CN102932265A - 数据缓存管理装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数据缓存管理装置和方法，该装置包括：ATM信元生成器、信元缓存管理器和流量控制调度器；ATM信元生成器将接收到的IP数据包转换为ATM信元，并将ATM信元和请求写入的第一通道号发送至信元缓存管理器，信元缓存管理器根据第一通道号将ATM信元写入缓存器中，信元缓存管理器接收流量控制调度器发送的包含第二通道号的流量调度指令，根据第二通道号从缓存器中读出ATM信元，并发送给流量调度控制器，流量调度控制器将接收到的ATM信元输出。实现了数据从IP网络传输到ATM网络过程中的缓存管理，是基于固定长度的ATM信元进行的缓存，因此，信元缓存管理器的管理简单，提高了缓存管理器的效率，提高数据的传输效率。

Description

数据缓存管理装置和方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及一种数据缓存管理装置和方法。

背景技术

随着互联网技术的不断发展，网络协议（Internet Protocol，以下简称：IP）技术和异步传输方式（Asynchronous Transfer Mode，以下简称：ATM）技术成为两种广泛使用的网络传输技术。IP网络传输中采用IP包进行传输，ATM网络传输中采用ATM信元进行传输，在IP网络与ATM网络进行转换时，需要对数据进行缓存管理。

现有技术中，采用基于IP包缓存管理的方法对数据进行缓存管理，首先IP包接收模块接收IP包，缓存到缓存器中，IP包调度模块将IP包从缓存器中读出，经过ATM信元生成模块生成ATM信元数据分片，经过ATM接口输出，实现了数据从IP网络传输到ATM网络时，对数据的缓存管理。

然而，在现有技术中，基于IP包进行调度，由于IP包的长度不定，在写入IP包或读出IP包时，对缓存器的操作相对复杂，因而数据的传输效率不高。

发明内容

本发明提供一种数据缓存管理装置和方法，提高数据的传输效率。

本发明提供一种数据缓存管理装置，包括：ATM信元生成器、信元缓存管理器和流量控制调度器；

所述ATM信元生成器，用于将接收到IP数据包转换为ATM信元，并将转换成的ATM信元和请求写入的第一通道号发送至所述信元缓存管理器；

所述流量控制调度器，用于根据预设的调度策略向所述信元缓存管理器发送流量调度指令，接收所述信元缓存管理器根据所述流量调度指令返回的ATM信元并输出，所述流量调度指令包括请求读出的第二通道号；

所述信元缓存管理器，用于接收所述ATM信元生成器发送的ATM信元和第一通道号，根据所述第一通道号将接收到的ATM信元写入缓存器，并接收所述流量控制调度器发送的所述流量调度指令，根据所述第二通道号从所述缓存器中读出ATM信元，并将读出的ATM信元发送至所述流量控制调度器。

如上所述的数据缓存管理装置，所述信元缓存管理器包括：信元写入控制器、缓存管理控制器、读写控制器和信元读出控制器；

所述信元写入控制器，用于接收所述ATM信元生成器发送的ATM信元和第一通道号，向所述缓存管理控制器发送写指针请求，接收所述缓存管理控制器根据所述写指针请求返回的第一写指针值，将所述第一写指针值和接收到的ATM信元发送至所述读写控制器，所述写指针请求包括所述第一通道号；

所述信元读出控制器，用于接收所述流量控制调度器发送的流量调度指令，向所述缓存管理控制器发送读指针请求，接收所述缓存管理控制器根据所述读指针请求返回的第一读指针值，将所述第一读指针值发送至所述读写控制器，接收所述读写控制器根据所述第一读指针值返回的ATM信元，并将所述读写控制器返回的ATM信元发送至所述流量控制调度器，所述读指针请求包括所述第二通道号；

所述读写控制器，用于接收所述信元写入控制器发送的ATM信元和所述第一写指针值，根据所述第一写指针值将接收到的ATM信元写入所述缓存器中，并接收所述信元读出控制器发送的所述第一读指针值，根据所述第一读指针值从所述缓存器中读出ATM信元并返回给所述信元读出控制器；

所述缓存管理控制器，用于接收所述写指针请求，根据所述写指针请求中的第一通道号查询所述缓存器中第一通道的当前使用状态，获取所述第一写指针值并返回给所述信元写入控制器，并接收所述读指针请求，根据所述读指针请求中的第二通道号查询所述缓存器中第二通道的当前使用状态，获取所述第一读指针值并返回给所述信元读出控制器。

如上所述的数据缓存管理装置，所述缓存管理控制器包括：读写指针请求响应单元、写指针池、读指针池；

所述写指针池，用于存储所述缓存器中各通道中的写指针值，每个通道的写指针值对应的缓存单元为空；

所述读指针池，用于存储所述缓存器中各通道中的读指针值，每个通道的读指针值对应的缓存单元非空；

所述读写指针请求响应单元，用于接收所述写指针请求，根据所述写指针请求中的第一通道号查询所述写指针池和所述读指针池，获取所述第一通号对应通道的写指针值作为所述第一写指针值并返回给所述信元写入控制器，将所述第一写指针值加1并存储到所述写指针池中，以及用于接收所述读指针请求，根据所述读指针请求中的第二通道号查询所述读指针池，获取所述第二通道号对应通道的读指针值作为所述第一读指针值并返回给所述信元读出控制器，将所述第一读指针值加1并存储到所述读指针池中。

