CN102523161A - 跨以太网交换网云的流控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种跨以太网交换网云的流控方法，包括以下步骤：S1、判断相应芯片上的相应优先级数据帧的缓冲器是否要溢出，若是，则暂停帧发送设备从接收报文的端口发送带有交换头信息的暂停帧；S2、带交换头信息的暂停帧透传交换网云；S3、暂停帧接收设备接收带有交换头信息的暂停帧并进行识别，阻塞相应芯片上的相应优先级的调度队列。本发明通过修改暂停帧的格式以及流量控制方法，依据每个芯片的各个阻塞优先级及各自的流量来决定是否阻塞，实现了跨以太网交换网云的流量控制，且比普通的流量控制粒度更细。

Description

跨以太网交换网云的流控方法及系统

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种跨以太网交换网云的流控方法及系统。

背景技术

随着网络的快速发展，各种应用越来越多，服务质量也越来越受到重视。从高速链路向低速链路传输数据时，或者网络中有瞬间的大量数据，带宽会在接收端口处出现拥塞，如果不做任何处理，接收端口的接收缓冲区将溢出，接收缓冲区溢出的情况下，端口将无法处理后续到来的流量，将导致数据丢失严重。流量控制用于防止在端口阻塞的情况下丢帧，这种方法是当发送或接收缓冲区开始溢出时通过将阻塞信号发送回源地址实现的。流量控制可以有效的防止由于网络中瞬间的大量数据对网络带来的冲击，保证用户网络高效而稳定的运行。

目前在全双工方式下的流量控制的实现方法，一般遵循IEEE 802.3X标准，是由交换机向信息源发送暂停帧令其暂停发送。

参图1所示为暂停帧的格式示意图，暂停帧必须包含如下信息：

1.目的Mac地址=0x01-80-c2-00-00-01

2.以太网类型=0x88-08

3.操作代码=0x00-01

除以上信息外，暂停帧还携带一个叫做暂停时间的参数，是两个字节的无符号整型数，代表了要求对端设备暂停发送数据的时间。当为0时，则意味着取消阻塞状态，对端设备立即发送下一数据流。

参图2所示，流量控制行为具体流程包括：

A.交换机1通过其发送端口持续不断的以超出交换机2处理能力的速度向交换机2发送数据流；

B.由于到达的数据流超出自身的处理能力，因此交换机2的接收端口的缓冲器被源源不断的数据流塞满；

C.为了避免接收端口进入拥塞，交换机2在缓冲器达到上限之前，向交换机1的发送端口发送一个暂停帧，告诉交换机1暂停发送数据流；

D.交换机1收到暂停帧后，解析出帧中的暂停时间信息，如果时间信息不为0，则在该时间内，暂停发送数据给交换机2，直至时间到期或者又再度收到暂停时间信息为0的暂停帧，再继续发送数据给交换机2。

上述方法中，由于接收端对于发送端发送的数据不进行区分，因此一旦发生拥塞，发送的暂停帧会使得发送端的端口直接停止发送全部数据，而且，该技术是点到点的流控，无法穿越以太网的多台设备，使得和接收端直接相连的中间设备暂时停止所有数据帧调度，流控粒度粗糙。

有鉴于此，有必要提供一种跨以太网交换网云的流控方法及系统以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种跨以太网交换网云的流控方法及系统。

本发明的一种跨以太网交换网云的流控方法，所述方法包括以下步骤：

S1、判断相应芯片上的相应优先级数据帧的缓冲器是否要溢出，若是，则暂停帧发送设备从接收报文的端口发送带有交换头信息的暂停帧；

S2、带交换头信息的暂停帧透传交换网云；

S3、暂停帧接收设备接收带有交换头信息的暂停帧并进行识别，阻塞相应芯片上的相应优先级的调度队列。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1前还包括：

判断流控模式是否为跨以太网交换网云流控模式，若是，则执行步骤S1，若否，则暂停帧发送设备和暂停帧接收设备分别发送和接收普通的暂停帧。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中带有交换头信息的暂停帧还包括以下信息：

globalSrcPort，要阻塞队列的chip ID信息；

cos，要阻塞队列的优先级信息；

destMap，暂停帧的接收端，即需要做流控的chip ID信息。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3具体为：

暂停帧接收设备接收带有交换头信息的暂停帧并进行识别，根据暂停帧中要阻塞队列的chip ID和优先级信息阻塞相应芯片上的相应优先级的调度队列。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3还包括：

按照接收到暂停帧中的暂停时间为每个优先级的队列维护一个暂停时间信息。

相应地，一种跨以太网交换网云的流控系统，所述系统包括：

暂停帧发送设备，判断相应芯片上的相应优先级数据帧的缓冲器是否要溢出，若是，则暂停帧发送设备从接收报文的端口发送带有交换头信息的暂停帧；

交换网云，带交换头信息的暂停帧透传交换网云；

暂停帧接收设备，接收带有交换头信息的暂停帧并进行识别，阻塞相应芯片上的相应优先级的调度队列。

作为本发明的进一步改进，该系统还包括：

用于判断流控模式是否为跨以太网交换网云流控模式的单元，若是，则暂停帧发送设备和暂停帧接收设备分别发送和接收带有交换头信息的暂停帧，若否，则暂停帧发送设备和暂停帧接收设备分别发送和接收普通的暂停帧的单元。

