CN101039282B - 一种对流入cpu系统的报文的流量管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对流入CPU系统的报文的流量管理方法，包括以下步骤：步骤1，分析CPU系统中功能模块的性能需求，确定上述功能模块对所需报文的优先级和流量需求；步骤2，根据上述性能需求设定多个互相关联的层以便分流报文；步骤3，根据上述性能需求及CPU系统中CPU的能力设定各层的连接关系和属性，在保证报文流量的同时按优先级顺序逐层调度报文。本发明不仅可以提高对系统的协调运作能力和稳定性，又具有极大的灵活性，满足不同应用环境对系统综合性能的考虑；简化了软件的设计和运行负担；最后，由于CPU的报文处理由流量管理控制，因此在任何情况下都不会出现CPU负荷过重的问题。

Description

一种对流入CPU系统的报文的流量管理方法

技术领域

本发明涉及网络设备处理技术领域，特别是一种保证服务质量的CPU流量管理方法。

背景技术

随着城域以太网的兴起，区分用户级别和用户的不同业务而实现精确服务质量保证的流量管理技术已经成熟，在电信级的应用中逐渐获得了主导性的地位。在具有流量管理的网络中，CPU需要使用深度报文感知(deeppacket inspection，简称DPI)等方法对报文流量进行识别、采样，和对等设备更多的交互，以实现实时的流量监控和复杂的服务质量管理策略。这样的网络中，窄带宽和高速端口的匹配问题，以及各个功能模块对流量的精确需求的问题，使原本已经是薄弱环节的CPU，面临了更严峻的挑战。

现有的协议包保护等策略，虽然能缓解CPU性能负担，但由于其基础模型建立在把CPU当作网络的管理者，故具有以下弱点：

1)主要围绕协议报文，而在具有流量管理(TM)的网络中，协议报文和业务数据报文具有相似的地位。现有方案不具备对所有功能模块的进行用户级别的区分和控制能力，不具备对不同功能模块的不同业务流量的区分和控制能力。没有从整体上考虑CPU的所有软件功能模块应该得到的差异化服务质量。不论软、硬件队列如何调度，都不能同时控制不同模块及其不同业务的调度方式和送CPU报文的带宽。

2)现有的机制或策略都是以牺牲资源(CPU时间、内存)的方式来获得性能的改善；缺乏硬件级别的流量管理，软件需要缓存或调度，CPU负担较重，并且缺少灵活的控制机制。

在电信级的应用中，要解决上述问题，不能简单把CPU当作传统的管理者，而是要当作对用户和业务流量极其敏感的业务端口。

CPU作为业务端口，各种功能模块、或者同一功能模块中不同报文流量在不同的应用环境中对服务质量的要求各有不同。功能模块的某些业务对带宽有严格控制；有些模块对丢包率、及时性、连续性等各有不同要求。另外，在复杂网络环境中，需要限制来自某些物理端口的业务报文对CPU端口的冲击，等等。所以，CPU系统中各个功能模块对带宽、调度方式要求差异非常大，单个功能模块需要区分和处理多个不同业务流量，CPU是个需要进行更细致的服务保证的端口，但现在尚未有既可以提高CPU系统的效率，又可以达到各个功能模块的性能要求的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以减轻CPU的负担，灵活处理各个功能模块的要求，提高系统利用率的流量管理方法。

本发明提供了一种对流入CPU系统的报文的流量管理方法，包括以下步骤：

步骤1，分析CPU系统中功能模块的性能需求，确定上述功能模块对所需报文的优先级和流量需求；

步骤2，根据上述性能需求设定多个互相关联的层以便分流报文；

步骤3，根据上述性能需求及CPU系统中CPU的能力设定各层的连接关系和属性，在保证报文流量的同时按优先级顺序逐层调度报文。

上述连接关系为级联关系，即下层仅连接其上一层。

采用调度器设定各层的连接关系和属性，下层调度器根据需求级联到上层调度器。

上述性能需求至少包括CPU系统服务质量需求、报文的来源端口、业务种类、及时性要求、丢保要求，以及功能模块的带宽保证参数和突发带宽参数中的一种或多种。

所述步骤3中，上述属性为各层的调度方式和带宽参数。

上述层的数目由报文流量和报文优先级确定。

上述步骤3中，各层分别实现性能需求，包括实现一个来源端口中各功能模块的不同业务的报文流量之间的优先级调度和某种业务的报文流量的带宽保证，或实现不同功能模块的带宽控制或每个来源端口所有业务的报文流量的总的带宽水平，或实现某个功能模块内不同报文类型的优先级调度或端口间的优先级调度，或实现对报文流量总体的带宽保证。