如上所述的数据缓存管理装置，所述读写指针请求响应单元具体用于根据所述第一通道号查询所述写指针池和所述读指针池，获取所述第一通道号对应通道的写指针值和读指针值，判断所述第一通道号对应通道的写指针值和读指针值的差是否小于预设值，所述预设值为小于所述第一通道号对应通道的存储单元个数的任一值，如果小于，获取所述第一通道号对应通道的写指针值作为所述第一写指针值。

如上所述的数据缓存管理装置，所述缓存管理控制器还包括：

缓存状态检测单元，用于对所述第一写指针值和所述第一读指针值进行监测，如果所述第一写指针值与所述第一通道号对应通道的读指针值相同，向所述流量调度控制器发送非空状态指示，以使所述流量调度控制器开始对所述第一通道号对应通道进行调度，如果所述第一读指针值与所述第二通道号对应通道的写指针值相差1，向所述流量调度控制器发送读取完成状态指示，以使所述流量调度控制器结束对所述第二通道号对应通道的调度。

如上所述的数据缓存管理装置，所述读写指针请求响应单元还用于将所述第一写指针值和所述第一通道号对应通道的读指针值发送至所述缓存状态检测单元，将所述第一读指针值和所述第二通道号对应通道的写指针值发送至所述缓存状态检测单元。

如上所述的数据缓存管理装置，其特征在于，所述缓存器为片外缓存器。

本发明提供一种数据缓存管理方法，包括：

数据缓存管理装置中的ATM信元生成器将接收到的IP数据包转换为ATM信元，并将转换成的ATM信元和请求写入的第一通道号发送至所述数据缓存管理装置中的信元缓存管理器；

所述信元缓存管理器接收所述ATM信元生成器发送的ATM信元和第一通道号，根据所述第一通道号将接收到的ATM信元写入缓存器；

所述数据缓存管理装置中的流量控制调度器根据预设的调度策略向所述信元缓存管理器发送流量调度指令，所述流量调度指令包括请求读出的第二通道号；

所述信元缓存管理器接收所述流量控制调度器发送的所述流量调度指令，根据所述流量调度指令中的第二通道号从所述缓存器中读出ATM信元，并将读出的ATM信元发送至所述流量控制调度器；

所述流量控制调度器接收所述信元缓存管理器根据所述流量调度指令返回的ATM信元并输出。

如上所述的数据缓存管理方法，所述信元缓存管理器接收所述ATM信元生成器发送的ATM信元和第一通道号，根据所述第一通道号将接收到的ATM信元写入缓存器包括：

所述信元缓存管理器中的信元写入控制器接收所述ATM信元生成器发送的ATM信元和第一通道号，向所述缓存管理控制器发送写指针请求，所述写指针请求包括所述第一通道号；

所述信元缓存管理器中的缓存管理控制器接收所述写指针请求，根据所述写指针请求中的第一通道号查询所述缓存器中第一通道的当前使用状态，获取所述第一写指针值并返回给所述信元写入控制器；

所述信元写入控制器接收所述第一写指针值，将接收到的ATM信元和所述第一写指针值发送至所述信元缓存管理器中的读写控制器；

所述读写控制器根据所述第一写指针值将接收到的ATM信元写入所述缓存器中；

所述信元缓存管理器接收所述流量控制调度器发送的所述流量调度指令，根据所述流量调度指令中的第二通道号从所述缓存器中读出ATM信元，并将读出的ATM信元发送至所述流量控制调度器包括：

所述信元缓存管理器中的信元读出控制器接收所述流量控制调度器发送的流量调度指令，向所述缓存管理控制器发送读指针请求，所述读指针请求包括所述第二通道号；

所述缓存管理控制器接收所述读指针请求，根据所述读指针请求中的第二通道号查询所述缓存器中第二通道的当前使用状态，获取所述第一读指针值并返回给所述信元读出控制器；

所述信元读出控制器接收所述第一读指针，将所述第一读指针发送至所述读写控制器；

所述读写控制器接收所述信元读出控制器发送的所述第一读指针值，根据所述第一读指针值从所述缓存器中读出ATM信元并返回给所述信元读出控制器；

所述信元读出控制器将所述读写控制器返回的ATM信元发送至所述流量控制调度器。

如上所述的数据缓存管理装置，其特征在于，所述缓存管理控制器根据所述写指针请求中的第一通道号查询所述缓存器中第一通道的当前使用状态，获取所述第一写指针值并返回给所述信元写入控制器包括：

所述缓存管理控制器根据所述写指针请求中的第一通道号查询写指针池和读指针池，获取所述第一通号对应通道的写指针值作为所述第一写指针值并返回给所述信元写入控制器，并将所述第一写指针值加1并存储到所述写指针池中；其中，所述写指针池存储所述缓存器中各通道中的写指针值，每个通道的写指针值对应的缓存单元为空；所述读指针池存储所述缓存器中各通道中的读指针值，每个通道的读指针值对应的缓存单元非空；

所述缓存管理控制器根据所述读指针请求中的第二通道号查询所述缓存器中第二通道的当前使用状态，获取所述第一读指针值并返回给所述信元读出控制器包括：

所述缓存管理控制器根据所述读指针请求中的第二通道号查询所述读指针池，获取所述第二通道号对应通道的读指针值作为所述第一读指针值并返回给所述信元读出控制器，将所述第一读指针值加1并存储到所述读指针池中。

如上所述的数据缓存管理方法，所述缓存管理控制器根据所述写指针请求中的第一通道号查询写指针池和读指针池，获取所述第一通号对应通道的写指针值作为所述第一写指针值包括：

