CN100401791C - 数据网络节点及交换协议数据单元的方法 - Google Patents

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Abstract

在此提供一种在数据交换节点利用交换协议数据单元(PDU)中的共享存储资源的方法。该方法包括保留：在排队用于处理之前用于存储PDU的暂时存储部分、提供支持的服务质量保证的服务质量存储部分、共享的存储区部分以及能够不阻塞输入端口流量控制的一个输入端口存储部分。在接收每个PDU之后，规定把PDU放弃决定延迟到检查PDU报头之后。规定对通过一个输入端口传送的良好数据流被保护，避免受到通过该数据交换节点的其它输入端口传送的不良数据流所阻挡。从可以同样用于PDU放弃可流量控制环境的存储管理方案中得到优点，已经向在采用该存储管理方案的数据网络节点上的PDU放弃的情况，并且减小存储要求。

Description

数据网络节点及交换协议数据单元的方法
发明领域
本发明涉及在数据传输网络中的数据交换，特别涉及在数据交换节点管理存储资源的方法。
发明背景
在数据交换领域中，参与数据传输网络的数据交换节点的性能是极其重要的。
在提供数据传输服务中，数据在由所用的数据传输协议规定的数据网络节点之间传送。一组数据一般由一个源数据网络节点所产生，并且由数据交换设备通过相关的互联数据传输链路经过一个数据传输网络向着一个目标数据网络节点转发。该数据被按照相应的数据传输协议规范，用协议数据单元或者有效负荷数据单元(PDU)来封装。
根据至少一种数据传输协议所传送的数据与路由信息一同封装在PDU中。PDU包括但不限于：信源、帧、数据包，等等。每个PDU具有一定的大小。信源具有固定的大小，而帧和数据包的大小可以变化。
每个PDU包括：容纳要被传送的数据体的至少一部分的有效负荷部分；以及容纳路由信息、PDU处理参数等等的报头部分。在沿着传输路径的每个数据交换节点参考至少一部分报头信息，以确定把PDU向目标数据网络节点转发的一条路径。可以把该PDU向一组目标数据节点转发，正如多点传送数据业务的情况那样。
该报头信息包括规范的细节：PDU的类型、PDU的大小、有效负荷的大小、报头的大小和结构、源数据网络节点、目标数据网络节点、在处理PDU中的其它特殊指令，例如转发优先级、服务级别，等等。
从数据传输网络来看，在数据网络节点之间的数据传输期间，数据被在数据传输网络中逐段地传送。PDU被数据交换节点通过其所连接的数据传输链路而接收，并且被处理，以确定把该PDU向着它们的所需目标传送所经过的数据传输链路。
从数据交换节点来看，数据交换节点是把PDU在输入端口和输出端口之间转发的多端口网络节点。PDU的转发代表了数据交换节点的交换功能。数据交换节点的基本操作包括：接收至少一个PDU，当确定一个适当的输出端口时在存储器中存储PDU，确定该输出端口，调度用于发送的PDU，以及通过确定的输出端口发送PDU。在数据传输领域中，这被称为数据交换节点操作的“存储和转发”方法。尽管数据交换节点的操作在概念上是简单的，但是这种设备的实现并不简单。
当输入端口、输出端口和交换功能以不同的数据处理速率工作时，在存储器中PDU的存储提供一个数据匹配功能。因此，该存储器也被称为存储缓冲区。
在该存储器中的PDU存储还能够进行数据流统计的采集(统计产生功能)，以在数据传输资源的使用策略上支持数据流控制。
该存储器本身表示在处理PDU中的有限资源，因为它具有有限的大小。如果一个PDU到达一个数据交换节点，并且该存储器资源被用尽，则必须放弃该PDU。有效的数据传输试图使放弃PDU的情况最少。
一种解决方案是增加可由数据交换节点所使用的存储器资源。增加存储资源的大小导致如下问题：增加数据交换节点的设计复杂度，增加开发成本，增加元件成本，增加维护成本，等等。随着在数据交换领域中对数据流所施加的更加严格的服务质量(QoS)要求，则需要使数据吞吐率进一步增加。在数据交换节点增加数据存储资源只是一种短期的解决方案。
