CN100550831C - 吉比特无源光网络严格优先级加权轮询调度方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于严格优先级加权轮询调度的系统、方法和计算机可读介质，包括选择一组具有共同目的地址的带宽分配表填充条目，每个填充条目与接收的数据分组相关，以及确定用于所选组中每个带宽分配表条目的调度权重，该调度权重首先通过优先级确定并然后通过分配权重来确定。

Description

吉比特无源光网络严格优先级加权轮询调度方法和系统

相关申请的交叉引用

本专利申请涉及并要求于2004年11月10日提出的名称为“7342FTTU GPON ONT SWRR SCHEDULER”的美国临时专利申请No.60/626,652的优先权，其全部内容通过参考引入本申请。

技术领域

本发明一般地涉及用于信令服务器的单级调度机制，并且更特别地涉及吉比特无源光网络严格优先级加权轮询调度机制。

背景技术

目前，数据分组网络需要调度以满足服务质量的要求。用来适应优先级和加权两者的调度机制目前需要多级调度以分开地考虑优先级和权重的每个级。调度难点在于不断变化的指定优先级和权重的百分比。目前硬件的实现需要具有每个级为严格优先级或加权的多级调度机制。

因此，需要的是一种灵活的单级调度器。更特别地，需要的是一种软件实现的严格优先级加权轮询调度器，它可以提供单级调度机制，其根据优先级、权重或优先级和权重的组合进行调度。基于同一目的地(由分配Id识别)的调度器的多输出或逻辑分割是本发明所提供的主要灵活性。

发明内容

吉比特无源光网络的业务量控制需要使用调度器来满足服务质量的要求。一个数据分组可以具有一个逻辑输出端口(分配Id)、一个相关的优先级、一个权重或优先级和权重这两者。目前在硬件中确定一个适当的调度权重需要多级调度来分开地考虑优先级和权重。本发明提供该机制以允许在单级调度器中评估权重和逻辑输出端口、优先级的组合。

要调度和路由的数据分组进入一个用于业务量控制的队列。与该数据分组相关的且业务量控制所需的信息存储在一个带宽分配表(BAT)中。本发明的单级调度器利用来自带宽分配表的信息来作出调度决定。与数据分组相关的带宽分配表数据包括用来识别数据分组的索引、称为分配Id的数据分组要路由到那里的目的地址、优先级、初始权重、增量权重以及块计数。

带宽分配表的索引是用来标识数据分组的值。该索引可以与称为端口Id的进入标识符相关。

带宽分配表中的数据分组的目的地址是用来标识数据分组路由的值。目的地址称为分配Id。同一目的地址可以用于多于一个的数据分组。如果多于一个的数据分组被路由到同一目的地址，则需要进行调度以控制业务量。

带宽分配表中的数据分组的优先级是最高优先级0和最低优先级7之间的值。如果多于一个的数据分组具有同一目的地址，则应为向该目的地址路由的每个数据分组分配不同的优先级水平以允许调度。

如果多于一个的数据分组具有同一地址和同一优先级水平，则需要带宽分配表中的数据分组的初始权重。在这种情况下，应为每个数据分组分配权重以允许调度。

在由队列已接收到数据分组的帧尾之后，增加带宽分配表中的数据分组的增量。

当由队列已接收到数据分组的帧尾时，带宽分配表中的数据分组的块计数累计在队列中已接收到的字节数。

由严格优先级加权轮询调度器计算的数据分组的分配权重是数据分组的初始权重加上乘以块计数后的增量。

数据分组传输的指定次序称为队列顺序。首先基于严格优先级为要发送到共同目的地址的数据分组分配队列顺序，然后通过为具有同一优先级的数据分组分配权重来为要发送到共同目的地址的数据分组分配队列顺序。

传输授予是对从队列向目的地址分配ID传输数据分组的认可。

在一个实施方式中，用于严格优先级加权轮询调度的方法包括选择一组具有共同目的地址的带宽分配表填充条目，每个填充条目与一个接收的数据分组相关，以及为所选组中每个带宽分配表条目确定一个调度权重，该调度权重首先通过优先级确定并且然后通过分配权重来确定。

