CN102025631A - 一种动态调整出端口缓存的方法及交换机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态调整出端口缓存的方法及交换机，此方法包括：检测交换机的出端口处存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，删除所述超过预设驻留时长的报文，减少所述出端口的共享缓存数量。本发明引入一种动态的缓存调整方法，交换机自动检测出持续拥塞的出端口并且降低此端口的共享缓存数目，节省出来的缓存数目可以被其它需要的端口使用，并且当出端口解除持续拥塞的时候，会自动增加此端口可以共享的缓存数目。本发明可以在交换机缓存总量一定的情况下，在业务突发的情况下提高整个交换机的转发性能。

Description

一种动态调整出端口缓存的方法及交换机

技术领域

本发明涉及交换机技术领域，尤其涉及一种动态调整出端口缓存的方法及交换机。

背景技术

交换机内部存在一定数量的缓存，报文从交换机入口进入后，存储于交换机缓存中，并在交换机出端口进行排队，如果出端口处排队的缓存报文达到一定数量时，新加入此出端口队列的报文将会被直接丢弃。

交换机为出端口队列分配缓存时需参考交换机缓存总量以及端口数，每个端口的优先级相等。交换机初始化时为出端口队列分配缓存，缓存数量分配初始化完成后，此缓存数量将不改变。初始化时为出端口设置的缓存数目较小时，业务（例如IPTV业务）产生报文突发情况时，会导致大量丢包操作，对业务产生影响；初始化时为出端口设置的缓存数目较大时，交换机剩余缓存总数将受到限制，影响其它业务处理，并且需增加交换机成本。

一般正常转发报文的情况下无需出端口中配置大量缓存，出端口中大量缓存的需求一般只存在于业务报文突发的短时间段内。出现业务突发现象时，出端口拥塞的报文会占量大量缓存，并产生丢包现象，如果为各端口均配置大量缓存数量，对缓解持续的业务突出现象效果较小，并且占用交换机的大量缓存，便其它端口的业务受到影响。如何使交换机的整体转发效率得到提高是需要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种动态调整出端口缓存的方法及交换机，在业务突发的情况下提高交换机的整体转发性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种动态调整出端口缓存的方法，包括：检测交换机的出端口处存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，删除所述超过预设驻留时长的报文，减少所述出端口的共享缓存数量。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

检测交换机的出端口处不存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，增加所述出端口的共享缓存数量。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

交换机的出端口对应一个或多个出端队列；检测交换机的出端口的出端队列中存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，从所述出端队列中删除所述超过预设驻留时长的报文，减少所述出端队列的共享缓存数量。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

检测交换机的出端口的出端队列中存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，以固定步长减少所述出端口的共享缓存数量，或者，以与超过预设驻留时长的报文的数量成正比的步长减少所述出端口的共享缓存数量。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

初始化时设置各出端口的共享缓存数量为以交换机中所有出端口共享的缓存数量为被除数以出端口的数量与预设拥塞概率之积为除数的商。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

设置各端口的最小共享缓存数量，减少出端口的共享缓存数量时不小于所述最小共享缓存数量；设置各端口的最大共享缓存数量，增加出端口的共享缓存数量时不超出所述最大共享缓存数量。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种动态调整出端口缓存的交换机；所述交换机，用于检测交换机的出端口处存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，删除所述超过预设驻留时长的报文，减少所述出端口的共享缓存数量。

进一步地，上述交换机还可以具有以下特点：

所述交换机，还用于检测交换机的出端口处不存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，增加所述出端口的共享缓存数量。

进一步地，上述交换机还可以具有以下特点：

所述交换机，还用于检测交换机的出端口的出端队列中存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，从所述出端队列中删除所述超过预设驻留时长的报文，减少所述出端队列的共享缓存数量。

进一步地，上述交换机还可以具有以下特点：

所述交换机，还用于检测交换机的出端口的出端队列中存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，以固定步长减少所述出端口的共享缓存数量，或者，以与超过预设驻留时长的报文的数量成正比的步长减少所述出端口的共享缓存数量。

本发明引入一种动态的缓存调整方法，交换机自动检测出持续拥塞的出端口并且降低此端口的共享缓存数目，节省出来的缓存数目可以被其它需要的端口使用，并且当出端口解除持续拥塞的时候，会自动增加此端口可以共享的缓存数目。本发明可以在交换机缓存总量一定的情况下，在业务突发的情况下提高交换机的整体转发性能。

