CN101340385B - 一种反压信息的生成方法、系统和装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种反压信息的生成方法、系统和装置。该方法包括：根据输入队列的状态位以及长度，生成反压信息；发送所述反压信息。本发明的实施例中，通过根据输入队列中的内容以及长度，判断是否需要发送反压信息，从而避免了多平面交换网系统中包重排序过程中的死锁，提高了设备中链接列表缓存的使用效率。

Description

一种反压信息的生成方法、系统和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种反压信息的生成方法、系统和装置。 

背景技术

在一个交换系统中，如图1所示，TM(Traffic Management，流量管理器)通常都会连接多个SF(Switch Fabric，交换网)。这样对于上行TM(以下简称TMi)发送的具有不同序列号但目的地址相同的包，就可能通过与不同输出平面连接的交换网到达目的地址，目的地址即下行TM(以下简称TMe)。为叙述方便，以下假设：所有TM发送和接收包的优先级和单多播都是相同的；同时TMi在通过某一个输出平面发送包时不支持包交织，就是说某一个输出平面只有发送完当前包之后才能发送下一个包。 

TMi在发送包时，把要发送的包先切成固定长度的信元，然后再把信元依次发送给交换网，标志包起始的包头信元称为SOP(Start Of Packet，包起始)，标志包结束的包尾信元称为EOP(End Of Packet，包结束)，包中间的信元称为MOP(Middle Of Packet，包中间)。TMe会收到不同TMi发送来的信元，并且这些来自不同TMi的信元由于传输过程中的延时交织在一起。TMe中的RA(Re-Assembly，包重组模块)把收到的信元重组成包，根据收到的信元属于SOP、EOP或MOP，可以判断出一个包的开始和结束，根据收到的信元中携带的SB(Source Blade，源板号)即上行TMi的编号，可以判断出当前收到的信元属于哪一个包。 

由于包通过各个交换网的延时不同，并且各个包的包长也存在着一定的差异，而TMe在收到EOP之后才确认收完一个包。因此，就会造成上行按顺序发送的包，到达下行时变为乱序。因此需要对下行收到的乱序包进行重排序(Reorder，简称ROD)。重排序就是把收到的包的描述符按照输入平面置 入相应的IQ(Input Queue，输入队列)，然后从所有IQ的队头中选择一个携带SOP的包出队，这里的输入平面指TMe输入端口连接的交换网号。当TMe中的RA模块收到一个包的SOP时，就用这个包的描述符入队，但此时因为这个包的EOP还没有收到，所以ROD功能把这个入队的包标记为invalid，invalid的包只是先占用队头，但不能出队；而只有在收到这个包的EOP，才能把这个包置为valid，标志收到了一个完整的包。这时如果符合条件，这个包才能出队。每个IQ采用链表来管理，所有IQ的链表共享一片memory缓存，称为LLM(Link List Memory，链接列表缓存)。 

为了使排序简化，TMi在把包切成信元并发送时为每个信元打上一个GTS(Global Time Stamp，全局时标)，这样同一时刻不同TMi发送的信元就都带有相同的全局时标，全局时标是一个循环的计数器，每个发送周期都会加1，而且系统中所有TM和交换网都使用统一的全局时标。这样下行重排序时就不必把收到的包先按发送SB区分开，然后再单独对每一个SB发送的包进行重排序。在信元携带全局时标的系统中，TMe把来自同一输入平面但从不同TMi发送的包都送入相同的IQ，因此TMe中需要维护的IQ数目即为输入平面数。以图2所示的TMe为例，在交换网系统中包括4个输入平面时，每个TMe中维护的IQ数目为4。 

对重排序ROD功能而言，IQ中的包描述符参与排序的域只是全局时标，其他的域都是排序完成出队后其他的处理流程要用到的。当某些原因造成出队很慢，而后面的包又不停的入队到各个IQ中时，这样就会造成缓存链表的LLM资源耗尽而不得不丢包。为了避免上述情况的发生，就需要适时的产生反压(backpressure)通知交换网暂停或减缓属于某些IQ或全部IQ的包的发送，必要时也要通知RA模块某些IQ或全部IQ的包不能入队而要直接丢掉。 