在一个实施方式中，用于严格优先级加权轮询调度的方法包括接收一个数据分组，该数据分组包括目的地址、优先级和初始权重，构造与接收的数据分组相关的带宽分配表条目，该带宽分配表条目包括目的地址、优先级和初始权重，在接收到相关的数据分组后，以预定值增加带宽分配表中的增量，对接收的数据分组中的字节数进行计数，将带宽分配表中的块计数设置为所计的相关的接收数据分组中的字节数，向相关的接收数据分组的带宽分配表条目添加增量，向相关的接收数据分组的带宽分配表条目添加块计数，选择一组具有共同目的地址的带宽分配表填充条目，每个填充条目与接收的数据分组相关，通过将增量乘上块计数并且将乘积加到相关的接收数据分组带宽分配表中的初始权重，来计算接收的数据分组的分配权重，其中在相关的接收数据分组的帧尾之后发生分配权重的计算，为所选组中每个带宽分配表条目确定调度权重，该调度权重首先通过优先级确定并且然后通过分配权重来确定，如果发生溢出将具有相同目的地址和共同优先级的所选条目的分配权重重置为0，以及接受数据分组传输授予并传输具有最小调度权重的数据分组。

在另一个实施方式中，一种包括用于严格优先级加权轮询调度机制的指令的计算机可读介质，包括在接收到数据分组后以预定值增加带宽分配表中的增量，对接收的数据分组中的字节数进行计数，将带宽分配表中的块计数设置为所计的相关的接收数据分组的字节数，通过将增量乘上块计数并且将乘积加到相关的接收数据分组的带宽分配表中的初始权重来计算接收的数据分组的分配权重，以及为所选组中每个带宽分配表条目确定调度权重，该调度权重首先通过优先级确定并然后通过分配权重来确定，选择一组具有共同目的地址的带宽分配表填充条目，每个填充条目与接收的数据分组相关联，其中，在接收到相关的接收数据分组的帧尾之后发生分配权重的计算，如果发生溢出将用于具有相同目的地址和共同优先级的所选条目的分配权重重置为零，接受数据分组传输授予并发送具有最小调度权重的数据分组。

在又一个实施方式中，严格优先级加权轮询调度机制具有计算机可读介质，该计算机可读介质包括这样的指令，用于在带宽分配表中构造与接收的数据分组相关的条目，该条目具有索引、目的地址、优先级、初始权重、增量和块计数，用于分配用于带宽分配表条目的索引，用于确定带宽分配表条目的优先级，用于分配带宽分配表条目的初始权重，用于在接收到相关的数据分组后以预定值增加带宽分配表条目的增量，以及将带宽分配表条目的块计数设置为相关的接收数据分组的字节数。

在又一个实施方式中，一种系统适于提供严格优先级加权轮询调度，该系统包括存储器和处理器，该存储器具有其中从进入的端口标识符接收数据分组的队列，该存储器具有带宽分配表，该带宽分配表具有包括索引、目的地址、优先级、初始权重、增量和块计数的条目，该条目与接收的数据分组相关，该处理器诸如是计算机处理器，可与存储器中的队列和带宽分配表通信地连接，其中处理器选择一组具有共同目的地址和优先级的带宽分配表条目，其中在队列中接收到数据分组后处理器以预定值增加带宽分配表的增量，其中处理器对接收的数据分组中的字节数进行计数，其中处理器将带宽分配表的块计数设置为所计的接收数据分组中的字节数，其中处理器通过将增量乘上块计数并且将乘积加到接收数据分组的初始权重来计算接收数据分组的分配权重，其中处理器为所选组中每个带宽分配表条目确定调度权重，该调度权重首先通过优先级确定并然后通过分配权重来确定，其中在队列中接收到相关的接收数据分组的帧尾后发生由所述处理器对所述分配权重的所述计算，其中如果发生溢出处理器就将用于具有相同目的地址和共同优先级的所选条目的分配权重重置为零，其中处理器接受来自存储器的队列的数据分组传输授予并且其中处理器从存储器的队列传输具有最小调度权重的数据分组。