为了减小放弃PDU情况的出现，数据交换节点必须适合采用数据流控制。这样，数据交换节点的统计收集功能被用于根据相关的数据流而对PDU分类。该数据流被根据特别可行的数据流参数而传送。试探法被用于确定是否在数据交换节点转发、放弃PDU或者调整数据流。
PDU转发规则的一个例子规定不应当从良好的数据流中放弃PDU。独占存储资源的数据流被认为是不良的。
典型的数据交换节点设计包括对所有传送的数据流使用共享的存储缓冲区。该方案在本领域中被称为共享的存储交换构架。
由于该设计会导致在本领域中称为阻塞的现象，因此共享的存储缓冲区的使用使得满足不放弃与良好数据流相关的PDU的要求变得困难。
当一个特定的数据流使用所有可用的共享存储资源时存在阻塞的情况，并且强制该数据转换节点放弃到来的PDU，包括与良好的数据流相关的PDU。
当对一个输入端口进行流量控制并且一个PDU到达具有有效的存储资源的数据交换节点时，该接收输入端口被指示向上游发送一个流量控制暂停指令消息，使得该数据交换节点上游的数据网络节点暂停发送数据。
例如，与在802.3 IEEE标准1998的附录31A中的流量控制执行的当前规范相关，所有通过执行流量控制的输入端口传送数据的数据流受到影响并且被要求暂停发送，包括良好的数据流。
在支持QoS中，PDU还被根据在PDU报头中规定的服务级别/转发属性而特性化。由于在流量控制的当前规范中使用暂停命令使得包括良好数据流在内的所有数据流停止发送，因此当流量控制有效时，还在数据交换节点上实施的QoS保证不能得到保证。因此，流量控制在本质上与保证服务质量(QoS)相抵触。
作为PDU转发规则的另一个例子，不应当从具有高的转发优选级的数据流中放弃PDU。与上文对良好数据流所述的情况相同，对于具有高转发优选级的数据流存在类似的问题：由于低转发优先级的PDU占用了共享的存储缓冲区资源，因此到达拥挤的数据交换节点的高转发优先级PDU可能被抛弃。
在1992年由D.Bertskas和R.Gallager所出版的“数据网络”第二版，pp.496-498，描述通过定量配给一个共享的缓冲空间而实现缓冲区管理的理论方法。所述方法是把总的共享缓冲区空间分为多个保留区域和一个共享区。保留区域保证用于每个数据流或者服务级别(CoS)的小量缓冲空间，使得即使在拥挤状态下，也能使良好数据流具有保证的缓冲空间。
尽管本方法提供缓冲区管理的理论方法，但是在实践中，一旦共享缓冲空间被填满，所有数据流可能受到堵塞。在理论上，假设一旦共享缓冲空间被填满，最有可能传送下一个PDU的数据流是一个不良的数据流，因此受到流量控制。在实践中，良好的数据流以协议规定的数据吞吐量级或更低的业务量级传送数据，并且在大多数情况下具有比不良数据流更大的吞吐量。包括良好数据流在内的所有通过数据交换节点的数据流受到吞吐量变化，随着共享缓冲空间的用尽，在数据吞吐量中的变化虽然很小，但是使良好数据流不利地受到流量控制。
因此，需要一种方法和数据交换构架来把阻塞情况减小到最小程度。
发明概述
根据本发明的一个方面，提供在多个数据端口之间交换协议数据单元(PDU)的数据网络节点。每个PDU具有存储报头信息的一个报头以及存储至少一部分要被传送的数据的有效负荷。该数据网络节点包括：交换PDU的处理器和一个共享的存储缓冲区。共享的存储缓冲区被分为：一个保留的暂时存储部分以及一个PDU排队存储部分。当在排队之前等待报头信息的初步检查时，暂时存储部分保存通过多个数据端口的输入端口接收的PDU。PDU排队存储部分保存等待处理的PDU，以从交换PDU地多个数据端口确定至少一个输出端口。该方案通过在排队之前从与不良数据流相关的PDU中区分出与良好数据流相关的数据流，从而减小了放弃PDU的情况。26.