所述缓存管理控制器根据所述第一通道号查询所述写指针池和所述读指针池，获取所述第一通道号对应通道的写指针值和读指针值；

所述缓存管理控制器判断所述第一通道号对应通道的写指针值和读指针值的差是否小于预设值，所述预设值为小于所述第一通道号对应通道的存储单元个数的任一值；

如果判断结果为小于，获取所述第一通道号对应通道的写指针值作为所述第一写指针值。

如上所述的数据缓存管理方法，还包括：

所述缓存管理控制器对所述第一写指针值和所述第一读指针值进行监测，如果所述第一写指针值与所述第一通道号对应通道的读指针值相同，向所述流量调度控制器发送非空状态指示，以使所述流量调度控制器开始对所述第一通道号对应通道进行调度，如果所述第一读指针值与所述第二通道号对应通道的写指针值相差1，向所述流量调度控制器发送读取完成状态指示，以使所述流量调度控制器结束对所述第二通道号对应通道的调度。

本发明提供的数据缓存管理装置和方法，通过ATM信元生成器将接收到的IP数据包转换成ATM信元，将转换成的ATM信元和请求写入的第一通道号发送至信元缓存管理器，信元缓存管理器根据第一通道号将接收到的ATM信元写入缓存器中，流量控制调度器，根据预设的调度策略向信元缓存管理器发送流量调度指令，流量调度指令中都包括请求读出的第二通道号，信元缓存管理器根据第二通道号从缓存器中读出ATM信元，并将读出的ATM信元发送到流量控制调度器，流量控制调度器接收信元缓存管理器发送的ATM信元并输出，本实施例的技术方案是将IP数据包转换成ATM信元后进行缓存，是基于ATM信元进行的缓存，ATM信元具有固定长度，因此，信元缓存管理器的管理简单，提高信元缓存管理器的缓存效率，进而提高数据的传输效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明数据缓存管理装置实施例一的结构示意图；

图2为本发明数据缓存管理装置实施例二的结构示意图；

图3为本发明数据缓存管理装置实施例三的结构示意图；

图4为本发明数据缓存管理装置实施例四的结构示意图；

图5为本发明数据缓存管理方法实施例一的流程示意图；

图6为本发明数据缓存管理方法实施例二的流程示意图；

图7为本发明数据缓存管理方法实施例三的信元写入流程示意图；

图8为本发明数据缓存管理方法实施例三的信元读出流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

IP网络与ATM网络的传输速率与数据传输格式不同，因此，数据包从IP网络中传输到ATM网络中时，需要对数据进行缓存及格式转换，因此，对数据的缓存管理成为数据从IP网络传输到ATM网络中的关键技术。本发明提供一种数据缓存管理装置和方法，解决IP网络与ATM网络转换过程中的数据缓存管理问题。

图1为本发明数据缓存管理装置实施例一的结构示意图；如图1所示，该数据缓存管理装置包括：ATM信元生成器11、信元缓存管理器12和流量控制调度器13。

其中，ATM信元生成器11用于将接收到IP数据包转换为ATM信元，并将转换成的ATM信元和请求写入的第一通道号发送至所述信元缓存管理器12。流量控制调度器13，用于根据预设的调度策略向信元缓存管理器12发送流量调度指令，接收信元缓存管理器12根据流量调度指令返回的ATM信元并输出，流量调度指令包括请求读出的第二通道号。信元缓存管理器12，用于接收ATM信元生成器11发送的ATM信元和第一通道号，根据第一通道号将接收到的ATM信元写入缓存器，并接收流量控制调度器13发送的流量调度指令，根据第二通道号从缓存器中读出ATM信元，并将读出的ATM信元发送至流量控制调度器13。

具体地，ATM信元生成器11接收到从IP网络中发送来的IP数据包后，对IP数据包进行处理，IP数据包被处理成为IP净荷，IP净荷即为IP数据包中的数据部分，将数据部分进行分段，并封装成具有固定长度的ATM信元，并为其分配对应的第一通道号，第一通道号为请求写入的通道号；ATM信元生成器将具有固定长度的ATM信元和请求写入的第一通道号发送至信元缓存管理器12，以使信元缓存管理器12根据请求写入的第一通道号将接收到的ATM信元写入到缓存器中。

信元缓存管理器12接收到ATM信元生成器11发送的ATM信元和第一通道号，根据第一通道号将接收到的ATM信元写入到缓存器中。

流量控制调度器13根据预设的调度策略向信元缓存管理器12发送流量调度指令，流量调度指令包括请求读出的第二通道号。以使信元缓存管理器12根据第二通道号从缓存器中读出ATM信元，并将读出的ATM信元发送至流量控制调度器13。上述预设的调度策略例如可以为按照一定周期对每个通道依次进行调度，或者随机对每个通道进行调度，或者，按照优先级对每个通道进行调度；本发明对预设的调度策略不做限制。

信元缓存管理器12接收到流量控制器13发送的流量调度指令，根据流量调度指令中的第二通道号从缓存器中读出ATM信元，并将读出的ATM信元发送至流量控制调度器13。

流量控制调度器13接收信元缓存管理器12发送的根据流量调度指令中的第二通道号从缓存器中读出的ATM信元，并将ATM信元输出。

本实施例中，通过ATM信元生成器将接收到的IP数据包转换成ATM信元，将转换成的ATM信元和请求写入的第一通道号发送至信元缓存管理器，信元缓存管理器根据第一通道号将接收到的ATM信元写入缓存器中，流量控制调度器，根据预设的调度策略向信元缓存管理器发送流量调度指令，流量调度指令中都包括请求读出的第二通道号，信元缓存管理器根据第二通道号从缓存器中读出ATM信元，并将读出的ATM信元发送到流量控制调度器，流量控制调度器接收信元缓存管理器发送的ATM信元并输出，本实施例的技术方案是将IP数据包转换成ATM信元后进行缓存，是基于ATM信元进行的缓存，ATM信元具有固定长度，因此，信元缓存管理器的管理简单，提高了信元缓存管理器的缓存效率，进而提高数据的传输效率。

