるようにしてもよい。この場合、最大バッファ量が(1+α)倍に増加した際には、マーク開始量、最大マーク量共に、最大バッファ量の増加分(最大バッファ量×α)増加されることになる。   In this embodiment, the mark start amount is increased by a rate equal to the increase rate of the maximum buffer amount. However, the present invention is not limited to this, and the mark start amount is increased by an amount equal to the increase amount of the maximum buffer amount. You may do it. In this case, when the maximum buffer amount increases by (1 + α) times, both the mark start amount and the maximum mark amount are increased by the increase in the maximum buffer amount (maximum buffer amount × α).

なお、マーク開始量、最大マーク量を、最大バッファ量の増加分に比例させて増加させるようにしてもよい。この場合、最大バッファ量が(1+α)倍に増加した際には、マーク開始量、最大マーク量共に、最大バッファ量の増加分に比例定数Cを掛け合わせた値(最大バッファ量×α×C)増加されることになる。   Note that the mark start amount and the maximum mark amount may be increased in proportion to the increase in the maximum buffer amount. In this case, when the maximum buffer amount increases (1 + α) times, both the mark start amount and the maximum mark amount are values obtained by multiplying the increase in the maximum buffer amount by a proportional constant C (maximum buffer amount × α × C ) Will be increased.

なお、本実施の形態では、最大バッファ量の変化量に応じて、マーク開始量と最大マーク量の差を一定に保ちつつ、マーク開始量と最大マーク量を変化させる場合を説明したが、これに限らず、マーク開始量のみ、あるいは最大マーク量のみを変化させるようにしてもよいし、マーク開始量と最大マーク量の変化量を異ならせて、マーク開始量と最大マーク量の差を変化させることも可能である。   In the present embodiment, the case has been described in which the mark start amount and the maximum mark amount are changed while keeping the difference between the mark start amount and the maximum mark amount constant according to the change amount of the maximum buffer amount. Not only, but only the mark start amount or only the maximum mark amount may be changed, or the difference between the mark start amount and the maximum mark amount is changed by changing the mark start amount and the maximum mark amount change amount. It is also possible to make it.

また、本実施の形態では、最大マーク率を一定としたが、最大マーク率を可変にしてもよい。この場合、例えば、最大バッファ量が減少した際には、パケットロスが発生し易くマーク率を大きくする必要があるため、最大マーク率を大きくし、最大バッファ量が増加した際には、マーク率を低くしてウィンドウサイズの低下を抑制するため、最大マーク率を低くするようにすればよい。   In this embodiment, the maximum mark rate is constant, but the maximum mark rate may be variable. In this case, for example, when the maximum buffer amount is reduced, packet loss is likely to occur, and it is necessary to increase the mark rate. Therefore, when the maximum mark rate is increased and the maximum buffer amount is increased, the mark rate is increased. In order to suppress the window size from being lowered, the maximum mark rate may be lowered.

次に、本実施の形態に係るパケット転送制御方法を説明する。   Next, a packet transfer control method according to this embodiment will be described.

本実施の形態に係るパケット転送制御方法は、共有バッファ方式のネットワーク中継機器に適用され、輻輳を検知したとき、輻輳を検知したポート又はキューから転送するパケットのヘッダに、当該ポート又はキューのバッファ量に応じて、マーキングカーブ3aを用いて決定したマーク率で輻輳検知情報を付与する方法において、各ポート又はキュー毎に使用可能な最大バッファ量が変化したとき、当該最大バッファ量の変化量に応じて、マーク開始量、最大マーク量、最大マーク率のいずれか1つ以上を変化させる方法である。   The packet transfer control method according to the present embodiment is applied to a shared buffer network relay device, and when congestion is detected, the port or queue buffer is transferred to the header of the packet transferred from the port or queue where the congestion is detected. In the method of adding congestion detection information at the mark rate determined using the marking curve 3a according to the amount, when the maximum buffer amount that can be used for each port or queue changes, the change amount of the maximum buffer amount In accordance with this, one or more of the mark start amount, the maximum mark amount, and the maximum mark rate is changed.

ここで、マーク率調整部4による制御を図3を用いて説明する。なお、図3では最大マーク率を一定の値とした場合を示している。また、マーク開始量、最大マーク量、最大マーク率には予め初期値が設定されているとする。   Here, the control by the mark rate adjusting unit 4 will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a case where the maximum mark rate is a constant value. Further, it is assumed that initial values are set in advance for the mark start amount, the maximum mark amount, and the maximum mark rate.