作为本发明的进一步改进，所述步骤暂停帧发送设备中带有交换头信息的暂停帧还包括以下信息：

globalSrcPort，要阻塞队列的chip ID信息；

cos，要阻塞队列的优先级信息；

destMap，暂停帧的接收端，即需要做流控的chip ID信息。

作为本发明的进一步改进，所述暂停帧接收设备还用于：

暂停帧接收设备接收带有交换头信息的暂停帧并进行识别，根据暂停帧中要阻塞队列的chip ID和优先级信息阻塞相应芯片上的相应优先级的调度队列。

作为本发明的进一步改进，所述暂停帧接收设备还用于：

按照接收到暂停帧中的暂停时间为每个优先级的队列维护一个暂停时间信息。

本发明的有益效果是：本发明通过在暂停帧格式中加入BridgeHeader信息，使得暂停帧可以携带chip ID，cos，destMap信息，从而依据每个芯片的各个阻塞优先级及各自的流量来决定是否阻塞，实现了跨以太网交换网云的流量控制，且比普通的流量控制粒度更细。

附图说明

图1为现有技术中的暂停帧示意图。

图2为现有技术中的流控方法示意图。

图3为本发明一实施方式中跨以太网交换网云的流控方法的流程图。

图4为本发明一实施方式中带交换头信息的暂停帧示意图。

图5为本发明一实施方式中跨以太网交换网云的流控方法示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

参图3所示为本发明一实施方式中跨以太网交换网云的流控方法的流程图，其包括以下步骤：

S1、判断相应芯片上的相应优先级数据帧的缓冲器是否要溢出，若是，则暂停帧发送设备从接收报文的端口发送带有交换头信息的暂停帧，若否，则报文做正常发送和接收，暂停帧发送设备不发送暂停帧。暂停帧发送设备对来自每个芯片的每个优先级的数据帧都维护一个缓冲器，在某个缓冲器溢出之前，从接收报文的端口发送带交换头信息的暂停帧，参图4所示，暂停帧还包括：globalSrcPort，要阻塞队列的chip ID信息；cos，要阻塞队列的优先级信息；destMap，暂停帧的接收端，即需要做流控的chip的ID信息；

S2、带交换头信息的暂停帧透传交换网云；

S3、暂停帧接收设备接收带有交换头信息的暂停帧并进行识别，阻塞相应芯片上的相应优先级的调度队列。具体为根据暂停帧中要阻塞队列的chip ID和优先级信息阻塞相应芯片上的相应优先级的调度队列，另外按照接收到暂停帧中的暂停时间为每个优先级的队列维护一个暂停时间信息，根据暂停时间信息是否为0来决定是否阻塞该队列的调度。若接收到普通的暂停帧时，则按照普通的数据帧处理。

其中，在步骤S1还包括：

判断流控模式是否为跨以太网交换网云流控模式，若是，则执行步骤S1，若否，则暂停帧发送设备和暂停帧接收设备分别发送和接收普通的暂停帧。

设备的流量控制模式分为正常模式和跨以太网交换网云流控模式：

在正常模式下，设备只能发送和接收正常的不带有交换头信息的暂停帧；

在跨以太网交换网云流控模式下，能够识别带有交换头信息的暂停帧，如果收到普通的暂停帧，则当作普通的数据帧处理。但设备只会发送带有交换头信息的暂停帧。

相应地，一种跨以太网交换网云的流控系统，包括：

暂停帧发送设备，判断相应芯片上的相应优先级数据帧的缓冲器是否要溢出，若是，则暂停帧发送设备从接收报文的端口发送带有交换头信息的暂停帧，若否，则报文做正常发送和接收，暂停帧发送设备不发送暂停帧。暂停帧发送设备对来自每个芯片的每个优先级的数据帧都维护一个缓冲器，在某个缓冲器溢出之前，从接收报文的端口发送带交换头信息的暂停帧，参图4所示，暂停帧还包括：globalSrcPort，要阻塞队列的chip ID信息；cos，要阻塞队列的优先级信息；destMap，暂停帧的接收端，即需要做流控的chip的ID信息；

交换网云，带交换头信息的暂停帧透传交换网云；

暂停帧接收设备，用于接收带有交换头信息的暂停帧并进行识别，阻塞相应芯片上的相应优先级的调度队列。具体为根据暂停帧中要阻塞队列的chip ID和优先级信息阻塞相应芯片上的相应优先级的调度队列，另外按照接收到暂停帧中的暂停时间为每个优先级的队列维护一个暂停时间信息，根据暂停时间信息是否为0来决定是否阻塞该队列的调度。若接收到普通的暂停帧时，则按照普通的数据帧处理。