图2为本发明数据缓存管理装置实施例二的结构示意图，如图2所示，图2是在图1所示装置实施例的基础上，进一步，信元缓存管理器还可以包括：信元写入控制器121、缓存管理控制器122、读写控制器123和信元读出控制器124。

其中，信元写入控制器121用于接收ATM信元生成器11发送的ATM信元和第一通道号，向缓存管理控制器122发送写指针请求，接收缓存管理控制器122根据写指针请求返回的第一写指针值，将第一写指针值和接收到的ATM信元发送至读写控制器123，写指针请求包括第一通道号。

信元读出控制器124用于接收流量控制调度器13发送的流量调度指令，向缓存管理控制器122发送读指针请求，接收缓存管理控制器122根据指针请求返回的第一读指针值，将第一读指针值发送至读写控制器123，接收读写控制器123根据第一读指针值返回的ATM信元，并将读写控制器123返回的ATM信元发送至流量控制调度器13，读指针请求包括第二通道号。

读写控制器123用于接收信元写入控制器121发送的ATM信元和第一写指针值，根据第一写指针值将接收到的ATM信元写入缓存器中，并接收信元读出控制器13发送的第一读指针值，根据第一读指针值从缓存器中读出ATM信元并返回给信元读出控制器124。

缓存管理控制器122用于接收写指针请求，根据写指针请求中的第一通道号查询缓存器中第一通道的当前使用状态，获取第一写指针值并返回给信元写入控制器121，并接收读指针请求，根据读指针请求中的第二通道号查询缓存器中第二通道的当前使用状态，获取第一读指针值并返回给信元读出控制器124。

具体地，信元写入控制器121接收到ATM信元生成器11发送的ATM信元和第一通道号，向缓存管理控制器122发送写指针请求，写指针请求中包括第一通道号；缓存管理控制器122接收写指针请求，根据写指针请求中的第一通道号查询缓存器中第一通道号的当前使用状态，根据当前使用状态获取第一写指针值并返回给信元写入控制器121，缓存器中有多个通道，每个通道有多个存储单元，每个存储单元对应一个指针值，每个通道的当前使用状态是指该通道当前是否还有空闲存储单元可用于存储信元写入控制器121发送的ATM信元，或者该通道中是否有被占用的存储单元可用于被信元读出控制器124读出。信元写入控制器121根据接收到的缓存管理控制器122返回的第一写指针值，将第一写指针值和接收到的ATM信元发送至读写控制器123，读写控制器123接收到信元写入控制器121发送的ATM信元和第一写指针值，根据第一写指针值将接收到的ATM信元写入到缓存器中第一写指针值对应的第一通道的存储单元中。

信元读出控制器124接收流量控制调度器13发送的流量调度指令，向缓存管理控制器122发送读指针请求，读指针请求包括第二通道号；缓存管理控制器122接收到读指针请求后，根据读指针请求中的第二通道号查询缓存器的当前使用状态，获取第一读指针并返回给信元读出控制器124；信元读出控制器124接收缓存管理控制器122根据读指针请求返回的第一读指针值，将第一读指针值发送给读写控制器123，读写控制器123根据第一读指针值从缓存器中第一读指针值对应的第二通道的存储单元中读出ATM信元并返回给信元读出控制器124；信元读出控制器124接收读写控制器根据第一读指针返回的ATM信元，并将第一读指针返回的ATM信元发送至流量控制调度器13；流量控制调度器13接收信元读出控制器124发送的ATM信元，并将ATM信元输出。

本实施例中，通过信元写入控制器向缓存管理控制器发送包含第一通道号的写指针请求，缓存管理控制器根据第一通道号查询第一通道的当前使用状态，向信元写入控制器返回第一写指针值，信元写入控制器向信元读写控制器发送第一写指针值和ATM信元，信元读写控制器根据第一写指针值将ATM信元写入到缓存器中第一写指针值对应的第一通道的存储单元中，信元读出控制器信元读出控制器向缓存管理控制器发送包含第二通道号的读指针请求，缓存管理控制器根据第二通道号查询第二通道的当前使用状态，向信元读出控制器返回第一读指针值，信元读出控制器向信元读写控制器发送第一读指针值，信元读写控制器根据第一读指针值从缓存器中第一读指针值对应的第二通道的存储单元中读出ATM信元并返回给信元读出控制器，本实施例的技术方案基于信元进行缓存管理，ATM信元具有固定长度，因此，信元缓存管理器的管理简单，提高了信元缓存管理器的缓存效率，进而提高数据的传输效率。

图3为本发明数据缓存管理装置实施例三的结构示意图；如图3所示，图3是在图2所示实施例的基础上，进一步地，缓存管理控制器122可以包括读写指针请求响应单元1221、写指针池1222和读指针池1223。

其中，写指针池1222用于存储缓存器中各通道中的写指针值，每个通道的写指针值对应的缓存单元为空；读指针池1223用于存储缓存器中各通道中的读指针值，每个通道的读指针值对应的缓存单元非空。