根据本发明另一个方面，该PDU排队存储部分进一步包括一个服务级别(CoS)PDU排队部分。该CoS PDU排队部分被细分为多个保留的CoS处理单元。当等待处理时，每个CoS处理队列保存与在数据网络节点支持的多个服务级别中的一个相关的PDU，以提供对服务质量保证的支持，保证在数据网络节点的用于数据流的最小存储资源的利用率。
根据本发明又一个方面，该PDU排队存储部分进一步包括一个共享存储区部分。在等待处理时，该共享存储区部分保存这样的PDU，该PDU与采用比提供QoS保证的保留数据率更高的数据率传送PDU的数据流相关。
根据本发明再一个方面，该PDU排队存储部分进一步包括一个输入端口PDU排队部分。该输入端口PDU排队部分进一步被细分为多个保留输入端口处理队列。当等待处理时，每个输入端口处理队列保存与该数据网络节点的多个输入端口中的一个端口相关的PDU。每个输入端口处理队列提供对与通过相应的输入端口传送PDU的数据流相关的PDU的额外存储。对通过一个输入端口传送的数据流提供保护，防止被通过另一个拥挤的输入端口传送的不良数据流堵塞。
根据本发明另一个方面，提供一种在数据网络节点处理PDU的方法。该方法包括在排队等待处理之前在数据网络节点的共享存储缓冲区的保留暂时存储部分中暂时存储所接收PDU的步骤。在排队等待处理之前，在暂时存储部分中的所接收PDU的存储允许进行报头检查，以对PDU的放弃进行资格判定。
根据本发明的处理PDU的方法的另一个方面，队列根据保存在所提取的报头信息中的CoS规范，接收在相应CoS处理队列中的PDU。CoS处理队列的使用在数据网络节点保证用于数据流的最小数据吞吐量。
根据本发明的处理PDU的方法的另一个方面，在对应于分别接收PDU的输入端口的相应输入端口处理队列中对所接收的PDU排队。输入端口处理队列的使用被作为CoS PDU排队存储资源，并且共享的存储器部分被用尽，以限制不良数据流独占在数据网络节点的存储资源。该方案对通过一个输入端口传送的良好数据流提供保护，避免受到通过另一个输入数据端口传送的不良数据流的堵塞。
从一种缓冲区管理方案中得到该优点，在两种情况下，该方案同样用于PDU放弃和流量控制环境，并且减小存储要求。延迟对PDU放弃进行判断，直到PDU报头被检查之后为止。只要有可能防止承载良好数据流的端口被堵塞，就延迟对PDU放弃的判断。该方法提供存储资源的最小利用。
附图简述
从下文参照附图对优选实施例的详细描述中，本发明的特点和优点将变得更加清楚。图1为示出根据本发明的优选实施例的部分共享存储缓冲区的示意图；
图2为示出根据本发明的优选实施例由一个数据交换节点所执行的PDU接收子过程的处理步骤的流程图；
图3为示出根据本发明的优选实施例由一个数据交换节点所执行的排队子过程的处理步骤的流程图；
图4为示出根据本发明的优选实施例由一个数据交换节点所执行的流量控制子过程的处理步骤的流程图；
图5为示出根据本发明的优选实施例由一个数据交换节点所执行的交换子过程的处理步骤的流程图；
图6为示出根据本发明的优选实施例由一个数据交换节点所执行的发送子过程的处理步骤的流程图；
图7为示出根据本发明的优选实施例由一个数据交换节点所执行的脱离队列子过程的处理步骤的流程图。
请注意，在附图中，相似的特征由相似的标号表示。
实施例详述
现场测试表明“最起作用”的数据业务最有可能在数据交换节点造成堵塞状态，导致阻塞情况。增加存储器容量作为一种减小在数据交换节点的阻塞情况的方法已经显示出为了短期收益而导致不必要地增加成本和复杂度。
根据本发明，在存储资源的智能管理是一种长期解决方案的附加条件下，假设缺乏这种智能管理，在此提供一种在数据交换节点使放弃PDU的情况最小化的解决方案。防止良好数据流被阻塞，PDU放弃情况最有可能与最起作用的数据业务相关。
图1为示出根据本发明的优选实施例由一个数据交换节点所使用的部分共享存储缓冲区的示意图。
在工作中，当在该数据交换节点(未示出)接收一个PDU时，其报头信息还没有被检查，以确定一个相关的PDU处理，例如服务级别(CoS)和/或相关的转发优先级。根据本发明，对是否抛弃PDU的判断被延迟，至少直到报头信息被检查时为止，而与数据交换节点的拥挤状态无关。
共享存储缓冲区100被根据优选的存储管理方案而分为一个保留的暂时存储部分102和一个PDU排队存储部分104。该暂时存储部分102被用于在检查之前存储所接收的PDU。
暂时存储部分102的大小可以被设计为提供对以所期望的数据交换节点的PDU处理速率到来的PDU提供存储。可以计算该存储部分的所需存储容量的上限，从而该存储资源不会被用尽。
根据本发明另一个实现方式，其中该数据交换节点的N个输入端口中的至少一个端口被用于以可调节的速率进行发送，可以相应的改变暂时存储部分102的大小，以能够在该数据交换节点最佳地利用存储资源。
该暂时存储部分102的大小可以通过一个与该数据交换节点相关的控制台、在重新配置该数据交换节点时进行的查表法、较高级的管理协议等等来进行手动地改变，而不与本发明的精神相脱离。
当检查存储在暂时存储部分102中的PDU时，该报头信息被提取，其中包括：接收PDU的输入端口标志PDU处理方法，例如要用于处PDU的CoS和/或转发优先级，但不限于此；目标数据网络节点标识符；PDU的大小；由PDU所传送的有效负荷的大小，等等。
