CN101534173B - 一种数据流量控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种数据流量控制方法和系统，所述方法包括：在接收端为每个通道建立本地信誉值计数器，在发送端为所述每个通道建立远端信誉值计数器；发送端读取接收端的目标通道的本地信誉值计数器的值，将读取的值和目标通道的远端信誉值计数器的值相加得到目标通道的远端信誉值计数器的新值，用该新值更新远端信誉值计数器，并将目标通道的本地信誉值计数器清零；发送端根据远端信誉值计数器的新值向目标通道发送数据，根据发送的数据量来减少目标通道的远端信誉值计数器的值；接收端将接收的数据存储于目标通道的缓存中并发送给外部线路，根据发送的数据量来增加目标通道的本地信誉值计数器的值。

Description

一种数据流量控制方法和系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种数据流量控制方法和系统。

背景技术

SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体，并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。SDH有155M，622M，2.5G，10G等多种速率。POS(PACKET OVER SDH，SDH上的包传输)是一种在SDH上传输数据包的技术。它对对IP数据包进行封装，并映射到SDH/SONET帧上。

CPOS(Channelized POS，通道化的POS)对POS链路进行通道划分，例如一个155M链路最多支持63个2M速率的E1链路。CPOS充分利用了SDH机制的特点，提供对带宽精细划分的能力，CPOS减少了组网中对路由器低速物理接口的数量要求，增强了路由器的低速接口汇聚能力，并提高了路由器的专线接入能力。

CPOS卡是提供CPOS接口的线卡，图1为一种典型的155M CPOS卡。如图1所示，CPOS卡由CPOS芯片10、CPU20和存储器30组成。CPOS芯片10实现155M外部线路和CPOS芯片10中63个通道的数据转换。CPOS芯片10和CPU20之间通过数据总线连接，以数据包为单位传输数据。数据总线的速率和CPOS卡的线路速率匹配，如：155M的CPOS卡使用的数据总线速率为155M以上。

图2为CPOS芯片10接收部分的逻辑框图。如图2所示，CPOS芯片10包括数据处理单元201、多个接收缓存202以及数据总线接口单元203。CPOS卡接收数据时，外部线路将CPOS数据发送给CPOS芯片10；CPOS芯片10在内部对每个通道有一个独立的接收缓存202，CPOS芯片10将从线路上接收的数据拆分出63个E1通道的数据，存储到CPOS芯片内部相应通道的缓存中；如果某个通道的缓存中的数据达到了一个完整包(包的大小由系统定义，通常为64-1518字节，也可以更小或更大)，就通过数据总线提供给CPU20；CPU20将数据包存储在存储器30中，并根据需要进行处理。

图3为CPOS芯片10发送部分的逻辑框图。如图3所示，CPOS芯片10包括数据处理单元201、多个发送缓存302以及数据总线接口单元203。CPOS卡发送数据时，CPU20将在存储器30中对应于某个通道的数据包通过数据总线发送给CPOS芯片10；CPOS芯片10在内部对每个通道有一个独立的发送缓存302，CPOS芯片10将CPU20送过来的数据包存储在相应的发送缓存302中；CPOS芯片10将各个通道数据组合成CPOS数据发送到155M外部线路上。如果只有一个通道的数据，在CPOS上发送时，其他通道填充空闲数据。

在数据接收方向，由于CPU20的存储器30容量较大，并且CPU20处理能力强，总的接收数据速率有63×2＝126M，可以保证从CPOS芯片10发送给CPU20的数据都能被处理，不会出现丢帧情况。但是在发送方向，由于每个E1通道的速率只有2M，CPU20通过数据总线发送数据包的速率远远高于每个线路的速率，需要有流量控制机制才能保证不丢包。

流量控制的基本原理为：设备A向设备B发送数据时，如果设备A发送的速率大于设备B能够处理的能力，设备B内部的缓存将会溢出，导致数据丢失。为了使设备B不出现数据丢失，通常当设备B的缓存占用达到一定程度，例如整个缓存的3/4时，由设备B向设备A发出流控指令，这时设备A停止发送。当设备B的缓存占用下降到一定程度，例如整个缓存的1/4时，设备B向设备A发出允许发送指令，设备A重新向设备B发送数据。