具体地，写指针池1222和读指针池1223可分别由一片块随机存储器（Block Random Access Memory，以下简称：BRAM）来实现。本发明实施例中的缓存器中有多个通道，每个通道统一分配N个ATM信元大小字节存储单元，N由缓存器的容量大小和实际应用需求决定，每个通道的指针值与各个存储单元意义对应，指针值的范围从0到N-1。N为大于等于2的自然数。

读写指针请求响应单元1221用于接收写指针请求，根据写指针请求中的第一通道号查询写指针池1222和读指针池1223，获取第一通号对应通道的写指针值作为第一写指针值并返回给信元写入控制器121，将第一写指针值加1并存储到写指针池1222中，作为一种优选的方案，读写指针请求响应单元1221接收到信元写入控制器121发送的写入成功指示后，才将第一写指针值加1并存储到写指针池1222中；读写指针响应单元1221用于接收读指针请求，根据读指针请求中的第二通道号查询读指针池1223，获取第二通道号对应通道的读指针值作为第一读指针值并返回给信元读出控制器124，将第一读指针值加1并存储到读指针池1223中。

读写指针请求响应单元1221具体用于根据第一通道号查询写指针池1222和读指针池1223，获取第一通道号对应通道的写指针值和读指针值，判断第一通道号对应通道的写指针值和读指针值的差是否小于预设值，预设值为小于第一通道号对应通道的存储单元个数的任一值，如果小于，获取第一通道号对应通道的写指针值作为第一写指针值。预设值的具体取值范围以实际应用环境而确定，例如，当第一通道的存储单元个数为1024时，优选的预设值取1023，当预设值取1023时，第一通道中始终会至少存在一个空闲存储单元，当预设值取1022时，第一通道中始终会至少存在两个空闲存储单元，预设值取值越小，第一通道中始终会至少存在的空闲存储单元个数越多。因此，为了提高缓存器的利用率，优选预设值取1023。在判断第一通道号对应通道的写指针值和读指针值的差是否小于预设值时，如果不小于，则向信元写入控制器121返回无可用指针指示信息，代表第一通道号对应的通道中无可用于写入当前ATM信元的存储空间，无可用指针指示信息的具体格式本发明对此不作限制。读写指针请求响应单元1221等待下一个读指针请求或者写指针请求，当下一个为写指针请求时，做上述同样的判断。

值得说明的是，上述写指针池1222中的写指针与读指针池1223中的读指针的初始状态都为0，即指向第一通道号对应的通道与第二通道号对应通道的第一个存储单元。

本实施例中，通过缓存管理控制器中的读写指针请求响应单元接收到写指针请求后，根据写指针请求中的第一通道号查询写指针池和读指针池，获取第一通道号对应通道的写指针作为第一写指针值返回给信元写入控制器，并将第一写指针值加1存储到写指针池中，接收到读指针请求后，根据读指针请求中的第二通道号查询读指针池，获取第二通道号对应通道的读指针作为第一读指针返回给读出控制器，并将读指针值加1存储到读指针池中，实现了对ATM信元的缓存管理，这种缓存管理简单，便于提高信元缓存管理器的缓存效率，进而提高数据的传输效率。

图4为本发明数据缓存管理装置实施例四的结构示意图，如图4所示，图4是在图3所示实施例的基础上，进一步地，缓存管理控制器122还可以包括缓存状态检测单元1224。

缓存状态检测单元1224用于对第一写指针值和第一读指针值进行监测，如果第一写指针值与第一通道号对应通道的读指针值相同，向流量调度控制器发送非空状态指示，以使流量调度控制器开始对第一通道号对应通道进行调度，如果第一读指针值与第二通道号对应通道的写指针值相差1，向流量调度控制器发送读取完成状态指示，以使流量调度控制器结束对第二通道号对应通道的调度。

具体地，当读写指针请求响应单元1221接收到写指针请求响应，将获取的第一写指针发送给信元写入控制器121，缓存状态检测单元1224监测到第一写指针值与第一通道号对应通道的读指针值相同，说明当前要写入第一写指针值对应的存储单元内的ATM信元为第一通道号对应的通道的第一个ATM信元，即该通道的状态由空状态变为非空状态。则向流量调度控制器发送非空状态指示，以使流量调度控制器开始对第一通道号对应通道进行调度；当读写指针请求响应单元1221接收到读指针请求响应，将获取的第一读指针发送给信元读出控制器124，缓存状态检测单元1224监测到第一读指针值与第二通道号对应通道的写指针值相差1，值得说明的是，必须是第二通道号对应通道的写指针值减去第一读指针值等于1，则说明当前要读出的第一读指针值对应的存储单元内的ATM信元为第二通道号对应的通道的最后一个ATM信元，该通道的状态由非空状态变为空状态。则向流量调度控制器发送空状态指示，以使流量调度控制器结束对第二通道号对应通道的调度。

可选的，上述实施例中，缓存状态检测单元1224用于对第一写指针值和第一读指针值进行监测，可通过读写指针请求响应单元1221将第一写指针值和第一通道号对应通道的读指针值发送至缓存状态检测单元1224，或者，将第一读指针值和第二通道号对应通道的写指针值发送至缓存状态检测单元1224。

本实施例中，通过增加缓存状态检测单元，将检测状态实时发送给流量调度控制器，便于流量调度控制器对缓存器中各通道的准确、合理的调度，提高了调度效率，进而提高了缓存管理效率和数据传输效率。