本发明不限于仅仅处理上述所提取的报头信息；本领域内的普通技术人员应当将认识到可以提取多种这样的参数，并且被用作为在数据交换节点处理PDU所必须的，而不脱离本发明的精神。
下面参照图2示出应用于处理到来的PDU的一种优选PDU交换处理的细节的子过程。
根据上述优选存储管理方案，PDU排队存储部分104包括保留的CoS PDU排队存储部分106。
CoS PDU排队存储部分106被进一步分割确定保留的COS PDU处理队列108：每个CoS处理队列108与在数据交换节点支持的M个服务级别中的相应一个相关。
根据本发明的一种实现方式，与CoS无关的数据流被默认分类，为最起作用的业务，并且通过一个CoS处理队列108所处理，例如第M个CoS处理队列108。
在提取报头信息之后，如果存储空间可用，则存储在暂时存储部分102中的PDU与相应的CoS处理队列108相关。每个CoS处理队列108具有相关的存储容量，该存储容量被设置为容纳在数据交换节点支持的相应服务级别。
由于每个数据流具有相关的CoS，它还与数据传输期间相关。每个数据传输期间被确定为一个时间段。在数据交换节点有效使用存储资源需要慎重地分配该资源。至少一个CoS处理队列具有可调节的存储容量。可以调节的COS处理队列108的存储容量包括但不限于：与数据交换节点相关的管理控制台的使用、实现服务质量(QoS)保证的较高级别的协议，等等。
根据QoS保证传送的数据流具有预定的最小、可维持和最大发送数据率。一般在数据传输期间设置上，数据交换节点根据最小保证的发送数据率规范来保留资源，包括存储资源，以在任何情况下确保一个保证的吞吐量。最大数据发送率规定了短期数据脉冲大小的限度，而可维持数据发送率表示保证资源的可用性的最大发送速率。当以可维持的发送数据率或更低的数据率发送时，其可能需要使用超出CoS处理队列108的保留范围的存储资源，数据流被认为是良好的。
CoS处理队列108的保留保证了在数据交换节点上低转发优先级或者造成拥挤状态的最起作用PDU不能够独占所有可用的存储资源。通过一个CoS处理队列108的最起作用的数据业务的处理保证了要被分配的最小吞吐量。根据本发明的一个优选实现方式，存储在CoS处理队列108中的PDU被如此标记。可以使用各种标记PDU的方法而不脱离本发明的精神，其中包括CoS处理队列存储数位的最佳使用和维护，该数位与存储在CoS处理队列108中的一个PDU相关。
根据上述优选存储管理方案，该PDU排队部分104进一步包括一个共享存储区部分110。
当CoS处理队列108超过各自的存储分配时，共享存储区部分110被用作为溢出。
根据本发明另一个实现方式，最起作用的数据业务主要是通过共享的存储区部分110处理，而不使用为CoS处理队列108所保留的资源。
根据上述优选存储管理方案，PDU排队存储部分104进一步包括保留的输入端口存储部分112。输入端口存储部分112进一步被分为保留的输入端口PDU处理队列114，一个输入端口处理队列114用于该数据交换节点的N个输入端口中的一个。与CoS处理队列108相类似，输入端口处理队列114避免通过一个输入端口传送的良好数据通信流被通过另一个输入端口传送的不良数据通信流所阻塞。
当共享存储区部分110被用尽时，输入端口处理队列114被用作为溢出存储空间。
每个输入端口处理队列114具有一个相关的存储容量。至少一个输入端口处理队列114的存储容量可以被改变，以使得在数据交换节点处的PDU放弃情况最少。存储容量的改变可以通过与数据交换节点相关的一个管理控制台、在数据交换节点实现流量控制的较高级别的协议级、实现QoS保证的较高级别协议等等来手动地实现。
当一个输入端口处理队列114充满时，仅仅随后到来的与通过相应输入端口传送的数据流相关的PDU被抛弃，以防止其它输入端口受到堵塞。
在提供流量控制中，每个输入端口处理队列114具有相关的占有率的低水印级别(LW)116和高水印级别(HW)118。实现数据流控制的方法将在下文中参照图4进行说明。
根据本发明的优选实施例，共享的存储缓冲区100的分区是虚拟的，并且通过存储容量计存器和存储分配计数器所维持，表示在任何时候有多少存储空间被分配给每个处理队列和暂时存储部分102。共享存储区部分110的大小补偿共享存储缓冲区100的剩余部分。
一PDU存储在共享存储缓冲区100中，则PDU与暂时存储部分102相关，通过上述存储分配计数器被更新为存储在暂时存储部分102中的PDU的各种处理队列和共享存储区部分110与PDU排队存储部分104相关。
图2为示出根据本发明的优选实施例在通过一个输入端口接收一个PDU时由数据交换节点所执行的处理步骤的流程图。
在步骤202通过一个输入端口接收PDU，在暂时存储部分102中的共享存储缓冲区100的一部分被保留(204)用于该PDU，并且该PDU被存储在其中(206)。在步骤208，所存储的PDU被检查以从中提取报头信息。在步骤210确定一个PDU处理，例如与该PDU相关的CoS规范和/或转发优先级规范。接着继续对该PDU排队。66.
