CN101060489A - 报文转发方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种报文转发方法，该方法包括：在链路出现拥塞的情况下，接收到LLQ报文后，判断LLQ队列是否为空，并判断该LLQ报文是否符合入队条件，如果LLQ队列为空且符合入队条件，则继续判断该LLQ报文是否符合出队条件，并在判断出符合出队条件后，直接将该LLQ报文发送出去。另外，本发明还提供了另一种报文转发方法以及一种报文转发装置。利用本发明所提供的技术方案，能够降低低时延业务的报文转发时延。

Description

报文转发方法及装置

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及报文转发方法及装置。

背景技术

在路由器的报文转发流程中，需要在网际协议(IP)层根据IP流量参数对报文进行分类和带宽管理。按照对时延要求的不同，报文通常被分成两大类：具有低时延要求的低时延队列(LLQ)报文和无低时延要求的数据队列(DQ)报文。在链路没有出现拥塞的情况下，可以直接将报文发送出去；如果链路出现拥塞，则需要进行排队处理，将LLQ报文放入LLQ队列排队，将DQ报文放入DQ队列排队。所述链路出现拥塞是指，LLQ队列和DQ队列中的报文总数不为0。

通常，在链路出现拥塞的情况下，报文需要经过两级排队处理，即IP层排队和物理层排队。图1示出了采用两级排队算法的报文转发流程示意图，其中，IP层排队系统位于IP层，主要用于对IP层的流量进行分类和带宽管理，如为不同子网的流量保证不同的带宽；物理层队列位于链路层和物理层之间，用于缓存物理发送失败的报文，该队列不存在分类和调度算法，只是简单地按照先入先出的原则对报文进行顺序排队。IP层排队系统包括LLQ队列和DQ队列，其中，LLQ队列的优先级较高，用于缓存实时语音报文等低时延业务；DQ队列的优先级较低，用于缓存数据报文等无低时延要求的业务。数据流在进入IP层排队系统之前，被流分类模块分流，其中，实时语音报文等低时延业务被打上LLQ标志，并进入LLQ队列；其它没有低时延要求报文被打上DQ标志，并进入DQ队列。

在报文进入队列之前，首先需要进行入队列计算，即判断报文是否符合入队的条件，如果符合，则执行入队列操作，将报文放入队列中排队；如果不符合，则将报文直接丢弃。比如，路由器分配给子网1的带宽为2M，分配给子网2的带宽为3M，那么，当路由器接收到来自子网1的报文后，如果发现子网1目前所使用的带宽已经达到了2M，则路由器会直接丢弃该报文，而不予入队。队列中的报文在出队前，同样需要先进行预出队操作，即判断报文是否符合出队的条件，如果符合，才真正出队；如果不符合，则继续在队列中排队。比如，路由器整体限速10M，那么，在报文出队前，需要判断路由器目前已使用的资源是否已经达到了10M，如果已经达到，则报文继续在队列中排队；反之，则可以将报文发送出去。

可见，在图1所示的排队系统中，只要链路出现拥塞，符合入队条件的LLQ报文和DQ报文就必须进入相应的队列中排队。但是，真正进入队列排队的操作过程实现较为复杂，会消耗一定的时间。对于对时延要求较高的LLQ报文来说，进入LLQ队列排队的过程将会产生较大的时延，使得实时语音报文等低时延业务的时延要求无法得到满足。

图2示出了链路拥塞情况下的另一报文转发流程。在图2中，通过一级排队系统来实现两级排队的功能，该排队系统同时承载了IP流量带宽控制和物理拥塞缓存这两种功能。参见图2所示，该排队系统位于链路层和物理层之间，包括LLQ队列和DQ队列，与图1类似，LLQ报文在发送之前首先必须在LLQ队列中排队等待调度，在获得调度后，如果发送失败，则被反压入LLQ队列缓存。