図3に示すように、まず、マーク率調整部4は、ステップS1にて、最大バッファ量が変化したかを判断する。例えば、最大バッファ量の変化量が所定の閾値を超えたときに、最大バッファ量が変化したと判断するようにしてもよい。ステップS1でNOと判断された場合、すなわち最大バッファ量に変化がないときは、マーク開始量、最大マーク量を変化させる必要がないので、ステップS1に戻る。   As shown in FIG. 3, first, the mark rate adjustment unit 4 determines whether the maximum buffer amount has changed in step S1. For example, it may be determined that the maximum buffer amount has changed when the change amount of the maximum buffer amount exceeds a predetermined threshold. If NO is determined in step S1, that is, if there is no change in the maximum buffer amount, it is not necessary to change the mark start amount and the maximum mark amount, and the process returns to step S1.

ステップS1でYESと判断された場合、ステップS2にて、マーク率調整部4が、最大バッファ量の変化量に応じて、マーク開始量と最大マーク量を変化(増加又は減少)させる。本実施の形態では、図2で説明したように、マーク開始量を、最大バッファ量の増加率と等しい割合増加させ、そのマーク開始量の増加分最大マーク量を増加させる処理を行うことになる。その後、ステップS1に戻る。   If YES is determined in step S1, in step S2, the mark rate adjustment unit 4 changes (increases or decreases) the mark start amount and the maximum mark amount according to the change amount of the maximum buffer amount. In the present embodiment, as described with reference to FIG. 2, the mark start amount is increased by a rate equal to the increase rate of the maximum buffer amount, and the maximum mark amount is increased by the increase of the mark start amount. . Then, it returns to step S1.

以上説明したように、本実施の形態に係るネットワーク中継機器1では、各ポート又はキュー毎に使用可能な最大バッファ量が変化したとき、当該最大バッファ量の変化量に応じて、マーク開始量、最大マーク量、最大マーク率のいずれか1つ以上を変化させるマーク率調整部4を備えている。   As described above, in the network relay device 1 according to the present embodiment, when the maximum buffer amount that can be used for each port or queue changes, the mark start amount, A mark rate adjustment unit 4 is provided to change one or more of the maximum mark amount and the maximum mark rate.

マーク率調整部4を備えることにより、マーク開始量、最大マーク量、最大マーク率を最大バッファ量に追従させて変化させることが可能となり、従来のようにバッファに余裕があるのに頻繁に輻輳通知が行われてしまったり、バッファに余裕がないのに殆ど輻輳通知が行われないといった不具合を抑制することが可能になる。その結果、輻輳検知時のスループットの低下を抑えることが可能になる。   By providing the mark rate adjustment unit 4, it is possible to change the mark start amount, the maximum mark amount, and the maximum mark rate by following the maximum buffer amount. It is possible to suppress problems such as notifications being made, and congestion notifications being hardly made even though there is no room in the buffer. As a result, it is possible to suppress a decrease in throughput when congestion is detected.

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

1 ネットワーク中継機器
2 輻輳検知部
3 輻輳通知部
4 マーク率調整部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Network relay apparatus 2 Congestion detection part 3 Congestion notification part 4 Mark rate adjustment part

Claims (2)