图3为根据本发明的优选实施例示出在对所接收的PDU排队中由一个数据交换节点所执行的处理步骤的流程图。
在对所接收的PDU排队时，在步骤302检查相应的CoS处理队列是否充满。
如果相应的CoS处理队列108没有满，在步骤304保留存储空间，然后在步骤306把PDU存储在该存储空间中。在步骤308，当PDU被存储在相应的CoS处理队列108时，通过维护与该PDU相关的CoS处理队列存储数位，该PDU被如此标记。在步骤316，用于暂时存储部分102的相应存储空间被返回到暂时存储部分102。
如果在步骤302中，相应的CoS处理队列108被充满，则在步骤310检查是否在共享存储区部分110中有可用的存储空间。
如果在共享存储区部分110中有可用的存储空间，则在步骤312中，继续在共享存储区部分110中保留存储空间，在步骤314中，把PDU存储在其中，以及在步骤316中，把该存储空间保留到暂时存储部分102。接着交换该PDU。
图4为根据本发明的优选实施例示出在实现流量控制中由数据交换节点所执行的处理步骤的流程图。
一旦在步骤310中发现共享存储区部分110被充满，则在步骤400中检查在数据交换节点上的流量控制是否有效。
如果该流量控制有效，则在步骤402中检查与接收PDU的输入端口相关的输入端口处理队列114的占有率是否低于相应的低水印级别116。
如果输入端口处理队列114的占有率低于该低水印级别116，则在步骤404中检查一个暂停命令是否生效。
一旦在步骤404中发现该暂停命令有效，则在步骤406中清除该暂停命令的状态，在步骤408中在输入端口处理队列114内保留存储空间，把PDU存储在其中(410)，以及从步骤316开始把由PDU所占用的存储资源返回到暂时存储部分102。
如果在步骤404中该处理没有发现生效的暂停命令，则从步骤408重新开始。
一旦在步骤402发现输入端口处理队列114的占有率高于低水印级别116，则在步骤412中检查输入端口处理队列114的占有率是否高于高水印级别118。
如果发现输入端口处理队列114的占有率不高于该高水印级别118，则从步骤408重新开始该处理，以为在输入端口处理队列114中的所接收PDU保留存储空间。
如果在步骤412发现占有率高于该高水印级别118，则在步骤414检查一个暂停命令是否生效。
一旦在步骤414中发现该暂停命令生效，则在步骤420中检查输入端口处理队列114是否被充满。
如果输入端口处理队列114没有被充满，则从步骤408继续执行处理。
一旦在步骤420发现输入端口处理队列114被充满，则在步骤422放弃该PDU。
一旦在步骤414中发现该暂停命令没有生效，则在步骤416激活该暂停命令状态，并且通过一个与接收PDU相关的相关输入端口把一个暂停命令发送到数据交换节点的上游(418)，以调节由此传送的数据流。从步骤420重新开始该处理，以尝试在输入端口处理队列114中存储所接收的PDU。
如果在数据交换节点没有执行流量控制，则从步骤420重新开始。
上述启动流量控制的方法延迟了暂停命令状态的出现，并且一旦出现该状态则延迟该状态的复位，直到大部分输入端口处理队列114被释放为止(滞后作用)。.