附图说明

图1描述了一个根据本发明的一个优选实施方式的第一严格优先级加权轮询调度系统；

图2描述了一个根据本发明的一个优选实施方式的第二严格优先级加权轮询调度系统；

图3描述了一个根据本发明的一个优选实施方式的带宽分配表；

图4描述了一个根据本发明的一个优选实施方式的软件流程块；

图5描述了一个根据本发明的一个优选实施方式的第三严格优先级加权轮询调度系统。

具体实施方式

现在参照图1，一种用于严格优先级加权轮询(SPWRR)调度的方法借助于一个本发明的系统10实现，该系统10包括多个将在下面进行描述的块或模块。这些块或模块为软件、硬件、固件和/或软件、硬件和/或固件的组合。要进行调度和路由的数据分组22、24和26集进入一个队列或SPWRR调度器12以便进行业务量控制。与数据分组相关并且是业务量控制所需要的信息存储在一个带宽分配表(BAT)14中。进入的数据分组从标为端口ID16、18和20的进入端口标识符到达队列。这些数据分组具有优先级。SPWRR调度器12通过接口与BAT连接以便确定该数据分组的一个调度权重。一旦计算出调度权重，数据分组就依次被路由至标为分配ID28、30和32的目的地址。

现在参照图2，图2更详细地描述了一个用于严格优先级加权轮询(SPWRR)调度的系统40，该系统包括多个块或模块。这些块或模块为软件、硬件、固件和/或软件、硬件和/或固件的组合。当在队列中或SPWRR调度器42接收到相关数据分组56、58、60、62和64的帧尾时，本发明将在带宽分配表44中的增量加上预定数值。块计数由在数据分组中的字节数构成，并且该值被加入到相关数据分组的BAT中。进入的数据分组具有一个初始权重。通过将增量和块计数的乘积加入到初始权重，来计算相关数据分组的分配权重。

SPWRR调度器42首先依据优先级然后依据分配的权重，选择一组具有共同目的地址的非空带宽分配条目。具有一个共同目的地址分配ID和共同优先级的带宽分配条目称为一个加权轮询(WRR)组66。如果出现溢出情形，则将分配给具有共同目的地址的非空带宽分配条目，WRR组，的权重设置为0。

严格优先级加权轮询机制可以根据优先级和应用的权重确定队列顺序。首先根据优先级选择队列顺序，如果超过1个以上的条目具有同样的优先级水平，则然后根据所分配的权重选择队列顺序。接收到传输授予以后，扫描分配给同个目的地址(分配Id)72、78和80的表条目，并且根据优先级和分配的权重对队列顺序进行选择。优先级和分配的权重允许对调度权重进行计算。同一个目的地址组内的最低调度权重值具有下次进行调度的最高优先级。当在进入端口标识符(端口Id)46、48、50、52和54上接收到数据分组时，对字节数进行计算并且汇总为块计数。一旦在进入标识符中接收到的数据分组已经将帧尾发送出去，就通过将乘以块计数的增量加到初始权重中，对所分配的权重进行更新。如果分配的权重导致溢出，则将所有分配到同一个目的地址的同样优先级的条目的分配权重重置为0。如果该条目定义为严格优先极，则将增量设置为0。数据分组被路由到68、70、74和76以到合适的目的地址分配Id。

本发明的调度算法将在下面进行描述。优选地，该算法包含在计算机可读介质中或软件中，但也可以包含在固件中并且通过硬件实现。

该算法包括下述步骤：

1.等待分配Id_x的传输授予，并且进入到步骤2；

2.选择带宽分配表条目；

a.其已经填充，

b.其分配Id等于分配Id_x，

c.其具有最小优先级(在与a和b条件匹配的其它条目中)，

3.如果发现条目则更新表面权重；

a.更新表面权重＝初始权重+增量，

b.如果出现溢出，则对选择加权轮询组中的所有条目的权重进行重新设置(具有相同分配id_x和相同优先级的条目)。

c.从队列发送数据分组

4.到步骤1

现在参照图3，块和模块为软件、硬件、固件和/或软件、硬件和/或固件的组合。带宽分配表90包含确定队列顺序和数据分组路由所需要的信息。索引92是对队列中的每个数据分组进行识别的值。每个队列可以与进入端口标识符相关。

BAT中的每个条目与目的地址分配Id94相关。同样的目的地址可以由一个以上的条目使用。任何时候当一个以上的条目被路由到同一个目的地址，应当利用优先级96或者分配的权重或者两者都利用，以便确定数据分组之间的带宽共享。如果没有相关的目的地址分配Id94，则在条目中使用默认值255。