可见，在图2所示的排队系统中，LLQ报文同样需要进入LLQ队列排队，从而造成转发时延的增加，无法满足LLQ报文的低时延要求。并且，由于队列管理是基于网络层IP报文信息进行的，而图2中的排队系统又位于链路层之下，因此，这必然导致排队系统的处理与链路层的强耦合，增加排队系统的实现复杂度。比如，参见图3所示的链路层报文格式，如果排队系统要识别报文的IP地址信息，则首先必须从链路层报文中解析出IP头，由于路由器设备存在多种链路层形态，因此这就要求排队系统能够识别多种链路层头。另外，如果链路层对报文进行了分片，那么就要求排队系统能够感知链路层分片，并且需要识别哪些分片来源于同一个报文。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种报文转发方法及装置，降低低时延业务的报文转发时延。

为达到上述目的，本发明提供的一种报文转发方法如下：

在链路出现拥塞的情况下，接收到LLQ报文后，判断LLQ队列是否为空，并判断该LLQ报文是否符合入队条件，如果LLQ队列为空且符合入队条件，则继续判断该LLQ报文是否符合出队条件，并在判断出符合出队条件后，直接将该LLQ报文发送出去。

其中，所述判断LLQ队列是否为空，并判断该LLQ报文是否符合入队条件包括：

先判断LLQ队列是否为空，如果为空，则继续判断该LLQ报文是否符合入队条件；

或者，先判断所述LLQ报文是否符合入队条件，如果符合，则继续判断LLQ队列是否为空。

该方法进一步包括：

在判断出不符合入队条件后，将收到的LLQ报文直接丢弃；

在判断出符合入队条件但LLQ队列不为空后，将收到的LLQ报文放入LLQ队列；

在判断出不符合出队条件后，将收到的LLQ报文放入LLQ队列。

所述LLQ队列至少包括两级子LLQ队列；

所述判断LLQ队列是否为空包括：判断各级子LLQ队列是否都为空，如果都为空，则确定LLQ队列为空。

本发明还提供了另一种报文转发方法，适用于链路出现拥塞并且包含IP层排队系统和物理层队列两级排队系统的场景，所述IP层排队系统包括IP LLQ和IP DQ，该方法包括：在物理层队列中设置用于缓存LLQ报文的物理LLQ以及用于缓存DQ报文的物理DQ，并且物理LLQ的优先级高于物理DQ的优先级；

该方法进一步包括：

接收到LLQ报文后，判断IP LLQ和物理LLQ是否都为空，并判断该LLQ报文是否符合入队条件，如果IP LLQ和物理LLQ都为空且符合入队条件，则判断该LLQ报文是否符合出队条件，并在判断出符合出队条件后，直接将该LLQ报文发送出去。

其中，所述判断IP LLQ和物理LLQ是否都为空，并判断该LLQ报文是否符合入队条件包括：

先判断IPLLQ和物理LLQ是否都为空，如果都为空，则继续判断该LLQ报文是否符合入队条件；

或者，先判断所述LLQ报文是否符合入队条件，如果符合，则继续判断IPLLQ和物理LLQ是否都为空。

该方法进一步包括：

在判断出不符合入队条件后，将收到的LLQ报文直接丢弃；

在判断出符合入队条件但IP LLQ和物理LLQ不都为空后，将收到的LLQ报文放入IP LLQ；

在判断出不符合出队条件后，将收到的LLQ报文放入IP LLQ。

所述将该LLQ报文发送出去之后进一步包括：

如果发送失败，则将该LLQ报文反压入物理LLQ。

另外，本发明还提供了一种报文转发装置，适用于链路出现拥塞的场景。该装置包括：报文接收单元和报文转发单元，其中，

报文接收单元，用于接收LLQ报文，并将收到的LLQ报文发送给报文转发单元；

报文转发单元，用于在接收到LLQ报文后，判断LLQ队列是否为空，并判断该LLQ报文是否符合入队条件，如果LLQ队列为空且符合入队条件，则继续判断该LLQ报文是否符合出队条件，并在判断出符合出队条件后，直接将该LLQ报文发送出去。