可以使用包括使用单个占有率阈值在内的其它启动流量控制的方法，而不脱离本发明的精神。
图5为根据本发明的优选实施例示出在交换一个排队的PDU中由网络节点所执行的处理步骤。
在交换排队的PDU中，该处理在步骤502中选择一个要交换的PDU。存在用于交换的PDU选择方法，包括对转发优先级处理提供支持，并且这是在本描述的范围之外的。在步骤504确定要把PDU要交换到的一个输出端口，并且在步骤506中调度用于发送的所交换PDU。该处理接着发送该PDU。
图6为示出根据本发明的优选实施例在发送一个排队的PDU中由数据交换节点所执行的处理步骤的流程图。
在步骤602中选择一个PDU并且在步骤604中发送。所示的发送子过程600被过分地简化。在本领域内的普通专业人员应当认识到该发送子过程被包括其它步骤，例如：进一步执行流量控制，在多点传送中用于重复数据通信的规定；进一步数据封装；等等，而不脱离本发明的精神。在完成PDU发送时，该PDU被标记，用于脱离队列。
图7为根据本发明的优选实施例示出在使一个发送的PDU脱离队列中由一个数据交换节点所执行的处理步骤。
在使发送的PDU脱离队列中(702)，在步骤704中使保留的存储空间被释放。该处理队列108和114具有由上述存储容量寄存器所规定的预定存储容量，并且具有由上述存储分配计数器所规定的占有率(第62段)。
如果CoS处理队列存储数位被设置(701)，则在步骤708把释放的存储空间返回到对应于所发送PDU的CoS处理队列108。
如果CoS处理队列存储数位没有被设置(706)，则在步骤710中，检查对应于接收所发送PDU的输入端口的输入端口处理队列114的占有率。
如果该占有率大于0，则在步骤712中把被释放的存储空间返回到输入端口处理队列114。
如果该占有率等于0，则在步骤714中把被释放的存储空间返回到共享存储区部分110。
下面进一步参照附录对本发明进行详细描述。
所示的实施例仅仅是举例说明，并且本领域内的专业人员应当认识到可以对所述实施例做出各种变化而不脱离本发明的精神。本发明的范围仅仅由所附权利要求来确定。
附录
进入和退出缓冲区空间
在此时，数据包被根据如下次序而分配一个缓冲区：
1.全部级别保留的缓冲区
2.共享区缓冲区
3.全部端口保留的缓冲区
换句话说，如果可能的话，该数据包被存储在对应于数据包业务级的存储器的保留区域中。如果该区域被充满，则数据包可以存储在共享区中的任何缓冲区中。作为最后的手段、如果全部级别保留的缓冲区和共享区缓冲区被完全占用，则该数据包可以存储在对应于数据包源端口的保留存储区中。通过把适当的缓冲计数器增加以表明新的占用情况，而实现把数据包存储在缓冲空间的特定区域中。
为了使该缓冲区管理方案起作用，该数据包必须携带一个表示该帧是否被存储在全部级别保留的缓冲区中的数位。
在发送之后，必须更新全部缓冲区的占有率。如果离开的数据包被存储在全部级别保留的缓冲区中，则必须减小相应的全部级别的缓冲计数器。另一方面，如果离开的数据包没有被存储在全部级别保留的缓冲区中，则需要减小相应的全部端口的缓冲计数器或共享区的缓冲计数器。该缓冲区应当根据如下优先次序而返回：
1.全部端口保留的缓存器
2.共享区的缓冲区
请注意，在可能时，数据包被存储在共享缓存区中，而不是存储在全部端口保留的缓存区中。相反，如果可能的话，数据包被返回到全部端口保留的缓冲区而不是返回到共享的缓冲区。确实，源端口的保留缓冲区很少被使用并作为最后的手段，并且尽快地返回。
放弃和流量控制
根据缓冲区管理规则，如果由于共享区和保留区都被使用，使得一个数据包无处可去，则放弃该数据包。
相同的方案可以用于流量控制。当一个端口的全部源保留缓冲区减小到特定的阈值，则可以启动流量控制。因为全部源保留缓冲区仅仅被用作为最后的手段，该方案具有尽可能少地启动流量控制的优点。

Claims (37)

1.一种在多个数据端口之间交换协议数据单元的数据网络节点，每个协议数据单元具有存储报头信息的一个报头以及存储至少一部分要被传送的数据的有效负荷，该数据网络节点包括：
a.交换协议数据单元的处理器；以及
b.共享的存储缓冲区，其中包括：
i.一个保留的暂时存储部分，当在排队之前等待报头信息的初步检查时，该暂时存储部分保存通过多个数据端口的输入端口接收的协议数据单元，以及
ii.一个协议数据单元排队存储部分，用于保存等待处理的协议数据单元，以从交换协议数据单元地多个数据端口确定至少一个输出端口，
该方案通过在排队之前从与不良数据流相关的协议数据单元中区分出与良好数据流相关的数据流来减小放弃协议数据单元的情况。