如果直接在数据总线上采用流控而不对每个通道进行区分，就会出现一个通道流控、所有通道堵塞的情况，因此必须对每个通道单独进行流控。申请号为200710120756.X，名称为“一种信誉流量控制方法”的中国专利申请中提到了一种信誉流量控制方法，该方法通过在数据总线上发送流控包进行流控，步骤如下：

步骤1、初始化：在发送端CPU20中为CPOS芯片10的每个通道分别建立“远端信誉计数器”(远端是相对CPOS芯片而言，CPU是远端，CPOS芯片是本地)；在接收端CPOS芯片中建立“本地信誉计数器”。两个计数器的初始值相等，都等于CPOS芯片对应通道缓存的空闲字节数，运行过程中会不同。

步骤2、CPU在发送数据包前比较发送的数据包大小和相应通道中“远端信誉计数器”的信誉值，只有数据包的大小小于该计数器中的信誉值时才发送数据包，并执行步骤3。

步骤3、CPU根据发送数据包的大小减少相应通道的“远端信誉计数器”的值。

步骤4、CPOS芯片接收数据包，并根据数据包的大小减少“本地信誉计数器”的值。

步骤5、CPOS芯片的每个接收端口对CPU所要发送的下一个数据包的大小进行预测，根据预测结果、“本地信誉计数器”的值以及接收缓存空闲空间的大小这几个因素，决定是否向CPU发送含有新信誉值的流控包。该判断条件包括：CPOS芯片接收端相应通道的缓存空闲空间大于预测包的长度，并且“本地信誉计数器”的值小于预测包的长度。新信誉值根据接收缓存的空闲空间决定。

步骤6、CPU的发送端口如果接收到流控包，更新“远端信誉计数器”中的值，并根据新的信誉值进行数据包发送。

发明人在实现本发明的过程中发现上述流控方式有如下缺点：

A、流控包通过数据总线发送，占用了有效的数据带宽。

B、信誉值计数器以字节为单位，增加了计算量。

C、在特定条件下，可能出现发送停止的情况。流控包的判断条件中，需要对发送端口的数据包的大小进行预测，该预测根据历史接收的数据包的大小进行。如果在初始通讯中的数据包都是短包，后续是长包。在短包和长包交界处可能出现接收端判断本地信誉计数器的值大于预测包的长度，不用发送流控包。同时发送端的远端信誉值计数器小于实际包的长度，无法发送数据。这种情况下，就会导致发送端停止发送，无法工作。

D、可能出现流控失效，导致数据丢失。例如：发送端发送了一个长度为1的包，还没有到接收端。这时接收端的空闲空间为1，接收端将1作为新信誉值发给发送端。发送端根据这个1的新信誉值，又发送了一个长度为1的包。这样，发送端总共发送了2个长度为1的包，而实际上接收端只有1的空闲空间，从而出现数据丢失。

发明内容

本发明的目的是克服现有流量控制方法中存在占有数据带宽、停止接收以及流控失效等缺陷，提供一种可靠的流量控制方法与系统。

为实现以上目的，本发明实施例提供一种数据流量控制方法，所述方法包括：数据接收端为每个数据通道建立本地信誉值计数器，数据发送端为所述数据接收端的每个数据通道建立远端信誉值计数器；当数据发送端需要向数据接收端的目标数据通道发送数据时，所述数据发送端读取所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值，将读取的本地信誉值计数器的值和所述目标数据通道的远端信誉值计数器的值相加得到目标数据通道的远端信誉值计数器的新值，用所述新值更新所述远端信誉值计数器，并将所述目标数据通道的本地信誉值计数器清零；所述数据发送端根据所述远端信誉值计数器的新值向所述目标数据通道发送数据，根据发送的数据量来减少所述目标数据通道的远端信誉值计数器的值；所述数据接收端将接收的数据存储于目标数据通道的缓存中并发送给外部线路，根据发送的数据量来增加所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值；对于每个数据通道满足：本地信誉值计数器的初始值+远端信誉值计数器的初始值≤该通道的缓存容量；并且，本地信誉值计数器的值+远端信誉值计数器的值+缓存中的数据量+数据总线上的数据量≤该通道的缓存容量。