较佳地，所述报文转发单元包括：判断单元和直通单元，其中，

判断单元，用于在接收到LLQ报文后，判断LLQ队列是否为空，并在判断出LLQ队列为空后，将收到的LLQ报文转发给直通单元；

直通单元，用于在收到LLQ报文后，判断该LLQ报文是否符合入队条件和出队条件，如果都符合，则直接将该LLQ报文发送出去。

较佳地，所述报文转发单元包括：入队判断单元、队列状态判断单元和预出队判断单元，其中，

入队判断单元，用于在接收到LLQ报文后，判断该LLQ报文是否符合入队条件，如果符合，则将收到的LLQ报文转发给队列状态判断单元；

队列状态判断单元，用于在收到LLQ报文后，判断LLQ队列是否为空，并在判断出LLQ队列为空后，将收到的LLQ报文转发给预出队判断单元；

预出队判断单元，用于在收到LLQ报文后，判断该LLQ报文是否符合出队条件，如果符合，则将收到的LLQ报文直接发送出去。

所述报文转发单元进一步用于，

在判断出不符合入队条件后，将收到的LLQ报文直接丢弃；

在判断出符合入队条件但LLQ队列不为空后，将收到的LLQ报文放入LLQ队列；

在判断出不符合出队条件后，将收到的LLQ报文放入LLQ队列。

当所述LLQ队列至少包括两级子LLQ队列时；

所述报文转发单元，用于判断各级子LLQ队列是否都为空，若都为空，则确定LLQ队列为空。

由此可见，本发明具有以下有益效果：

1)在本发明中，接收到LLQ报文后，需要判断LLQ队列是否为空，如果LLQ队列为空，并且该LLQ报文符合入队和出队的条件，则可以直接将该LLQ报文发送出去，而无需将该LLQ报文放入LLQ队列中排队。从而避免了因进入队列排队而造成的时延，使得LLQ报文能够及时被转发出去。

2)本发明不仅适用于一级队列的情况，同样也适用于多级队列的情况。比如，在图1所示的两级队列环境中，可以在保持IP层和物理层两级排队算法不变的前提下，通过使用本发明所提供的方法来降低LLQ报文转发时延，而无需通过将两级排队算法压缩成一级排队算法。这样可以避免将两级排队算法压缩成一级排队算法而造成的排队处理与链路层的耦合，降低排队处理的实现复杂度。

附图说明

图1为现有技术一中的报文转发流程示意图。

图2为现有技术二中的报文转发流程示意图。

图3为现有技术中的链路层报文格式示意图。

图4为本发明实施例一中的LLQ报文转发流程图。

图5为本发明实施例二中的两级排队系统示意图。

图6为本发明实施例二中的LLQ报文转发流程图。

图7为本发明中的报文转发装置结构示意图。

图8为本发明实施例中的报文转发单元结构示意图。

图9为本发明实施例中的另一报文转发单元结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

由背景技术描述可见，在现有技术中，如果链路出现拥塞，即LLQ队列和DQ队列中的报文总数不为0，则LLQ报文就必须先进入LLQ队列排队，从而造成报文转发时延的增加。但是，在实际应用中，链路拥塞通常都是由大量的DQ报文造成的，也就是说，DQ队列中的报文数不为0，而LLQ队列中并没有待转发的报文。由于LLQ报文的优先级要比DQ报文高，因此，在这种情况下，实际上LLQ报文可以被直接发送出去，而不用进入队列排队。

鉴于上述特点，本发明针对链路出现拥塞的环境，提供了一种报文转发方法，其基本思想是：接收到LLQ报文后，判断LLQ队列是否为空，并判断该LLQ报文是否符合入队条件，如果LLQ队列为空且符合入队条件，则继续判断该LLQ报文是否符合出队条件，并在判断出符合出队条件后，直接将收到的LLQ报文发送出去。