2.根据权利要求1所述的数据网络节点，其特征在于暂时存储部分具有设计为在该网络节点适应协议数据单元的吞吐量的存储容量。
3.根据权利要求2所述的数据网络节点，其特征在于暂时存储部分的存储容量被固定为适应指定的数据吞吐量。
4.根据权利要求2所述的数据网络节点，其特征在于暂时存储部分的存储容量可调节为适应在数据网络节点传送的数据吞吐量，该数据网络节点进一步包括至少一个具有可调节的数据传输速率的数据端口。
5.根据权利要求4所述的数据网络节点，其特征在于暂时存储部分的存储容量被通过与该数据网络节点相关的管理控制台而改变。
6.根据权利要求4所述的数据网络节点，其特征在于在改变具有可调节数据传输速率的至少一个数据端口的数据传输速率之后，暂时存储部分的存储容量被通过一个查找表更新。
7.根据权利要求4所述的数据网络节点，其特征在于较高级的协议监控在数据网络节点的数据吞吐量，并且调整与数据网络节点的总计数据吞吐速率相关的暂时存储部分的存储容量。
8.根据权利要求1所述的数据网络节点.其特征在于，该协议数据单元排队存储部分进一步包括一个服务级别协议数据单元排队部分，其中包括多个保留的服务级别处理队列，当等待处理时，每个服务级别处理队列保存与在数据网络节点支持的多个服务级别中的一个相关的的协议数据单元，以提供对服务质量保证的支持，保证在数据网络节点的用于数据流的最小存储资源的利用率。
9.根据权利要求8所述的数据网络节点，其特征在于，服务级别处理队列被指定用于存储和处理没有特定服务级别的协议数据单元。
10.根据权利要求8所述的数据网络节点，其特征在于至少一个服务级别处理队列具有可调节的存储容量。
11.根据权利要求10所述的数据网络节点，其特征在于至少一个服务级别处理队列的存储容量被通过如下方式中的一种来调节：管理控制台和执行服务质量保证的较高级协议。
12.根据权利要求8所述的数据网络节点，其特征在于该数据网络节点进一步包括多个服务级别处理队列存储数位，每个服务级别处理队列存储数位与存储在服务级别处理队列中的一个协议数据单元相关。
13.根据权利要求1所述的数据网络节点，其特征在于，该协议数据单元排队存储部分进一步包括一个共享存储区部分，在等待处理时该共享存储区部分保存这样的协议数据单元，该协议数据单元与采用比提供服务质量保证的保留数据率更高的数据率传送协议数据单元的数据流相关。
14.根据权利要求13所述的数据网络节点，其特征在于共享的存储区部分进一步保存并暂停处理没有特定的服务级别的协议数据单元。
15.根据权利要求1所述的数据网络节点，其特征在于，该协议数据单元排队存储部分进一步包括一个保留的输入端口存储部分，其中包括多个保留输入端口处理队列，当等待处理时，每个输入端口处理队列保存与该数据网络节点的多个输入端口中的一个端口相关的协议数据单元，提供对与通过该输入端口传送协议数据单元的数据流相关的协议数据单元的额外存储，对通过该输入端口传送的数据流提供保护，防止被通过另一个拥挤的输入端口传送的不良数据流堵塞。
16.根据权利要求15所述的数据网络节点，其特征在于至少一个输入端口处理队列具有可调节的存储容量。
17.根据权利要求16所述的数据网络节点，其特征在于至少一个输个端口处理队列被通过如下方式中的一种而改变：管理控制台，执行服务质量保证的较高级协议以及执行流量控制的较高级协议。
18.根据权利要求15所述的数据网络节点，其特征在于每个输入端口处理队列具有一个相关的高水印级别，用于与执行输入端口流量控制的输入端口流量控制处理队列的占有率相比较。
19.根据权利要求18所述的数据网络节点，其特征在于至少一个高水印级别是可调节的。
20.根据权利要求19所述的数据网络节点，其特征在于高水印级别的数值被通过如下方式中的一种而调节：管理控制台、执行服务质量保证的较高级协议以及执行流量控制的较高级协议。
21.根据权利要求18所述的数据网络节点，其特征在于每个输端口处理队列具有相关的低水印级别，用于与执行输入端口流量控制的输入端口处理队列的占有率相比较。
22.根据权利要求21所述的数据网络节点，其特征在于至少一个低水印级别是可调节的。
23.根据权利要求22所述的数据网络节点，其特征在于低水印级别的数值被通过如下方式中的一种而调节：管理控制台、执行服务质量保证的较高级协议以及执行流量控制的较高级协议。
24.一种在具有交换协议数据单元的处理器和共享的存储缓冲区的数据网络节点处理协议数据单元的方法，该方法包括如下步骤：
a.通过数据网络节点的一个输入数据端口接收协议数据单元；
b.在共享存储缓冲区的保留暂时存储部分中暂时存储所接收的协议数据单元；