为实现以上目的，本发明实施例还提供一种数据流量控制系统，所述系统包括：数据接收装置和数据发送装置，所述数据接收装置包括：为所述数据接收装置的每个数据通道建立的本地信誉值计数器；所述数据发送装置包括：为所述数据接收装置的每个数据通道建立的远端信誉值计数器；所述数据发送装置还包括：信誉值更新单元，用于当数据发送装置需要向数据接收装置的目标数据通道发送数据时，读取所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值，将读取的本地信誉值计数器的值和所述目标数据通道的远端信誉值计数器的值相加得到目标数据通道的远端信誉值计数器的新值，用所述新值更新所述远端信誉值计数器，并将所述目标数据通道的本地信誉值计数器清零；数据发送处理单元，用于根据所述远端信誉值计数器的新值向所述数据接收装置发送数据，根据发送的数据量来减少所述目标数据通道的远端信誉值计数器的值；所述数据接收装置还包括：数据接收处理单元，用于将接收的数据存储于目标数据通道的缓存中并发送给外部线路，根据发送的数据量来增加所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值；对于每个数据通道满足：本地信誉值计数器的初始值+远端信誉值计数器的初始值≤该通道的缓存容量；并且，本地信誉值计数器的值+远端信誉值计数器的值+缓存中的数据量+数据总线上的数据量≤该通道的缓存容量。

采用本发明实施例的流控机制，数据发送装置上远端信誉计数器的值加上数据总线上的包个数，永远小于或等于CPOS芯片上缓存空闲空间的包个数，不会出现由于流控失效导致数据丢失的现象。

附图说明

图1为现有技术一种典型的155M CPOS卡的原理图；

图2为现有技术CPOS芯片10接收部分的逻辑框图；

图3为现有技术CPOS芯片10发送部分的逻辑框图；

图4为本发明实施例的数据流量控制系统原理图；

图5为本发明实施例数据流量控制方法的一种整体流程图；

图6为本发明实施例数据流量控制方法的一种详细流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明具体实施方式进行详细说明。

图4为本发明实施例的数据流量控制系统原理图。如图1所示，该系统包括：数据接收装置40和数据发送装置50。数据接收装置40包括：为所述数据接收装置40的每个数据通道建立的本地信誉值计数器401；数据发送装置50包括：为所述数据接收装置40的每个数据通道建立的远端信誉值计数器501。

数据发送装置50还包括：信誉值更新单元502，用于当数据发送装置50需要向数据接收装置40的目标数据通道发送数据时，读取所述目标数据通道的本地信誉值计数器401的值，将读取的本地信誉值计数器401的值和所述目标数据通道的远端信誉值计数器501的值相加得到目标数据通道的远端信誉值计数器的新值，用所述新值更新所述远端信誉值计数器501，并将所述目标数据通道的本地信誉值计数器401清零；数据发送处理单元503，用于根据所述远端信誉值计数器501的新值向所述数据接收装置40发送数据，根据发送的数据量来减少所述目标数据通道的远端信誉值计数器501的值。

数据接收装置40还包括：数据通道缓存403，用于存储数据发送装置50发送给相应通道的数据；数据接收处理单元402，用于将接收的数据存储于目标数据通道的缓存403中并发送给外部线路，根据发送的数据量来增加所述目标数据通道的本地信誉值计数器401的值。

本发明实施例的数据流量控制系统，对应于数据接收装置的每个数据通道，满足以下条件：本地信誉值计数器的初始值+远端信誉值计数器的初始值≤该通道的缓存容量；并且，本地信誉值计数器的值+远端信誉值计数器的值+缓存中的数据量+数据总线上的数据量≤该通道的缓存容量。