现有技术中提供了一种直接根据IQ队列的长度和LLM的占用情况产生反压的方法。在QM(Queue Management，队列管理)中维护所有IQ的队列长度，管理和统计LLM的空闲地址。对某一IQ而言，入队时该队列长度加1，出队时该队列长度减1。每个IQ有一个配置队列反压阈值的寄存器称为IQ_BP_Threshold，当这个IQ的队列长度超过这个阈值时，该队列就产生反压 称为IQ_BP，这个IQ_BP然后被传到交换网，交换网会响应反压而暂缓这个IQ的信元的发送。同时，LLM也有配置反压阈值的寄存器称为LLM_BP_Threshold，当LLM被占用的地址数超过这个阈值时，LLM就产生反压称为LLM_Xoff，LLM_Xoff然后被映射到所有的IQ上。此时，所有的IQ都产生IQ_BP。LLM还有配置丢弃阈值的寄存器称为LLM_Drop_Threshold，通常为达到最大的利用率，都是当LLM中没有空闲地址时，才产生丢弃反压称为LLM_Stop，LLM_Stop也会把所有的IQ_BP置起，同时这个LLM_Stop也会送到RA模块，ROD功能通知RA要把新收到的包丢弃掉而不要再入IQ队列。 

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中的实现方式存在以下问题： 

直接根据每个IQ的队列长度产生的反压在一定的程度上可以均衡各个IQ的队列长度，根据LLM占用情况产生的反压可以保证LLM不会被溢出。但是，当某个IQ队头的包携带的全局时标是所有IQ中最小的，但是这个包的EOP由于包过长或通过交换网时的延迟过大而迟迟未到时，这个最小时标的包就被标记为invalid，这就造成所有IQ都不能出队。而后面的包又不停的入队到各个IQ中，这时可能多个IQ都产生了IQ_BP。如果队头包的时标最小的那个IQ也产生了IQ_BP，那么交换网就不会再发送属于那个IQ队列中的信元到TMe。整个排序系统在没有收到当前所有IQ中时标最小的包的EOP时，就不会有一个包被调度出队，如果没有包被调度出队，那么反压就不会撤销，这样就产生了死循环而导致整个系统死锁。 

发明内容

本发明的实施例提供一种反压信息的生成方法、系统和装置，用于提高多平面交换网系统中输入队列和链接列表缓存的使用效率。 

为达到上述目的，本发明的实施例提供一种反压信息的生成方法，包括： 

根据输入队列的状态位以及长度，生成反压信息；其中，所述状态位用于表示每一个输入队列头的状态，当输入队列内容为空时，或输入队列头的包为无效包Invalid、且该包为当前所有输入队列中具有最小时标的包时，将该输入队列的状态位置位；当不满足上述将输入队列的状态位置位的条件时，该输入队列的状态位为未置位； 

发送所述反压信息，其中：

如果特定输入队列的状态位未被置位，且所述特定输入队列的长度超过预设的反压阈值，则生成关于所述特定输入队列的反压信息； 

如果链接列表缓存LLM的长度超过预设的反压阈值，则获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息； 

如果链接列表缓存LLM中的地址已满，则获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息。 

本发明的实施例还提供一种反压信息的生成装置，包括： 

具体的： 

所述反压信息生成单元，用于在特定输入队列的状态位未被置位，且所述特定输入队列的长度超过预设的反压阈值时，生成关于所述特定输入队列的反压信息；其中，所述状态位用于表示每一个输入队列头的状态，当输入队列内容为空时，或输入队列头的包为无效包Invalid、且该包为当前所有输入队列中具有最小时标的包时，将该输入队列的状态位置位；当不满足上述将输入队列的状态位置位的条件时，该输入队列的状态位为未置位； 

所述反压信息生成单元，用于链接列表缓存LLM的长度超过预设的反压阈值时，获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息； 

所述反压信息生成单元，用于链接列表缓存LLM中的地址已满时，获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息。 

本发明的实施例还提供一种反压信息的生成系统，包括： 

排序功能模块，用于根据输入队列的状态位以及长度，生成反压信息并发送；其中，所述状态位用于表示每一个输入队列头的状态，当输入队列内容为空时，或输入队列头的包为无效包Invalid、且该包为当前所有输入队列中具有最小时标的包时，将该输入队列的状态位置位；当不满足上述将输入队列的状态位置位的条件时，该输入队列的状态位为未置位； 

重组功能模块和交换网，用于接收所述排序功能模块发送的反压信息并响应； 

具体的： 

如果特定输入队列的状态位未被置位，且所述特定输入队列的长度超过预设的反压阈值，则所述排序功能模块生成关于所述特定输入队列的反压信息并发送； 

如果链接列表缓存LLM的长度超过预设的反压阈值，则所述排序功能模块获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队 列的反压信息并发送； 