也就是说，如果LLQ队列为空，并且判断出收到的LLQ报文符合入队条件和出队条件，则可以直接将LLQ报文发送出去，而无需将LLQ报文放入LLQ队列中排队。可见，这里LLQ报文并未真正进入LLQ队列排队，而只是进行了入队和出队的判断。这样可以避免因入队列排队而造成的时延，使得LLQ报文能够被及时转发出去。

需要说明的是，本发明不仅适用于一级队列的情况，也适用于多级队列的情况。下面将分别基于图2所示的一级排队系统和图1所示的两级排队系统对本发明进行示例性说明。

实施例一

参见图4所示，一级排队系统中的LLQ报文转发流程主要包括以下步骤：

步骤401：接收到LLQ报文后，首先判断LLQ队列是否为空，即判断LLQ队列中的报文数是否为0，若LLQ队列为空，则执行步骤402；否则，执行步骤405。

步骤402：判断LLQ报文是否符合入队条件，如果符合，则执行步骤403；若不符合，则直接丢弃该LLQ报文，并结束本流程的处理。

步骤403：判断LLQ报文是否符合出队条件，如果符合，则执行步骤404；否则，执行步骤405。

步骤404：将LLQ报文直接发送出去，然后结束本流程的处理。

如果发送失败，则将LLQ报文反压入LLQ队列中缓存。

步骤405：将LLQ报文放入LLQ队列中排队。

LLQ报文进入LLQ队列之后的处理与现有技术一致，这里不再赘述。

另外需要说明的是，在收到LLQ报文后，也可以先判断该LLQ报文是否符合入队条件，如果符合，则继续判断LLQ队列是否为空，若LLQ队列为空，则执行步骤403；若LLQ队列不为空，则执行步骤405。如果不符合入队条件，则直接丢弃收到的LLQ报文。

实施例二

在详细介绍本实施例中的LLQ报文转发过程之前，下面首先说明一下本实施例所使用的两级排队系统。

图5所示为本实施例中的两级排队系统示意图。其中，IP层排队系统是通用排队系统，与图1中的IP层排队系统一致，包括一个高优先级的LLQ队列和多个低优先级的DQ队列。

图5中的物理层队列是图1中物理层队列的扩展，其使用LLQ和DQ两个队列来替代原报文缓存。其中，LLQ队列用于缓存带有LLQ标志的报文；DQ队列用于缓存带有DQ标志的报文。这两个队列之间执行优先调度，即：只要LLQ中有报文，则优先发送LLQ中的报文；只有在LLQ为空的情况下，才发送DQ中的报文。这样可以保证LLQ报文的优先发送。如果报文在物理层发送失败，则会被反压入物理层队列缓存，其中，带有LLQ标志的报文被反压入LLQ；带有DQ标志的报文被反压入DQ。

本文中为便于描述，将物理层队列中的LLQ称作物理LLQ；将物理层队列中的DQ称作物理DQ；将IP层排队系统中的LLQ称作IP LLQ；将IP层排队系统中的DQ称作IP DQ。

参见图6所示，本实施例中的LLQ报文转发流程主要包括以下步骤：

步骤601：接收到LLQ报文后，判断IP LLQ和物理LLQ是否都为空，即判断IP LLQ和物理LLQ中的报文数是否都为0，如果IP LLQ中的报文数为0且物理LLQ中的报文数也为0，则进入直通模式，执行步骤602；否则，执行步骤605。

步骤602：判断LLQ报文是否符合入队条件，如果符合，则执行步骤603；若不符合，则直接丢弃该LLQ报文，并结束本流程的处理。

步骤603：判断LLQ报文是否符合出队条件，如果符合，则执行步骤604；否则，执行步骤605。

步骤604：将LLQ报文直接发送出去，然后结束本流程的处理。

如果发送失败，则将LLQ报文反压入物理LLQ缓存。

步骤605：将LLQ报文放入IP LLQ中排队。

LLQ报文进入IP LLQ之后的处理与现有技术一致，即当物理信道获得空闲并发送完物理层队列中的报文后，调用IP层排队系统的出队操作，将IP LLQ中的报文发送出去。