如图4所示，可选地，本实施例的数据发送装置50和数据接收装置40之间通过数据总线以及局部总线连接。信誉值更新单元502，用于通过局部总线来读取所述目标数据通道的本地信誉值计数器401的值；数据发送处理单元503，用于通过数据总线向数据接收装置40发送数据包。

可选地，本实施例的数据以数据包的形式传输，所述数据量为数据包的个数，所述通道的缓存容量为通道所允许容纳的数据包个数。本实施例的信誉值计数器以包为单位，不再以字节为单位，这样可以减少CPU端的计算量。因为数据发送都是以包为单位，原来CPU每发送一个包，需要统计这个包的字节数，然后和信誉计数器的值比较，才能决定是否发送，现在的信誉计数器以包为单位，可以省略这个过程。本实施例根据数据接收装置的缓存容量所对应的数据包个数来确定本地信誉值计数器以及远端信誉值计数器的初始值，后续发送/接收数据时，信誉值的加减也以包为单位。

可选地，数据发送处理单元503，用于当目标数据通道的远端信誉值计数器501的值大于零时，向数据接收装置40发送数据包，每发送一个数据包则将所述目标数据通道的远端信誉值计数器501的值减一；当目标数据通道的远端信誉值计数器501的值等于零时，停止向数据接收装置40发送数据包。

可选地，数据接收处理单元202，用于当目标数据通道的缓存402中存在数据包时，将所述数据包发送给外部线路，每发送一个数据包则将所述目标数据通道的本地信誉值计数器401的值加一。

在实际的产品中，本发明实施例的系统可以为CPOS卡，数据发送装置为CPOS卡中的CPU、数据接收装置为CPOS卡中的CPOS芯片，CPOS卡的原理图可以参见图1。本实施例在CPOS卡的CPU20和CPOS芯片10之间增加Localbus(局部总线，为CPU用于操作低速设备的总线)连接，CPU20通过Local bus接口读取CPOS芯片10上每个通道的信誉值，信誉值不再通过数据总线的流控包传输；数据总线只传输数据包无需传送流控包，该系统的架构能够较少对数据总线带宽的占用。

图5为本发明实施例数据流量控制方法的一种整体流程图。如图5所示：

步骤S501、数据接收端为每个数据通道建立本地信誉值计数器，数据发送端为所述数据接收端的每个数据通道建立远端信誉值计数器。

本实施例中，对于每个数据通道满足：本地信誉值计数器的初始值+远端信誉值计数器的初始值≤该通道的缓存容量，本实施例中的缓存容量可以定义为缓存所允许容纳的数据包个数。如，可以将本地信誉值计数器的初始值设置为该通道的缓存所允许容纳的数据包个数，将远端信誉值计数器的初始值设置为零。

可选地，本实施例根据系统约定的最大包长度以及缓存自身存储空间的大小得到缓存允许容纳的最大包个数，将最大包个数作为缓存所允许容纳的数据包个数。如，最大包长度为10，缓存大小为100，则缓存能够容纳的最大包个数(即数据包个数)为10。

步骤S502、当数据发送端需要向数据接收端的目标数据通道发送数据时，所述数据发送端读取所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值，将读取的本地信誉值计数器的值和所述目标数据通道的远端信誉值计数器的值相加得到目标数据通道的远端信誉值计数器的新值，用所述新值更新所述远端信誉值计数器，并将所述目标数据通道的本地信誉值计数器清零。

可选地，数据发送端通过局部总线来读取所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值，数据发送端通过数据总线向所述数据接收端发送数据。

步骤S503、所述数据发送端根据所述远端信誉值计数器的新值向所述目标数据通道发送数据，根据发送的数据量来减少所述目标数据通道的远端信誉值计数器的值。

可选地，本实施例的数据量为数据包的个数。此时，数据发送端根据发送数据包的个数来减少所述目标数据通道的远端信誉值计数器的值。

步骤S504、所述数据接收端将接收的数据存储于目标数据通道的缓存中并发送给外部线路，根据发送的数据量来增加所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值。