上述各实施例中，缓存器可以为片外缓存器，例如可以为双倍速率同步动态随机存储器（Double Data Rate Synchronous Dynamic Random AccessMemory，以下简称：DDR-SDRAM），片外缓存器可以提供大容量，高速率缓存，便于多通道流量管理控制。

图5为本发明数据缓存管理方法实施例一的流程示意图，如图5所示，本实施例的步骤包括：

S501：数据缓存管理装置中的ATM信元生成器将接收到的IP数据包转换为ATM信元，并将转换成的ATM信元和请求写入的第一通道号发送至数据缓存管理装置中的信元缓存管理器。

S502：信元缓存管理器接收ATM信元生成器发送的ATM信元和第一通道号，根据第一通道号将接收到的ATM信元写入缓存器。

S503：数据缓存管理装置中的流量控制调度器根据预设的调度策略向信元缓存管理器发送流量调度指令，流量调度指令包括请求读出的第二通道号。

S504：信元缓存管理器接收流量控制调度器发送的流量调度指令，根据流量调度指令中的第二通道号从缓存器中读出ATM信元，并将读出的ATM信元发送至流量控制调度器。

S505：流量控制调度器接收信元缓存管理器根据流量调度指令返回的ATM信元并输出。

本实施例所示的步骤可以由图1所示数据缓存管理装置实施例中的各装置来执行，其实现原理和技术效果类似，详细可以参考上述实施例的记载，此处不再赘述。

图6为本发明数据缓存管理方法实施例二的流程示意图，本实施例的步骤包括：

S601：数据缓存管理装置中的ATM信元生成器将接收到的IP数据包转换为ATM信元，并将转换成的ATM信元和请求写入的第一通道号发送至信元缓存管理器中的信元写入控制器。

S602：信元缓存管理器中的信元写入控制器接收ATM信元生成器发送的ATM信元和第一通道号，向缓存管理控制器发送写指针请求，写指针请求包括第一通道号。

S603：信元缓存管理器中的缓存管理控制器接收写指针请求，根据写指针请求中的第一通道号查询缓存器中第一通道的当前使用状态，获取第一写指针值并返回给信元写入控制器。

S604：信元缓存管理器中的信元写入控制器接收第一写指针值，将接收到的ATM信元和第一写指针值发送至信元缓存管理器中的读写控制器。

S605：信元缓存管理器中的读写控制器根据第一写指针值将接收到的ATM信元写入缓存器中。

S606：信元缓存管理器中的信元读出控制器接收流量控制调度器发送的流量调度指令，向缓存管理控制器发送读指针请求，读指针请求包括第二通道号。

S607：信元缓存管理器中的缓存管理控制器接收读指针请求，根据读指针请求中的第二通道号查询缓存器中第二通道的当前使用状态，获取第一读指针值并返回给信元读出控制器。

S608：信元缓存管理器中的信元读出控制器接收第一读指针，将第一读指针发送至读写控制器。

S609：信元缓存管理器中的读写控制器接收信元读出控制器发送的第一读指针值，根据第一读指针值从缓存器中读出ATM信元并返回给信元读出控制器。

S610：信元缓存管理器中的信元读出控制器将读写控制器返回的ATM信元发送至流量控制调度器。

S611：流量控制调度器接收信元读出控制器发送的ATM信元并输出。

本实施例所示的步骤可以由图2所示数据缓存管理装置实施例中的各装置来执行，其实现原理和技术效果类似，详细可以参考上述实施例的记载，此处不再赘述。

图7为本发明数据缓存管理方法实施例三的信元写入流程示意图，如图7所示，本实施例的步骤包括：

S701：ATM信元生成器将接收到的IP数据包转换为ATM信元，并将转换成的ATM信元和请求写入的第一通道号发送至信元缓存管理器中的信元写入控制器。

S702：信元缓存管理器中的信元写入控制器接收ATM信元生成器发送的ATM信元和第一通道号，向缓存管理控制器发送写指针请求，写指针请求包括第一通道号。

S703：信元缓存管理器中的缓存管理控制器接收写指针请求，根据写指针请求中的第一通道号查询写指针池和读指针池，获取第一通号对应通道的写指针值作为第一写指针值并返回给信元写入控制器,并将第一写指针值加1并存储到写指针池中。

作为一种可行的实施例方式，S703可以包括如下步骤：

S7031：缓存管理控制器接收写指针请求，根据第一通道号查询写指针池和读指针池，获取第一通道号对应的写指针值和读指针值。

S7032：缓存管理控制器判断第一通道号对应通道的写指针值和读指针值的差是否小于预设值；

其中，预设值为小于第一通道号对应通道的存储单元个数的任一值。如果不小于，执行S7033，如果小于执行S7034。

S7033：缓存管理控制器向信元写入控制器返回无可用指针指示信息。

S7034：缓存管理控制器获取第一通道号对应通道的写指针值作为第一写指针值。

S7035：缓存管理控制器将第一写指针返回给信元写入控制器。

S7036：缓存管理控制器将第一写指针值加1并存储到写指针池中。

可选的，在步骤S7035之后，还可以包括S7037~S7038。

S7037：缓存管理控制器对第一写指针和第一读指针值进行检测，判断第一写指针值与第一通道号对应通道的读指针值是否相同。如果是，执行S7038，如果否，执行S7036。

S7038：向流量调度控制器发送非空状态指示，以使流量控制调度器开始对第一通道号对应通道进行调度。

其中，写指针池存储缓存器中各通道中的写指针值，每个通道的写指针值对应的缓存单元为空；读指针池存储缓存器中各通道中的读指针值，每个通道的读指针值对应的缓存单元非空。