需要说明的是，在收到LLQ报文后，也可以先判断该LLQ报文是否符合入队条件，如果符合，则继续判断IP LLQ和物理LLQ是否都为空，若都为空，则执行步骤603；若不都为空，则执行步骤605。如果不符合入队条件，则直接丢弃收到的LLQ报文。

图6中给出了LLQ报文的转发流程。对于DQ报文，由于其没有低时延要求，因此可以按照现有技术处理，依次执行两级排队计算，DQ报文的具体转发流程这里不再详述。

实施例二中给出了两级队列的处理方法，需要说明的是，本发明同样适用于两级以上队列的情况。在多级队列的情况下，需判断各级子LLQ队列是否都为空，若各级子LLQ队列都为空，则确定LLQ队列为空，其它的处理与图6基本一致，这里不再一一赘述。

相应地，针对链路出现拥塞的场景，本发明还提供了一种报文转发装置。该装置的结构参见图7所示，包括：报文接收单元和报文转发单元。其中，

报文接收单元，用于接收LLQ报文，并将收到的LLQ报文发送给报文转发单元；

报文转发单元，用于在接收到LLQ报文后，判断LLQ队列是否为空，并判断该LLQ报文是否符合入队条件，如果LLQ队列为空且符合入队条件，则继续判断该LLQ报文是否符合出队条件，并在判断出符合出队条件后，直接将该LLQ报文发送出去。

较佳地，参见图8所示，所述报文转发单元具体可包括：判断单元和直通单元。其中，

判断单元，用于在接收到LLQ报文后，判断LLQ队列是否为空，并在判断出LLQ队列为空后，将收到的LLQ报文转发给直通单元；

直通单元，用于在收到LLQ报文后，判断该LLQ报文是否符合入队条件和出队条件，如果都符合，则直接将该LLQ报文发送出去。

较佳地，参见图9所示，所述报文转发单元也可具体包括：入队判断单元、队列状态判断单元和预出队判断单元，其中，

入队判断单元，用于在接收到LLQ报文后，判断该LLQ报文是否符合入队条件，如果符合，则将收到的LLQ报文转发给队列状态判断单元；

队列状态判断单元，用于在收到LLQ报文后，判断LLQ队列是否为空，并在判断出LLQ队列为空后，将收到的LLQ报文转发给预出队判断单元；

预出队判断单元，用于在收到LLQ报文后，判断该LLQ报文是否符合出队条件，如果符合，则将收到的LLQ报文直接发送出去。

其中，所述报文转发单元，还可进一步用于，在判断出不符合入队条件后，将收到的LLQ报文直接丢弃；在判断出符合入队条件但LLQ队列不为空后，将收到的LLQ报文放入LLQ队列；在判断出不符合出队条件后，将收到的LLQ报文放入LLQ队列。

当所述LLQ队列至少包括两级子LLQ队列时，所述报文转发单元，用于判断各级子LLQ队列是否都为空，若都为空，则确定LLQ队列为空。

以上所述对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1、一种报文转发方法，适用于链路出现拥塞的场景，其特征在于，该方法包括：

接收到LLQ报文后，判断LLQ队列是否为空，并判断该LLQ报文是否符合入队条件，如果LLQ队列为空且符合入队条件，则继续判断该LLQ报文是否符合出队条件，并在判断出符合出队条件后，直接将该LLQ报文发送出去。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断LLQ队列是否为空，并判断该LLQ报文是否符合入队条件包括：

先判断LLQ队列是否为空，如果为空，则继续判断该LLQ报文是否符合入队条件；

或者，先判断所述LLQ报文是否符合入队条件，如果符合，则继续判断LLQ队列是否为空。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