可选地，本实施例的数据量为数据包的个数。此时，数据接收端根据发送数据包的个数来增加所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值。

本实施例中，对于每个数据通道满足：本地信誉值计数器的值+远端信誉值计数器的值+缓存中的数据量+数据总线上的数据量≤缓存容量。可选地，本实施例的数据以数据包的形式传输，所述数据量为数据包的个数，所述通道的缓存容量为通道所允许容纳的数据包个数。

可选地，步骤S503可以进一步细化为：当目标数据通道的远端信誉值计数器的值大于零时，所述数据发送端向所述数据接收端发送数据包，每发送一个数据包则将所述目标数据通道的远端信誉值计数器的值减一；当目标数据通道的远端信誉值计数器的值等于零时，所述数据发送端停止向所述数据接收端发送数据包。

可选地，步骤S504可以进一步细化为：当目标数据通道的缓存中存在数据包时，将所述数据包发送给外部线路，每发送一个数据包则将所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值加一。

图6为本发明实施例数据流量控制方法的一种详细流程图。该图以CPOS卡为例详细说明本实施例的一种实际的流控过程。如图6所示：

步骤S601、初始化步骤：在CPOS芯片中对应于每个通道建立“本地信誉计数器”，在CPU中对应于CPOS芯片的每个通道建立“远端信誉计数器”。对于每个数据通道，本实施例中将“本地信誉值计数器”的初始值设为该通道缓存所允许容纳的数据包个数，将“远端信誉计数器”的初始值设为0。

作为一般情况，只要满足“本地计数器初始值+远端计数器初始值≤接收缓存所允许容纳的包个数”的初值设定都在本发明权利要求的保护范围内。

步骤S602、CPU在发送数据包前，通过Local bus读取CPOS芯片相应通道的“本地信誉计数器”的值。CPOS芯片的本地信誉计数器被读取以后，变为0。CPU将读到的值加“远端信誉计数器”的值，更新到“远端信誉计数器”。

步骤S603、CPU根据更新后的远端信誉计数器的值确定能够发送数据的最大包个数。如果远端信誉值计数器为0，则不能发送数据，返回步骤S602；如果远端信誉值计数器大于0，则进入步骤S604。

步骤S604、CPU向CPOS芯片发送数据包，在发送数据包后，CPU将“远端信誉计数器”的值减去发送的包个数。

步骤S605、CPOS芯片接收数据到相应通道的缓存；

步骤S606、判断缓存中是否有完整数据包，如果有则进入步骤S607，否则返回步骤S605；

步骤S607、将缓存中的数据包通过155M线路发送出去。每发送一个包，CPOS芯片的本地信誉计数器加1。这样做是为了保持：本地信誉值计数器的值+远端信誉值计数器的值+缓存的数据包个数+数据总线上的数据包个数≤该通道的缓存所允许容纳的数据包个数。

采用本发明实施例的流控机制，CPU上“远端信誉计数器”的值加上数据总线上的包个数，永远小于或等于CPOS芯片上缓存空闲空间的包个数。不会出现流控失效，导致数据丢失的现象。本发明实施例的流量控制方法，保证CPU和CPOS芯片之间能够稳定，可靠地传输数据，不会出现因为一个通道的流控堵塞其他通道，或者数据丢失，无法发送等现象。

以上所揭露的仅为本发明的实施例而已，不能以此来限定本发明的权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种数据流量控制方法，其特征在于，所述方法包括：

数据接收端为每个数据通道建立本地信誉值计数器，数据发送端为所述数据接收端的每个数据通道建立远端信誉值计数器；

当数据发送端需要向数据接收端的目标数据通道发送数据时，所述数据发送端读取所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值，将读取的本地信誉值计数器的值和所述目标数据通道的远端信誉值计数器的值相加得到目标数据通道的远端信誉值计数器的新值，用所述新值更新所述远端信誉值计数器，并将所述目标数据通道的本地信誉值计数器清零；