如果链接列表缓存LLM中的地址已满，则所述排序功能模块获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息并发送。 

与现有技术相比，本发明的实施例具有以下优点： 

通过根据输入队列中的状态以及长度，判断是否需要发送反压信息，从而避免了多平面交换网系统中包重排序过程中的死锁，提高了设备中链接列表缓存的使用效率。 

附图说明

图1是现有技术中多平面交换网系统的示意图； 

图2是现有技术中多平面交换网系统的TMe的结构示意图； 

图3是本发明的实施例中反压信息生成方法的流程图； 

图4是本发明的实施例中反压信息生成系统的结构示意图； 

图5是本发明的实施例中反压信息生成装置的结构示意图。 

具体实施方式

本发明的实施例中提供一种反压信息生成方法，应用于多平面交换网系统，该方法如图3所示，包括： 

步骤s301、根据输入队列的状态位以及长度，生成反压信息。 

具体的，为每一个输入队列设置一个状态位，用于表示每一个输入队列的输入队列头的状态。当输入队列内容为空时，或输入队列头的包为无效包Invalid、且该包为当前所有输入队列中具有最小时标的包时，将该输入队列的状态位置位。当不满足上述将输入队列的状态位置位的条件时，该输入队列的状态位为未置位。 

具体的反压信息生成方法包括： 

(1)当特定输入队列的状态位为未置位，且所述特定输入队列的长度超过预设的反压阈值时，生成关于所述特定输入队列的反压信息。

(2)当链接列表缓存LLM的长度超过预设的反压阈值时，获取状态位为未置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息。 

(3)当链接列表缓存LLM中的地址已满时，获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息。 

步骤s302、发送反压信息。 

另外，上述步骤s302之后还包括：交换网和重组功能模块RA对该反压信息进行响应。 

在接收到上述方法(1)中生成的反压信息时，重组功能模块RA继续接收所有交换网发送的包，停止向反压信息中涉及的输入队列中置入新的包。 

在接收到上述方法(2)中生成的反压信息时，重组功能模块RA继续接收所有交换网发送的包，停止向反压信息中涉及的输入队列中置入新的包。 

在接收到上述方法(3)中生成的反压信息时，重组功能模块RA丢弃所有已接收的包，停止向反压信息中涉及的输入队列中置入新的包，并在接收到具有最小时标的包的包尾信元EOP时，将EOP放置到状态位被置位的输入队列。 

以下结合一个具体的应用场景，描述本发明实施例的具体实施方式。 

具体的，排序功能模块ROD产生的反压要先输出给重组功能模块RA，然后RA再把这些反压信息传送给交换网SF，由交换网响应包重排序功能模块ROD产生的反压，同时RA也要响应ROD产生的丢弃指令。 

以下定义排序功能模块ROD和重组功能模块RA之间反压信号，以TMe有16个输入平面即排序功能模块ROD中维护16个IQ队列为例，则ROD_IQ_XOFF和ROD_IQ_STATE的位宽均为15，每一位对应一个IQ队列。以第n个IQ队列为例，0≤n≤15，则： 

ROD_IQ_STATE[n]表示第n个IQ队列的状态位，值为1时表示置位，值为0时表示未置位； 

ROD_IQ_XOFF[n]表示第n个IQ队列的反压信息，值为1时表示该IQ 队列的长度超过预设的反压阈值，值为0时表示未超过预设的反压阈值。 

当IQ数目变化时，只有ROD_IQ_XOFF[15:0]和ROD_IQ_STATE[15:0]的位宽需要做相应的改动。 

另外，ROD_XOFF表示LLM被占用的地址是否超过设置的LLM的反压阈值，超过时则ROD_XOFF的值变为1，并映射到ROD_IQ_XOFF[15:0]；否则ROD_XOFF的值为0。 

ROD_STOP表示LLM被占用的地址是否超过设置的LLM的丢弃阈值，超过时则ROD_STOP的值变为1，并映射到ROD_IQ_XOFF[15:0]；否则ROD_STOP的值为0。 