当一个以上的数据分组被路由到同一个目的地址时，应当对调度机制进行指定。如果使用了基于优先级的机制，则每个条目应当被分配给不同的优先级水平。如果一个以上的条目需要具有相同的优先级，则应当在同一个优先级中对每个条目的分配权重进行指定。最高的优先级水平指定为0，最低的优先级水平指定为7，而默认的优先级设置为0。

当一个以上的数据分组被路由到具有同样优先级水平的同一个目的地址时，这个组的条目称为加权轮询组，并且使用严格优先级加权轮询调度机制来确定调度。默认的初始权重值98由硬件设置为0。优选地，当硬件使用该值来表示权重值时，不对该值进行修改。分配的权重与具有同样目的地址和同样优先级的其它数据分组的分配权重相关。

当在队列中接收到相关数据分组的帧尾时，带宽分配表中的增量100增加一个预定值。块计数102用来累计队列已经接收到的块的数量。块单元表示队列已经接收到的字节的具体数量。当队列接收到帧尾时，块计数和增量相乘并且其结果与初始权重相加，从而确定分配的权重。这个计算保证了队列能够对整个帧进行发送，因为分配的权重直到帧尾才进行更新。这个计算减少了在光线路终端上需要的碎片支持的数量，并且满足了队列的带宽权重要求。因为增量和块计数相乘，所以路由的数据分组的大小应当相应地依大小排列以便减少溢出的数量。

本发明的严格优先级轮询调度机制包括计算机可读介质，该计算机可读介质包括用于构造与接收的数据分组相关的带宽分配表90中的条目的指令。该条目包括索引92、目的地址(分配Id)94、优先级96、初始权重98、增量100和块计数102。严格优先级加权轮询调度机制包括指令，该指令用于分配带宽分配表条目的索引、确定带宽分配表条目的优先级、分配带宽分配表条目的初始权重、当接收到相关数据分组时以预定值增加带宽分配表条目的增量、以及将带宽分配表条目的块计数设置为相关的接收数据分组的字节数。

现在参照图4，图4描述了用于严格优先级加权轮询调度的方法110。严格优先级加权轮询调度器接收包括目的地址、优先级和初始权重的数据分组(112)。用包括目的地址、优先级和初始权重的条目构成BAT。接受数据分组的传输授予(114)，并且从具有共同目的地址的填充条目选择出一组BAT(116)。当接收到相关数据分组时以预定值增加BAT中的增量(118)，并且对接收到的数据分组的字节数进行计数(120)。将BAT中的块计数设置为所计的相关的接收数据分组的字节数，并且将增量添加到接收到的相关数据分组的BAT条目。将块计数添加到相关的接收数据分组的带宽分配表条目。

接下来，通过将增量乘上块计数并且将该乘积加到所接收的相关数据分组在带宽分配表中的初始权重，对接收到的数据分组的分配的权重进行计算(122)。当队列中接收到相关数据分组的帧尾之后，对分配的权重进行计算。确定所选组中每个带宽分配表条目的调度权重。该调度权重首先通过优先级确定，然后通过分配的权重确定(124)。如果发生溢出，则将所选择的具有同样目的地址和优先级的条目的分配权重重置为0(126)。接受数据分组的传输授予(114)并且传输具有最小调度权重的数据分组(128)。

现在参照图5，本发明的SPWRR调度系统130包括多个块或模块，这些块或模块为软件、硬件、固件和/或软件、硬件和/或固件的组合。

存储器134包含进入队列136将要进行调度和路由以便进行业务量控制的一组数据分组。该存储器包括从进入端口标识符接收数据分组的队列，并进一步包括BAT 138，该BAT 138包括与数据分组相关的并且为业务量控制所需的信息，该信息存储在BAT中。进入的数据分组从进入端口标识符端口Id140、142和144到达队列。数据分组具有优先级。SPWRR调度器152用接口与BAT进行连接，以便确定数据分组的调度权重。一旦计算出调度权重，数据分组便被路由到目的地址分配ID146、148和150。