S704：信元缓存管理器中的信元写入控制器接收第一写指针值，将接收到的ATM信元和第一写指针值发送至信元缓存管理器中的读写控制器。

S705：信元缓存管理器中的读写控制器根据第一写指针值将接收到的ATM信元写入缓存器中。

图8为本发明数据缓存管理方法实施例三的信元读出流程示意图，如图8所示，本实施例的步骤包括：

S801：信元缓存管理器中的信元读出控制器接收流量控制调度器发送的流量调度指令，向缓存管理控制器发送读指针请求，读指针请求包括第二通道号。

S802：缓存管理控制器接收读指针请求，根据读指针请求中的第二通道号查询读指针池，获取第二通道号对应通道的读指针值作为第一读指针值并返回给信元读出控制器。

可选的，在步骤S802之后可以包括步骤S803~S804。

S803：缓存管理控制器对第一写指针值和第一读指针值进行检测，判断第一读指针值与第二通道号对应通道的写指针值相差是否为1，如果是，执行S804。如果否，执行S805。

值得说明的是，必须是第二通道号对应通道的写指针值减去第一读指针值等于1。

S804：缓存管理控制器向流量调度控制器发送读取完成状态指示，以使流量调度控制器结束对第二通道号对应通道的调度。

S805：缓存管理控制器将第一读指针值加1并存储到读指针池中。

S806：信元读出控制器接收第一读指针，将第一读指针发送至读写控制器。

S807：读写控制器接收信元读出控制器发送的第一读指针值，根据第一读指针值从缓存器中读出ATM信元并返回给信元读出控制器。

S808：信元读出控制器将读写控制器返回的ATM信元发送至流量控制调度器。

S809：流量控制调度器接收信元读出控制器发送的ATM信元并输出。

图7和图8所示的步骤分别实现了本发明信元缓存管理方法实施例三的信元写入缓存管理和信元读出缓存管理，本实施例所示的步骤可以由图3和图4所示数据缓存管理装置实施例中的各装置来执行，其实现原理和技术效果类似，详细可以参考上述实施例的记载，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种数据缓存管理装置，其特征在于，包括：ATM信元生成器、信元缓存管理器和流量控制调度器；

所述ATM信元生成器，用于将接收到IP数据包转换为ATM信元，并将转换成的ATM信元和请求写入的第一通道号发送至所述信元缓存管理器；

所述流量控制调度器，用于根据预设的调度策略向所述信元缓存管理器发送流量调度指令，接收所述信元缓存管理器根据所述流量调度指令返回的ATM信元并输出，所述流量调度指令包括请求读出的第二通道号；

所述信元缓存管理器，用于接收所述ATM信元生成器发送的ATM信元和第一通道号，根据所述第一通道号将接收到的ATM信元写入缓存器，并接收所述流量控制调度器发送的所述流量调度指令，根据所述第二通道号从所述缓存器中读出ATM信元，并将读出的ATM信元发送至所述流量控制调度器。

2.根据权利要求1所述的数据缓存管理装置，其特征在于，所述信元缓存管理器包括：信元写入控制器、缓存管理控制器、读写控制器和信元读出控制器；

所述信元写入控制器，用于接收所述ATM信元生成器发送的ATM信元和第一通道号，向所述缓存管理控制器发送写指针请求，接收所述缓存管理控制器根据所述写指针请求返回的第一写指针值，将所述第一写指针值和接收到的ATM信元发送至所述读写控制器，所述写指针请求包括所述第一通道号；

所述信元读出控制器，用于接收所述流量控制调度器发送的流量调度指令，向所述缓存管理控制器发送读指针请求，接收所述缓存管理控制器根据所述读指针请求返回的第一读指针值，将所述第一读指针值发送至所述读写控制器，接收所述读写控制器根据所述第一读指针值返回的ATM信元，并将所述读写控制器返回的ATM信元发送至所述流量控制调度器，所述读指针请求包括所述第二通道号；

所述读写控制器，用于接收所述信元写入控制器发送的ATM信元和所述第一写指针值，根据所述第一写指针值将接收到的ATM信元写入所述缓存器中，并接收所述信元读出控制器发送的所述第一读指针值，根据所述第一读指针值从所述缓存器中读出ATM信元并返回给所述信元读出控制器；

所述缓存管理控制器，用于接收所述写指针请求，根据所述写指针请求中的第一通道号查询所述缓存器中第一通道的当前使用状态，获取所述第一写指针值并返回给所述信元写入控制器，并接收所述读指针请求，根据所述读指针请求中的第二通道号查询所述缓存器中第二通道的当前使用状态，获取所述第一读指针值并返回给所述信元读出控制器。

3.根据权利要求2所述的数据缓存管理装置，其特征在于，所述缓存管理控制器包括：读写指针请求响应单元、写指针池和读指针池；

所述写指针池，用于存储所述缓存器中各通道中的写指针值，每个通道的写指针值对应的缓存单元为空；

所述读指针池，用于存储所述缓存器中各通道中的读指针值，每个通道的读指针值对应的缓存单元非空；

所述读写指针请求响应单元，用于接收所述写指针请求，根据所述写指针请求中的第一通道号查询所述写指针池和所述读指针池，获取所述第一通号对应通道的写指针值作为所述第一写指针值并返回给所述信元写入控制器，将所述第一写指针值加1并存储到所述写指针池中，以及用于接收所述读指针请求，根据所述读指针请求中的第二通道号查询所述读指针池，获取所述第二通道号对应通道的读指针值作为所述第一读指针值并返回给所述信元读出控制器，将所述第一读指针值加1并存储到所述读指针池中。