附图说明

图1是本发明一种缓存动态调整的流程图。

具体实施方式

动态调整出端口缓存的交换机用于检测交换机的出端口处存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，删除所述超过预设驻留时长的报文，减少所述出端口的共享缓存数量。

鉴于报文突发时在发生拥塞的出端口处驻留时长超过预设驻留时长的报文已不具备转发意义，所以上述方法中，交换机直接删除发生拥塞的出端口处的拥塞报文并减少发生拥塞的出端口的共享缓存，可提高交换机的转发能力。

所述交换机还用于检测交换机的出端口处不存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，增加所述出端口的共享缓存数量。具体的，可以以固定步长或非固定步长增加所述出端口的共享缓存数量。

本发明中减少拥塞出端口的缓存数目的同时，增加非拥塞出端口的缓存数目，在部分出端口发生报文突发并且交换机缓存一定的情况下保证交换机的整体转发能力。

交换机中出端口处包括一个或多个出端队列，每个出端队列对应一定数量的缓存，出端口所包含的出端队列对应的缓存数量之和为此出端口对应的缓存数量，同一出端口的出端队列对应的缓存数量可以相同也可以不同。本发明中，交换机可以以出端口的出端队列为处理对象，具体的，所述交换机还用于检测交换机的出端口的出端队列中存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，从所述出端队列中删除所述超过预设驻留时长的报文，减少所述出端队列的共享缓存数量。

所述交换机还用于检测交换机的出端口的出端队列中不存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，以固定步长减少所述出端口的共享缓存数量，或者，以与超过预设驻留时长的报文的数量成正比的步长减少所述出端口的共享缓存数量。

所述交换机还用于检测交换机的出端口处不存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，增加所述出端口的共享缓存数量。

如图1所示，一种动态调整出端口缓存的方法包括：检测交换机的出端口处存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，删除所述超过预设驻留时长的报文，减少所述出端口的共享缓存数量。

鉴于报文突发时在发生拥塞的出端口处驻留时长超过预设驻留时长的报文已不具备转发意义，所以上述方法中，交换机直接删除发生拥塞的出端口处的拥塞报文并减少发生拥塞的出端口的共享缓存，可提高交换机的转发能力。

本方法中，检测交换机的出端口处不存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，增加所述出端口的共享缓存数量。具体的，可以以固定步长或非固定步长增加所述出端口的共享缓存数量。

本发明中减少拥塞出端口的缓存数目的同时，增加非拥塞出端口的缓存数目，在部分出端口发生报文突发并且交换机缓存一定的情况下保证交换机的整体转发能力。

交换机的出端口对应一个或多个出端队列；每个出端队列对应一定数量的缓存，出端口所包含的出端队列对应的缓存数量之和为此出端口对应的缓存数量，同一出端口的出端队列对应的缓存数量可以相同也可以不同。交换机可以以出端口的出端队列为处理对象，具体的，检测交换机的出端口的出端队列中存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，从所述出端队列中删除所述超过预设驻留时长的报文，减少所述出端队列的共享缓存数量。具体的，检测交换机的出端口的出端队列中存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，以固定步长减少所述出端口的共享缓存数量，或者，以与超过预设驻留时长的报文的数量成正比的步长减少所述出端口的共享缓存数量。

交换机初始化时设置各出端口的共享缓存数量为以交换机中所有出端口共享的缓存数量为被除数以出端口的数量与预设拥塞概率之积为除数的商。交换机还设置各端口的最小共享缓存数量，以保证此出端口具有正常转发能力，减少出端口的共享缓存数量时不小于所述最小共享缓存数量；设置各端口的最大共享缓存数量，增加出端口的共享缓存数量时不超出所述最大共享缓存数量。

具体实施例：

本具体实施例中实现交换机的出端口缓存动态调整，在初始化时为各出端口设置保证交换机业务的最小共享缓存数量，同时设置出端口可以共享的最大共享缓存数量，一个出端口对应一个或多个出端队列，各出端口的最大共享缓存数量是出端口中各出端队列的最大共享缓存数量之和。报文进入交换机后，报文的内部描述符会记录报文的时间，交换机定期轮询各个端口，如果发现出端口处报文在出端口驻留时长超过预设驻留时长时，直接丢弃该报文并且降低出端口可以共享的缓存直到0，反之，增加出端口可以共享的缓存数目直到最大共享缓存数量。