在判断出不符合入队条件后，将收到的LLQ报文直接丢弃；

在判断出符合入队条件但LLQ队列不为空后，将收到的LLQ报文放入LLQ队列；

在判断出不符合出队条件后，将收到的LLQ报文放入LLQ队列。

4、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述LLQ队列至少包括两级子LLQ队列；

所述判断LLQ队列是否为空包括：判断各级子LLQ队列是否都为空，如果都为空，则确定LLQ队列为空。

5、一种报文转发方法，适用于链路出现拥塞并且包含IP层排队系统和物理层队列两级排队系统的场景，所述IP层排队系统包括IP LLQ和IP DQ，其特征在于，在物理层队列中设置用于缓存LLQ报文的物理LLQ以及用于缓存DQ报文的物理DQ，并且物理LLQ的优先级高于物理DQ的优先级；

该方法进一步包括：

接收到LLQ报文后，判断IP LLQ和物理LLQ是否都为空，并判断该LLQ报文是否符合入队条件，如果IP LLQ和物理LLQ都为空且符合入队条件，则判断该LLQ报文是否符合出队条件，并在判断出符合出队条件后，直接将该LLQ报文发送出去。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述判断IP LLQ和物理LLQ是否都为空，并判断该LLQ报文是否符合入队条件包括：

先判断IP LLQ和物理LLQ是否都为空，如果都为空，则继续判断该LLQ报文是否符合入队条件；

或者，先判断所述LLQ报文是否符合入队条件，如果符合，则继续判断IPLLQ和物理LLQ是否都为空。

7、根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

在判断出不符合入队条件后，将收到的LLQ报文直接丢弃；

在判断出符合入队条件但IP LLQ和物理LLQ不都为空后，将收到的LLQ报文放入IP LLQ；

在判断出不符合出队条件后，将收到的LLQ报文放入IP LLQ。

8、根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述将该LLQ报文发送出去之后进一步包括：

如果发送失败，则将该LLQ报文反压入物理LLQ。

9、一种报文转发装置，适用于链路出现拥塞的场景，其特征在于，该装置包括：报文接收单元和报文转发单元，其中，

报文接收单元，用于接收LLQ报文，并将收到的LLQ报文发送给报文转发单元；

报文转发单元，用于在接收到LLQ报文后，判断LLQ队列是否为空，并判断该LLQ报文是否符合入队条件，如果LLQ队列为空且符合入队条件，则继续判断该LLQ报文是否符合出队条件，并在判断出符合出队条件后，直接将该LLQ报文发送出去。

10、根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述报文转发单元包括：判断单元和直通单元，其中，

判断单元，用于在接收到LLQ报文后，判断LLQ队列是否为空，并在判断出LLQ队列为空后，将收到的LLQ报文转发给直通单元；

直通单元，用于在收到LLQ报文后，判断该LLQ报文是否符合入队条件和出队条件，如果都符合，则直接将该LLQ报文发送出去。

11、根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述报文转发单元包括：入队判断单元、队列状态判断单元和预出队判断单元，其中，

入队判断单元，用于在接收到LLQ报文后，判断该LLQ报文是否符合入队条件，如果符合，则将收到的LLQ报文转发给队列状态判断单元；

队列状态判断单元，用于在收到LLQ报文后，判断LLQ队列是否为空，并在判断出LLQ队列为空后，将收到的LLQ报文转发给预出队判断单元；

预出队判断单元，用于在收到LLQ报文后，判断该LLQ报文是否符合出队条件，如果符合，则将收到的LLQ报文直接发送出去。

12、根据权利要求9至11任一项所述的装置，其特征在于，所述报文转发单元进一步用于，

在判断出不符合入队条件后，将收到的LLQ报文直接丢弃；

在判断出符合入队条件但LLQ队列不为空后，将收到的LLQ报文放入LLQ队列；

在判断出不符合出队条件后，将收到的LLQ报文放入LLQ队列。

13、根据权利要求9至11任一项所述的装置，其特征在于，所述LLQ队列至少包括两级子LLQ队列；

所述报文转发单元，用于判断各级子LLQ队列是否都为空，若都为空，则确定LLQ队列为空。

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