所述数据发送端根据所述远端信誉值计数器的新值向所述目标数据通道发送数据，根据发送的数据量来减少所述目标数据通道的远端信誉值计数器的值；

所述数据接收端将接收的数据存储于目标数据通道的缓存中并发送给外部线路，根据发送的数据量来增加所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值；

对于数据接收装置的每个数据通道满足：

本地信誉值计数器的初始值+远端信誉值计数器的初始值≤该通道的缓存容量；并且，

本地信誉值计数器的值+远端信誉值计数器的值+缓存中的数据量+数据总线上的数据量≤该通道的缓存容量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据以数据包的形式传输，所述数据量为数据包的个数，所述通道的缓存容量为通道所允许容纳的数据包个数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述数据发送端通过局部总线来读取所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值；

所述数据发送端通过数据总线向所述数据接收端发送数据。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数据发送端根据所述远端信誉值计数器的新值向所述目标数据通道发送数据，根据发送的数据量来减少所述目标数据通道的远端信誉值计数器的值；包括：

当目标数据通道的远端信誉值计数器的值大于零时，所述数据发送端向所述数据接收端发送数据包，每发送一个数据包则将所述目标数据通道的远端信誉值计数器的值减一；

当目标数据通道的远端信誉值计数器的值等于零时，所述数据发送端停止向所述数据接收端发送数据包。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数据接收端将接收的数据存储于目标数据通道的缓存中并发送给外部线路，根据发送的数据量来增加所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值；包括：

当目标数据通道的缓存中存在数据包时，将所述数据包发送给外部线路，每发送一个数据包则将所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值加一。

6.一种数据流量控制系统，其特征在于，所述系统包括：数据接收装置和数据发送装置，所述数据接收装置包括：为所述数据接收装置的每个数据通道建立的本地信誉值计数器；所述数据发送装置包括：为所述数据接收装置的每个数据通道建立的远端信誉值计数器；

所述数据发送装置还包括：信誉值更新单元，用于当数据发送装置需要向数据接收装置的目标数据通道发送数据时，读取所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值，将读取的本地信誉值计数器的值和所述目标数据通道的远端信誉值计数器的值相加得到目标数据通道的远端信誉值计数器的新值，用所述新值更新所述远端信誉值计数器，并将所述目标数据通道的本地信誉值计数器清零；数据发送处理单元，用于根据所述远端信誉值计数器的新值向所述数据接收装置发送数据，根据发送的数据量来减少所述目标数据通道的远端信誉值计数器的值；

所述数据接收装置还包括：数据接收处理单元，用于将接收的数据存储于目标数据通道的缓存中并发送给外部线路，根据发送的数据量来增加所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值；

对于数据接收装置的每个数据通道满足：

本地信誉值计数器的初始值+远端信誉值计数器的初始值≤该通道的缓存容量；并且，

本地信誉值计数器的值+远端信誉值计数器的值+缓存中的数据量+数据总线上的数据量≤该通道的缓存容量。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据以数据包的形式传输，所述数据量为数据包的个数，所述通道的缓存容量为通道所允许容纳的数据包个数。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述信誉值更新单元，用于通过局部总线来读取所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值；

所述数据发送处理单元，用于通过数据总线向所述数据接收装置发送数据。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述数据发送处理单元，用于当目标数据通道的远端信誉值计数器的值大于零时，向所述数据接收装置发送数据包，每发送一个数据包则将所述目标数据通道的远端信誉值计数器的值减一；当目标数据通道的远端信誉值计数器的值等于零时，停止向所述数据接收装置发送数据包；

所述数据接收处理单元，用于当目标数据通道的缓存中存在数据包时，将所述数据包发送给外部线路，每发送一个数据包则将所述目标数据通道的本地信誉值计数器的值加一。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据流量控制系统为CPOS卡，所述数据发送装置为CPU，所述数据接收装置为CPOS芯片。

Images