综上所述，本发明的有益效果在于：首先，本发明对所有报文的流量种类和来源端口，系统性、综合性考虑所有功能模块的层次化的特征需求，合理分配资源，不仅可以提高对系统的协调运作能力和稳定性，又具有极大的灵活性，满足不同应用环境对系统综合性能的考虑；其次，本发明大大简化了CPU对报文的处理，在报文进入CPU之前进行缓存和调度，报文流入CPU之后，软件不需要调度和缓存，简化了软件的设计和运行负担；最后，由于CPU的报文处理由流量管理控制，因此在任何情况下都不会出现CPU负荷过重的问题。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的对流入CPU系统的报文层次化管理的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地介绍，但不作为对本发明的限定。

本发明一较佳实施例的对流入CPU系统的报文的流量管理方法包括以下步骤，如图1所示：

步骤1，对CPU系统中所有功能模块进行整体的服务质量需求分析，确定每个功能模块对各个报文的流量和优先级的性能需求，包括报文的来源端口、业务种类、及时性要求、丢包率要求等，对各功能模块分级分类，考虑各功能模块需要的带宽保证参数和突发带宽参数。

步骤2，按照上述各参数，CPU系统中的网络处理硬件将所有送入该CPU系统中的报文送入缓冲队列，以便详细分流。

步骤3，设定上下关联的互相级联的多级层次关系，根据各个功能模块的具体需求，将报文按层次关联到每层的调度器，首先，将缓冲队列中的报文连接到第一层，而后再根据调度器的调度向上一层传送，其中下层调度器根据需求级联到上层调度器，上述层的数目可以由报文流量和报文优先级确定，报文流量越大、优先级控制越细，需要的层越多，层的数目可以灵活设置，在本实施例中，调度器(Scheduler)为相互连接的四层，其也可以是任意合适的层，例如报文首先关联到第一层，调度器对其进行配置，满足第一层的需求的报文按照先后顺序被送入第二层，而后第二层继续调度，直至最后一层，其中，每一层的调度的先后顺序由每个功能模块对各个报文的流量和优先级的性能需求决定。

步骤4，配置每层调度器的调度模式，保证进入调度器的流的带宽，调度器可以对其管理的流进行多种调度，例如严格优先级(strict-priority，简称SP)调度、加权公平排队(Weighted Fair Queueing，简称WFQ)调度，该调度可以灵活配置，各层都对报文进行限速和调度后，将报文送入CPU，送入CPU的报文流量符合各个功能模块的所有性能指标的要求。

步骤5，CPU将送入的报文发送到功能模块。

在上述步骤4中，各层可以分别实现不同的需求，例如，第一层调度可以实现各功能模块的不同业务的报文流量之间的优先级调度和某种业务的报文流量的带宽保证，第二层调度可以实现不同功能模块的带宽控制或每个端口所有业务的报文流量的总的带宽水平，第三层调度可以实现某个功能模块内不同报文类型的优先级调度或来源端口间的优先级调度，第四层调度可以实现对报文流量总体的带宽保证。当然，各层也可以完成任意合适的功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换的，均应涵盖在本发明的权利要求的保护范围当中。

Claims (5)

1.一种对流入CPU系统的报文的流量管理方法，其特征是包括以下步骤：

步骤1，分析CPU系统中功能模块的性能需求，确定上述功能模块对所需报文的优先级和流量需求；上述性能需求至少包括CPU系统服务质量需求、报文的来源端口、业务种类、及时性要求、丢包要求，以及功能模块的带宽保证参数和突发带宽参数中的一种或多种；

步骤2，根据上述性能需求设定多个互相关联的层以便分流报文；

步骤3，根据上述性能需求及CPU系统中CPU的能力设定各层的连接关系和属性，在保证报文流量的同时按优先级顺序逐层调度报文；上述连接关系为级联关系，即下层仅连接其上一层。

2.根据权利要求1所述的流量管理方法，其特征是采用调度器设定各层的连接关系和属性，下层调度器根据需求级联到上层调度器。

3.根据权利要求2所述的流量管理方法，其特征是所述步骤3中，上述属性为各层的调度方式和带宽参数。

4.根据权利要求3所述的流量管理方法，其特征是上述层的数目由报文流量和报文优先级确定。

5.根据权利要求4所述的流量管理方法，其特征是上述步骤3中，各层分别实现性能需求，包括实现一个来源端口中各功能模块的不同业务的报文流量之间的优先级调度和某种业务的报文流量的带宽保证，或实现不同功能模块的带宽控制或每个来源端口所有业务的报文流量的总的带宽水平，或实现某个功能模块内不同报文类型的优先级调度或端口间的优先级调度，或实现对报文流量总体的带宽保证。