处理器132可通信地连接到BAT和队列。该处理器执行SPWRR调度152的指令，以便对网络中的数据分组的业务流进行路由和调度。

虽然本发明的系统的示意实施例已经在附图中进行了说明，并且在前面的详细描述中进行了描述，但是应当理解，本发明并不限于所披露的实施例，而是可以有许多的重新布置、修改和替换而不脱离由下面的权利要求书列出并限定的本发明的精神。例如，本发明的能力可以全部地和/或部分地由一个或多个管理处理器、现场服务器或网络服务器模块实现。同时，这些能力也可以在当前的方式或分布式方式下实现，或者通过能够提供和/或接收调度信息的任何设备实现。另外，虽然本说明书中以一种具体的方式进行了描述，但是各种模块或块可以重新放置，而不脱离本发明的范围。例如，由BAT和队列实现的功能可以是自包含的。进一步而言，虽然本说明书中以一种具体的方式进行了描述，但是本发明可以使用更多或更少数量的队列、调度器、BAT、进入端口标识符和目的地址。另外，本发明可以使用更少或更多数量的数据分组并且为了实现本发明这种数据分组可以包括已知的补充信息，以向本发明提供附加的已知特征，并且/或使得本发明更加有效。

Claims (10)

1.一种用于严格优先级加权轮询调度的方法，包括：

接收数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)，该数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)包括目的地址(94)、优先级(96)和初始权重(98)；

构造与所述接收的数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)相关的带宽分配表条目，所述带宽分配表条目包括所述目的地址(94)、所述优先级(96)和所述初始权重(98)；

在接收到相关的数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)时，以预定值增加所述带宽分配表(14，44，90)中的增量(100)；

对所述接收的数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)中的字节数进行计数；

将所述带宽分配表(14，44，90)中的块计数(102)设置为所计的所述相关的接收数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)中的字节数；

选择一组具有共同目的地址(94)的带宽分配表填充条目，每个填充条目与接收的数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)相关联；

通过将所述增量(100)乘上所述块计数并且将该乘积加到所述相关的接收数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)在所述带宽分配表(14，44，90)中的所述初始权重(98)，计算所述接收的数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)的分配权重，

其中在接收到所述相关的接收数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)的帧尾之后发生所述分配权重的计算；以及

对于具有共同目的地址(94)和共同优先级(96)的条目，传输具有最小分配权重的数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)。

2.根据权利要求1所述的方法，包括确定用于所选组中每个带宽分配表条目的调度权重，所述调度权重首先通过所述优先级(96)确定并然后通过分配权重来确定。

3.根据权利要求1所述的方法，包括如果发生溢出，就将用于具有相同目的地址(94)和共同优先级(96)的所选条目的所述分配权重重置为零。

4.根据权利要求1所述的方法，包括接受所述数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)传输授予。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，包括传输具有最小调度权重的所述数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)。

6.一种用于严格优先级加权轮询调度的系统，包括：

用于接收数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)的装置，该数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)包括目的地址(94)、优先级(96)和初始权重(98)；

用于构造与所述接收的数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)相关的带宽分配表条目的装置，所述带宽分配表条目包括所述目的地址(94)、所述优先级(96)和所述初始权重(98)；

用于在接收到相关的数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)时，以预定值增加所述带宽分配表(14，44，90)中的增量(100)的装置；

用于对所述接收的数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)中的字节数进行计数的装置；

用于将所述带宽分配表(14，44，90)中的块计数(102)设置为所计的所述相关的接收数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)中的字节数的装置；

用于选择一组具有共同目的地址(94)的带宽分配表填充条目的装置，每个填充条目与接收的数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)相关联；

用于通过将所述增量(100)乘上所述块计数并且将该乘积加到所述相关的接收数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)在所述带宽分配表(14，44，90)中的所述初始权重(98)，计算所述接收的数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)的分配权重的装置，

其中在接收到所述相关的接收数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)的帧尾之后发生所述分配权重的计算；以及

用于对于具有共同目的地址(94)和共同优先级(96)的条目，传输具有最小分配权重的数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)的装置。

7.根据权利要求6所述的系统，包括用于确定用于所选组中每个带宽分配表条目的调度权重的装置，所述调度权重首先通过所述优先级(96)确定并然后通过分配权重来确定。

8.根据权利要求6所述的系统，包括用于如果发生溢出，就将用于具有相同目的地址(94)和共同优先级(96)的所选条目的所述分配权重重置为零的装置。

9.根据权利要求6所述的系统，包括用于接受所述数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)传输授予的装置。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的系统，包括用于传输具有最小调度权重的所述数据分组(22，24，26，56，58，60，62，64)的装置。

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