ROD_STOP和ROD_XOFF的位宽可以一直是单bit。 

基于上述定义的反压信号，ROD根据输入队列IQ中的内容以及长度，发送反压信息的方法具体包括以下几个方面： 

(1)对于ROD_IQ_XOFF[15:0]，为预防性反压，这个反压被透传到交换网并由交换网响应，使LLM发生反压的机会变小，RA需要接收所有的包。 

当某一IQ队列为空；或者该IQ队列头的包为invalid，并且该包为当前所有IQ中最小时标的包；那么该IQ队列的ROD_IQ_STATE为1；否则该IQ队列的ROD_IQ_STATE为0。上述invalid的含义为在IQ队中已接收到SOP， 但还在等待EOP。 

(2)对于ROD_XOFF，需要根据ROD_IQ_STATE[15:0]产生ROD_IQ_XOFF[15:0]，除ROD_IQ_STATE为1的IQ外，其余IQ的ROD_IQ_XOFF置起， 

因此ROD_IQ_XOFF[n]＝ROD_XOFF&(～ROD_IQ_STATE[n])；当ROD_XOFF置起时，RA也要接收所有的包。 

(3)对于ROD_STOP，表示ROD的LLM已满，此时的ROD_IQ_XOFF[15:0]中除包含最小时标的IQ不进行反压外，其余所有IQ的ROD_IQ_XOFF都置起以对IQ进行反压。此时RA要在重组前丢弃所有新输入的包，这样做的目的就是要等待当前所有IQ中最小时标包的EOP，但此时已经入队的其他包的EOP也是可以接收的。只有等到当前所有IQ中最小时标包的EOP后，整个排序系统才能产生调度出队，并释放LLM，从而将ROD_STOP撤销。 

通过使用本发明的实施例提供的方法，通过根据输入队列中的内容以及长度，判断是否需要发送反压信息，从而避免了多平面交换网系统中包重排序过程中的死锁，提高了设备中链接列表缓存的使用效率。另外，通过采用逐级产生反压的机制，最大可能的减少了LLM的溢出，既防止了丢包又使LLM达到最大的利用率，同时避免了因不正确的产生反压导致的重排序系统的死锁。 

本发明的实施例还提供一种反压信息的生成系统，如图4所示，包括： 

排序功能模块10，用于根据输入队列的状态位以及长度，生成反压信息并发送给重组功能模块20和交换网30； 

具体的： 

如果特定输入队列的状态位未被置位，且所述特定输入队列的长度超过预设的反压阈值，则所述排序功能模块10生成关于所述特定输入队列的反压信息并发送； 

如果链接列表缓存LLM的长度超过预设的反压阈值，则所述排序功能模块10获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入 队列的反压信息并发送； 

如果链接列表缓存LLM中的地址已满，则所述排序功能模块10获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息并发送。 

重组功能模块20和交换网30，用于接收所述排序功能模块发送的反压信息并响应。 

具体的，如图5所示，排序功能模块10包括： 

反压信息生成单元11，用于根据输入队列的状态位以及长度，生成反压信息； 

反压信息发送单元12，用于发送反压信息生成单元11生成的反压信息。 

置位单元13，用于当特定输入队列内容为空时，或特定输入队列头的包为无效包Invalid、且所述包为当前所有输入队列中具有最小时标的包时，将输入队列的状态位置位；否则输入队列的状态位未被置位。 

上述反压信息生成单元11包括： 

第一反压信息生成子单元111，用于当特定输入队列的状态位未被置位，且所述特定输入队列的长度超过预设的反压阈值时，生成关于所述特定输入队列的反压信息；或 

第二反压信息生成子单元112，用于当LLM的长度超过预设的反压阈值时，获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息；或 

第三反压信息生成子单元113，用于当LLM中的地址已满时，获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息。 

通过使用本发明的实施例提供的系统和装置，根据输入队列的状态以及长度，判断是否需要发送反压信息，从而避免了多平面交换网系统中包重排序过程中的死锁，提高了设备中链接列表缓存的使用效率。另外，通过采用逐级产生反压的机制，最大可能的减少了LLM的溢出，既防止了丢包又使LLM达到最大的利用率，同时避免了因不正确的产生反压导致的重排序系统 的死锁。 

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。 

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种反压信息的生成方法，其特征在于，包括：

根据输入队列的状态位以及长度，生成反压信息；其中，所述状态位用于表示每一个输入队列头的状态，当输入队列内容为空时，或输入队列头的包为无效包Invalid、且该包为当前所有输入队列中具有最小时标的包时，将该输入队列的状态位置位；当不满足上述将输入队列的状态位置位的条件时，该输入队列的状态位为未置位；