ECN(Explicit Congestion Notification)に対応した端末が行う通信の経路に配置され、輻輳を検知すると、IPヘッダ内のToSフィールドの第7ビットに定義されているCE(Congestion Experience)を輻輳検知情報として1にするネットワーク中継機器であって、
各ポート又はキューで共通の共有バッファを使用し、前記各ポート又はキュー毎に使用可能な最大バッファ量が、前記共有バッファの使用量により変化する共有バッファ方式のネットワーク中継機器において、
輻輳を検知する輻輳検知部と、
前記輻輳検知部が輻輳を検知したとき、輻輳を検知したポート又はキューから転送するパケットのヘッダに、当該ポート又はキューのバッファ量に応じたマーク率で前記輻輳検知情報を付与するように構成され、かつ、前記輻輳を検知したポート又はキューのバッファ量が予め設定したマーク開始量以下であるときはマーク率が0%、予め設定した最大マーク量以上であるときはマーク率が100%、前記マーク開始量より大きく前記最大マーク量より小さいときは、マーク率が0%から予め設定した最大マーク率まで当該バッファ量に比例して増加するように設定されたマーキングカーブを用いて、マーク率を決定する輻輳通知部と、
前記各ポート又はキュー毎に使用可能な最大バッファ量が変化したとき、当該最大バッファ量の変化量に応じて、前記マーク開始量と前記最大マーク量の差を一定に保ちつつ、前記マーク開始量と前記最大マーク量を変化させるマーク率調整部と、
を備え
前記マーク率調整部は、前記マーク開始量を、前記最大バッファ量の増加率と等しい割合増加させるように、又は、前記マーク開始量を、前記最大バッファ量の増加量と等しい量増加させるように構成される
ネットワーク中継機器。
When congestion is detected when placed in a communication path performed by a terminal that supports ECN (Explicit Congestion Notification), the CE (Congestion Experience) defined in the seventh bit of the ToS field in the IP header is set as 1 as congestion detection information. A network relay device,
In a shared buffer type network relay device that uses a shared buffer common to each port or queue, and the maximum buffer amount that can be used for each port or queue varies depending on the usage amount of the shared buffer,
A congestion detector for detecting congestion;
When the congestion detection unit detects the congestion in the header of the packet to be transferred from the port or queue detects congestion, it is configured to impart the congestion detection information in the mark ratio corresponding to the buffer amount of the port or queue And when the buffer amount of the port or queue in which the congestion is detected is less than or equal to a preset mark start amount, the mark rate is 0%, and when it is greater than or equal to the preset maximum mark amount, the mark rate is 100%, When the mark rate is larger than the mark start amount and smaller than the maximum mark amount, the mark rate is set by using a marking curve set so as to increase in proportion to the buffer amount from 0% to a preset maximum mark rate. A congestion notification unit to be determined;
When the maximum buffer amount that can be used for each port or queue changes, the mark start amount is maintained while keeping the difference between the mark start amount and the maximum mark amount constant according to the change amount of the maximum buffer amount. And a mark rate adjustment unit for changing the maximum mark amount ,
Equipped with a,
The mark rate adjustment unit increases the mark start amount by a rate equal to the increase rate of the maximum buffer amount, or increases the mark start amount by an amount equal to the increase amount of the maximum buffer amount. Configured network relay equipment.
ECN(Explicit Congestion Notification)に対応した端末が行う通信の経路に配置され、輻輳を検知すると、IPヘッダ内のToSフィールドの第7ビットに定義されているCE(Congestion Experience)を輻輳検知情報として1にするネットワーク中継機器が行うパケット転送制御方法であって、
各ポート又はキューで共通の共有バッファを使用し、前記各ポート又はキュー毎に使用可能な最大バッファ量が、前記共有バッファの使用量により変化する共有バッファ方式のネットワーク中継機器に適用され、
輻輳を検知したとき、輻輳を検知したポート又はキューから転送するパケットのヘッダに、当該ポート又はキューのバッファ量に応じたマーク率で前記輻輳検知情報を付与するようにされ、かつ、前記輻輳を検知したポート又はキューのバッファ量が予め設定したマーク開始量以下であるときはマーク率が0%、予め設定した最大マーク量以上であるときはマーク率が100%、前記マーク開始量より大きく前記最大マーク量より小さいときは、マーク率が0%から予め設定した最大マーク率まで当該バッファ量に比例して増加するように設定されたマーキングカーブを用いて、マーク率を決定するパケット転送制御方法において、
前記各ポート又はキュー毎に使用可能な最大バッファ量が変化したとき、当該最大バッファ量の変化量に応じて、前記マーク開始量と前記最大マーク量の差を一定に保ちつつ、前記マーク開始量と前記最大マーク量を変化させ、
前記マーク開始量を、前記最大バッファ量の増加率と等しい割合増加させる、又は、前記マーク開始量を、前記最大バッファ量の増加量と等しい量増加させる
パケット転送制御方法。
When congestion is detected when placed in a communication path performed by a terminal that supports ECN (Explicit Congestion Notification), the CE (Congestion Experience) defined in the seventh bit of the ToS field in the IP header is set as 1 as congestion detection information. A packet transfer control method performed by a network relay device,
A common buffer is used in each port or queue, and the maximum buffer amount that can be used for each port or queue is applied to a network relay device of a shared buffer method that changes according to the usage amount of the shared buffer.
When detecting congestion in the header of the packet to be transferred from the port or queue detects congestion, the mark ratio corresponding to the buffer amount of the port or queues to impart the congestion detection information, and the congestion When the detected port or queue buffer amount is less than or equal to the preset mark start amount, the mark rate is 0%, and when it is greater than or equal to the preset maximum mark amount, the mark rate is 100%, which is greater than the mark start amount. A packet transfer control method for determining the mark rate by using a marking curve set so that the mark rate increases in proportion to the buffer amount from 0% to a preset maximum mark rate when the mark rate is smaller than the maximum mark amount In
When the maximum buffer amount that can be used for each port or queue changes, the mark start amount is maintained while keeping the difference between the mark start amount and the maximum mark amount constant according to the change amount of the maximum buffer amount. And change the maximum mark amount,
A packet transfer control method in which the mark start amount is increased by a rate equal to the increase rate of the maximum buffer amount, or the mark start amount is increased by an amount equal to the increase amount of the maximum buffer amount .
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