优选地，该系统还包括：

用于判断流控模式是否为跨以太网交换网云流控模式的单元，若是，则暂停帧发送设备和暂停帧接收设备分别发送和接收带有交换头信息的暂停帧，若否，则暂停帧发送设备和暂停帧接收设备分别发送和接收普通的暂停帧的单元。

参图4中的暂停帧所示，流控帧中插入交换头信息BridgeHeader，使用该BridgeHeader中的globalSrcPort[12:0]的高5bits[12:8]携带源chip的ID，destMap[21:0]的[20:16]bits携带目的chip的ID，cos表示要阻塞的队列的优先级。使流控帧穿越多个以太网交换设备，并且到达对端后，对端交换机可以根据拥塞的ID号，停止对应队列的调度，以达到降低拥塞的目的。

引入带有交换头信息BridgeHeader的暂停帧后，可以依据每个chip的各个阻塞优先级及各自的流量来决定是否阻塞，并且该chip的该优先级的调度阻塞不会影响其它阻塞优先级的调度，也不影响其它chip的调度，避免了现有技术中只能按照总流量来阻塞端口的局限性。

结合图5，对本发明跨以太网交换网云的流控方法及系统作进一步说明。

四个交换机通过L2 Switch互连，分别用Gb#1，Gb#2，Gb#3，Gb#4做编号标记。图5中每个Gb针对发送到其它三个Gb的数据帧都分配了8个队列，分别表示cos的0-7级。

以Gb#4为例，当从Gb#1来的报文优先级为0的缓冲器达到门限时，将chip ID：4，destMap[20:16]:1，cos：0等信息填写入bridgeHeader生成暂停帧通过L2 switch发送给Gb#1，Gb#1识别暂停帧，解析出chip ID、cos，知道是要阻塞发往Gb#4的cos为0的队列，这样就达到跨以太网交换网云的流控，而且细化了流控的粒度，使得Gb#4针对Gb#1的cos为0的流控不影响其它cos优先级和Gb#2、Gb#3的数据帧接收。

与现有技术相比，本发明通过在暂停帧格式中加入BridgeHeader信息，使得暂停帧可以携带chip ID，cos，destMap信息，从而依据每个芯片的各个阻塞优先级及各自的流量来决定是否阻塞，实现了跨以太网交换网云的流量控制，且比普通的流量控制粒度更细。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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）执行本申请各个实施方式或者实施方式的某些部分所述的方法。

以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种跨以太网交换网云的流控方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、判断相应芯片上的相应优先级数据帧的缓冲器是否要溢出，若是，则暂停帧发送设备从接收报文的端口发送带有交换头信息的暂停帧；

S2、带交换头信息的暂停帧透传交换网云；

S3、暂停帧接收设备接收带有交换头信息的暂停帧并进行识别，阻塞相应芯片上的相应优先级的调度队列。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1前还包括：

判断流控模式是否为跨以太网交换网云流控模式，若是，则执行步骤S1，若否，则暂停帧发送设备和暂停帧接收设备分别发送和接收普通的暂停帧。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中带有交换头信息的暂停帧还包括以下信息：

globalSrcPort，要阻塞队列的chip ID信息；

cos，要阻塞队列的优先级信息；

destMap，暂停帧的接收端，即需要做流控的chip ID信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：

暂停帧接收设备接收带有交换头信息的暂停帧并进行识别，根据暂停帧中要阻塞队列的chip ID和优先级信息阻塞相应芯片上的相应优先级的调度队列。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

按照接收到暂停帧中的暂停时间为每个优先级的队列维护一个暂停时间信息。

6.一种跨以太网交换网云的流控系统，其特征在于，所述系统包括：

暂停帧发送设备，判断相应芯片上的相应优先级数据帧的缓冲器是否要溢出，若是，则暂停帧发送设备从接收报文的端口发送带有交换头信息的暂停帧；

交换网云，带交换头信息的暂停帧透传交换网云；

暂停帧接收设备，接收带有交换头信息的暂停帧并进行识别，阻塞相应芯片上的相应优先级的调度队列。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

用于判断流控模式是否为跨以太网交换网云流控模式的单元，若是，则暂停帧发送设备和暂停帧接收设备分别发送和接收带有交换头信息的暂停帧，若否，则暂停帧发送设备和暂停帧接收设备分别发送和接收普通的暂停帧的单元。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述步骤暂停帧发送设备中带有交换头信息的暂停帧还包括以下信息：

globalSrcPort，要阻塞队列的chip ID信息；

cos，要阻塞队列的优先级信息；

destMap，暂停帧的接收端，即需要做流控的chip ID信息。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述暂停帧接收设备还用于：

暂停帧接收设备接收带有交换头信息的暂停帧并进行识别，根据暂停帧中要阻塞队列的chip ID和优先级信息阻塞相应芯片上的相应优先级的调度队列。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述暂停帧接收设备还用于：

按照接收到暂停帧中的暂停时间为每个优先级的队列维护一个暂停时间信息。

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