发送所述反压信息，其中：

如果特定输入队列的状态位未被置位，且所述特定输入队列的长度超过预设的反压阈值，则生成关于所述特定输入队列的反压信息；

如果链接列表缓存LLM的长度超过预设的反压阈值，则获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息；

如果链接列表缓存LLM中的地址已满，则获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息。

2.如权利要求1所述反压信息的生成方法，其特征在于，还包括：

接收到所述反压信息的重组功能和交换网响应所述反压信息。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述重组功能和交换网响应所述反压信息包括：

所述特定输入队列的状态位未被置位，且所述特定输入队列的长度超过预设的反压阈值，则生成关于所述特定输入队列的反压信息时，所述重组功能继续接收所有交换网发送的包，停止向所述特定输入队列中置入包。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述重组功能和交换网响应所述反压信息包括：

所述链接列表缓存LLM的长度超过预设的反压阈值，则获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息时，所述重组功能继续接收所有交换网发送的包，停止向所述获取到的所有输入队列中置入包。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述重组功能和交换网响应所述反压信息包括：

所述链接列表缓存LLM中的地址已满，则获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息时，所述重组功能丢弃所有已接收的包，停止向所述获取到的所有输入队列中置入包，并在接收到包尾信元EOP时，将所述EOP放置到相应的输入队列。

6.如权利要求1、3、4或5所述的方法，其特征在于，所述输入队列的状态位未被置位具体包括：

所述输入队列内容为空时，或所述输入队列头的包为无效包Invalid且所述包为当前所有输入队列中具有最小时标的包时，将所述输入队列的状态位置位；否则所述输入队列的状态位未被置位。

7.一种反压信息的生成装置，其特征在于，包括：

反压信息生成单元，用于根据输入队列的状态位以及长度，生成反压信息；其中，所述状态位用于表示每一个输入队列头的状态，当输入队列内容为空时，或输入队列头的包为无效包Invalid、且该包为当前所有输入队列中具有最小时标的包时，将该输入队列的状态位置位；当不满足上述将输入队列的状态位置位的条件时，该输入队列的状态位为未置位；

反压信息发送单元，用于发送所述反压信息生成单元生成的反压信息；

具体的：

所述反压信息生成单元，用于在特定输入队列的状态位未被置位，且所述特定输入队列的长度超过预设的反压阈值时，生成关于所述特定输入队列的反压信息；

所述反压信息生成单元，用于链接列表缓存LLM的长度超过预设的反压阈值时，获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息；

所述反压信息生成单元，用于链接列表缓存LLM中的地址已满时，获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息。

8.如权利要求7所述反压信息的生成装置，其特征在于，还包括：

置位单元，用于当所述特定输入队列内容为空时，或所述特定输入队列头的包为无效包Invalid、且所述包为当前所有输入队列中具有最小时标的包时，将所述特定输入队列的状态位置位；否则所述特定输入队列的状态位未被置位。

9.一种反压信息的生成系统，其特征在于，包括：

排序功能模块，用于根据输入队列的状态位以及长度，生成反压信息并发送；其中，所述状态位用于表示每一个输入队列头的状态，当输入队列内容为空时，或输入队列头的包为无效包Invalid、且该包为当前所有输入队列中具有最小时标的包时，将该输入队列的状态位置位；当不满足上述将输入队列的状态位置位的条件时，该输入队列的状态位为未置位；

重组功能模块和交换网，用于接收所述排序功能模块发送的反压信息并响应；

具体的：

如果特定输入队列的状态位未被置位，且所述特定输入队列的长度超过预设的反压阈值，则所述排序功能模块生成关于所述特定输入队列的反压信息并发送；

如果链接列表缓存LLM的长度超过预设的反压阈值，则所述排序功能模块获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息并发送；

如果链接列表缓存LLM中的地址已满，则所述排序功能模块获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息并发送。

10.如权利要求9所述的生成系统，其特征在于，所述排序功能模块包括：

反压信息生成单元，用于根据输入队列的状态位以及长度，生成反压信息；

反压信息发送单元，用于发送所述反压信息生成单元生成的反压信息；

具体的：

所述反压信息生成单元，用于在特定输入队列的状态位未被置位，且所述特定输入队列的长度超过预设的反压阈值时，生成关于所述特定输入队列的反压信息；

所述反压信息生成单元，用于链接列表缓存LLM的长度超过预设的反压阈值时，获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息；

所述反压信息生成单元，用于链接列表缓存LLM中的地址已满时，获取状态位未被置位的所有输入队列，生成关于所述获取到的所有输入队列的反压信息。

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