假设交换机中缓存数量为4000个，出端口数为40个，每个出端口对应一个出端队列。业务使用的拥塞概率为20%。交换机初始化过程中包括以下步骤：

步骤1．设置出端口保证交换机业务的最小共享缓存数量（例如为50），用以保证每个端口都可以进行正常的转发。

步骤 2．计算出端口可以共享的缓存总数目，即交换机缓存总数（4000）与端口数目（50）和出端口最小缓存数目（2000）之积的差即为2000。

步骤3．计算每个出端口最多可以共享的缓存数目，出端口的共享缓存数量为以出端口共享的缓存数量为被除数以出端口数量与预设拥塞概率之积为除数的商；即2000/40/0.2=250；并且设置为出端口初始可以共享的缓存数目，例如为250；此时出端口最多可以占用 50+250＝300个缓存。每个端口可以处理300个缓存大的突发流量，因每个出端口对应一个出端队列，则每个出端队列可以处理300个缓存大的突发流量。

步骤 4．设置交换机的出端口缓存轮询时间t1（2秒）以及报文的预设驻留时长t2（2秒）。

上述初始化各参数的步骤执行顺序没有固定先后顺序。

实现交换机出端口缓存动态调整的方式包括以下步骤：

步骤5．交换机每隔t1（2秒）时间轮询每个出端口，如果发现出端口的出端队列中存在报文在出端口处驻留时长大于预设驻留时长t2（2秒），那么执行步骤6，否则执行步骤7；

步骤 6．直接丢弃驻留时长超过预设驻留时长t2（2秒）的报文，并且按照步长（可以为1个或多个缓存个数）降低出端口可以共享的缓存数目，并需要保证共享的缓存数目不小于50。

步骤 7．按照固定步长（可以为1个或多个缓存个数）增加出端口的共享缓存数量，需要保证共享的缓存数目不大于每个出端口最多可以共享的缓存数目。

重复步骤5－7 交换机可以自动检测出持续拥塞的出端口，并且逐渐降低此端口的出口共享的缓存数目，节省出来的缓存数目可以被其它需要的端口使用，并且当出端口解除持续拥塞的时候，会自动逐渐增加此端口可以共享的缓存数目，可以处理偶然出现的业务突发流量的状况。从而在交换机缓存总数一定的情况下，提高整个交换机的转发性能。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims (10)

1.一种动态调整出端口缓存的方法，其特征在于，

检测交换机的出端口处存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，删除所述超过预设驻留时长的报文，减少所述出端口的共享缓存数量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

检测交换机的出端口处不存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，增加所述出端口的共享缓存数量。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

交换机的出端口对应一个或多个出端队列；

检测交换机的出端口的出端队列中存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，从所述出端队列中删除所述超过预设驻留时长的报文，减少所述出端队列的共享缓存数量。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于， 

检测交换机的出端口的出端队列中存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，以固定步长减少所述出端口的共享缓存数量，或者，以与超过预设驻留时长的报文的数量成正比的步长减少所述出端口的共享缓存数量。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

初始化时设置各出端口的共享缓存数量为以交换机中所有出端口共享的缓存数量为被除数以出端口的数量与预设拥塞概率之积为除数的商。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

设置各端口的最小共享缓存数量，减少出端口的共享缓存数量时不小于所述最小共享缓存数量；设置各端口的最大共享缓存数量，增加出端口的共享缓存数量时不超出所述最大共享缓存数量。

7.一种动态调整出端口缓存的交换机，其特征在于，

所述交换机，用于检测交换机的出端口处存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，删除所述超过预设驻留时长的报文，减少所述出端口的共享缓存数量。

8.如权利要求7所述的交换机，其特征在于，

所述交换机，还用于检测交换机的出端口处不存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，增加所述出端口的共享缓存数量。

9.如权利要求7或8所述的交换机，其特征在于，

所述交换机，还用于检测交换机的出端口的出端队列中存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，从所述出端队列中删除所述超过预设驻留时长的报文，减少所述出端队列的共享缓存数量。

10.如权利要求9所述的交换机，其特征在于，

所述交换机，还用于检测交换机的出端口的出端队列中存在驻留时长超过预设驻留时长的报文时，以固定步长减少所述出端口的共享缓存数量，或者，以与超过预设驻留时长的报文的数量成正比的步长减少所述出端口的共享缓存数量。

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