c.从所存储的协议数据单元中提取报头信息；
d.有选择地对用于处理的协议数据单元排队；
e.交换该协议数据单元；
f.通过数据网络节点的输出数据端口发送协议数据单元；以及
g.解除分配由所发送的协议数据单元使用的资源，
从而在首部捡查之前在暂时存储部分中存储所接收的协议数据单元提供要在抛弃协议数据单元中作出资格判定。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于有选择地对协议数据单元排队，该方法进一步包括如下步骤：如果存储资源不可用于对要处理的协议数据单元排队，则抛弃该协议数据单元。
26.根据权利要求24所述的方法，其特征在于该共享存储器进一步包括一个协议数据单元排队存储部分，该协议数据单元排队存储部分进一步包括一个服务级别协议数据单元存储部分，该服务级别协议数据单元存储部分进一步包括与在该数据网络节点支持的一组服务级别相关的多个服务级别处理队列，以及有选择地对要处理的协议数据单元排队的步骤，该方法进一步包括如下步骤：如果服务级别处理队列没有充满则根据保存在所提取的报头信息中的一个服务级别规范对相应服务级别处理队列中的协议数据单元排队。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于在相应的服务级别处理队列中对协议数据单元排队，该方法进一步包括设置对应于每个排队的协议数据单元的相关服务级别处理队列存储数位的步骤。
28.根据权利要求26所述的方法，其特征在于协议数据单元排队存储部分进一步包括一个共享的存储区部分以及有选择地对要处理的协议数据单元排队的步骤，该方法进一步包括如下步骤：如果对应于该协议数据单元的服务级别处理队列被充满，则对共享的存储区部分中的协议数据单元排队。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于该方法进一步包括如下步骤：主要在共享的存储区部分中对没有特定的服务级别的协议数据单元进行排队。
30.根据权利要求28所述的方法，其特征在于该协议数据单元排队存储部分进一步包括一个输入端口协议数据单元排队存储部分，该输入端口协议数据单元排队存储部分进一步包括多个输入端口处理队列，每个输入端口处理队列与该数据网络节点的一个输入端口相关，以及有选择地对要处理的协议数据单元排队的步骤，该方法进一步包括如下步骤：如果共享的存储区资源没有被用尽，则在对应于接收协议数据单元的输入端口的输入端口处理队列中对该协议数据单元排队。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于该方法在检查共享存储区部分是否充满之后进一步包括执行输入端口流量控制的步骤。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，在执行输入端口流量控制时，每个输入端口队列具有一个相关的高水印级别，该高水印级别在执行流量控制时与输入端口处理队列的占有率相比较。
33.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，在执行输入端口流量控制时，每个输入端口队列具有一个相关的低水印级别，该低水印级别在消除数据网络节点的拥挤状态时与输入端口处理队列的占有率相比较。
34.根据权利要求24所述的方法，其特征在于解除分配由所发送的协议数据单元所使用的资源之后，该方法进一步包括如下步骤：如果协议数据单元被排队用于处理，则把空闲的存储空间返回到一个服务级别处理队列。
35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于把空闲的存储空间返回到服务级别处理队列之后，该方法进一步包括如下步骤：确定一个服务级别处理队列存储数位是否与以前设置的所发送协议数据单元相关。
36.根据权利要求30所述的方法，其特征在于解除分配由所发送的协议数据单元使用的资源之后，该方法进一步包括如下步骤：如果占有率不为零，则把空闲的存储空间返回到相应的输入端口处理队列。
37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于解除分配由所发送的协议数据单元使用的资源之后，该方法进一步包括如下步骤：如果相应的流量控制处理队列占有率为零，则把空闲的存储空间返回到共享的存储区部分。
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