4.根据权利要求3所述的数据缓存管理装置，其特征在于，所述读写指针请求响应单元具体用于根据所述第一通道号查询所述写指针池和所述读指针池，获取所述第一通道号对应通道的写指针值和读指针值，判断所述第一通道号对应通道的写指针值和读指针值的差是否小于预设值，所述预设值为小于所述第一通道号对应通道的存储单元个数的任一值，如果小于，获取所述第一通道号对应通道的写指针值作为所述第一写指针值。

5.根据权利要求3或4所述的数据缓存管理装置，其特征在于，所述缓存管理控制器还包括：

缓存状态检测单元，用于对所述第一写指针值和所述第一读指针值进行监测，如果所述第一写指针值与所述第一通道号对应通道的读指针值相同，向所述流量调度控制器发送非空状态指示，以使所述流量调度控制器开始对所述第一通道号对应通道进行调度，如果所述第一读指针值与所述第二通道号对应通道的写指针值相差1，向所述流量调度控制器发送读取完成状态指示，以使所述流量调度控制器结束对所述第二通道号对应通道的调度。

6.根据权利要求5所述的数据缓存管理装置，其特征在于，所述读写指针请求响应单元还用于将所述第一写指针值和所述第一通道号对应通道的读指针值发送至所述缓存状态检测单元，将所述第一读指针值和所述第二通道号对应通道的写指针值发送至所述缓存状态检测单元。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的数据缓存管理装置，其特征在于，所述缓存器为片外缓存器。

8.一种数据缓存管理方法，其特征在于，包括：

数据缓存管理装置中的ATM信元生成器将接收到的IP数据包转换为ATM信元，并将转换成的ATM信元和请求写入的第一通道号发送至所述数据缓存管理装置中的信元缓存管理器；

所述信元缓存管理器接收所述ATM信元生成器发送的ATM信元和第一通道号，根据所述第一通道号将接收到的ATM信元写入缓存器；

所述数据缓存管理装置中的流量控制调度器根据预设的调度策略向所述信元缓存管理器发送流量调度指令，所述流量调度指令包括请求读出的第二通道号；

所述信元缓存管理器接收所述流量控制调度器发送的所述流量调度指令，根据所述流量调度指令中的第二通道号从所述缓存器中读出ATM信元，并将读出的ATM信元发送至所述流量控制调度器；

所述流量控制调度器接收所述信元缓存管理器根据所述流量调度指令返回的ATM信元并输出。

9.根据权利要求8所述的数据缓存管理方法，其特征在于，所述信元缓存管理器接收所述ATM信元生成器发送的ATM信元和第一通道号，根据所述第一通道号将接收到的ATM信元写入缓存器包括：

所述信元缓存管理器中的信元写入控制器接收所述ATM信元生成器发送的ATM信元和第一通道号，向所述缓存管理控制器发送写指针请求，所述写指针请求包括所述第一通道号；

所述信元缓存管理器中的缓存管理控制器接收所述写指针请求，根据所述写指针请求中的第一通道号查询所述缓存器中第一通道的当前使用状态，获取所述第一写指针值并返回给所述信元写入控制器；

所述信元写入控制器接收所述第一写指针值，将接收到的ATM信元和所述第一写指针值发送至所述信元缓存管理器中的读写控制器；

所述读写控制器根据所述第一写指针值将接收到的ATM信元写入所述缓存器中；

所述信元缓存管理器接收所述流量控制调度器发送的所述流量调度指令，根据所述流量调度指令中的第二通道号从所述缓存器中读出ATM信元，并将读出的ATM信元发送至所述流量控制调度器包括：

所述信元缓存管理器中的信元读出控制器接收所述流量控制调度器发送的流量调度指令，向所述缓存管理控制器发送读指针请求，所述读指针请求包括所述第二通道号；

所述缓存管理控制器接收所述读指针请求，根据所述读指针请求中的第二通道号查询所述缓存器中第二通道的当前使用状态，获取所述第一读指针值并返回给所述信元读出控制器；

所述信元读出控制器接收所述第一读指针，将所述第一读指针发送至所述读写控制器；

所述读写控制器接收所述信元读出控制器发送的所述第一读指针值，根据所述第一读指针值从所述缓存器中读出ATM信元并返回给所述信元读出控制器；

所述信元读出控制器将所述读写控制器返回的ATM信元发送至所述流量控制调度器。

10.根据权利要求9所述的数据缓存管理方法，其特征在于，所述缓存管理控制器根据所述写指针请求中的第一通道号查询所述缓存器中第一通道的当前使用状态，获取所述第一写指针值并返回给所述信元写入控制器包括：

所述缓存管理控制器根据所述写指针请求中的第一通道号查询写指针池和读指针池，获取所述第一通号对应通道的写指针值作为所述第一写指针值并返回给所述信元写入控制器，并将所述第一写指针值加1并存储到所述写指针池中；其中，所述写指针池存储所述缓存器中各通道中的写指针值，每个通道的写指针值对应的缓存单元为空；所述读指针池存储所述缓存器中各通道中的读指针值，每个通道的读指针值对应的缓存单元非空；

所述缓存管理控制器根据所述读指针请求中的第二通道号查询所述缓存器中第二通道的当前使用状态，获取所述第一读指针值并返回给所述信元读出控制器包括：

所述缓存管理控制器根据所述读指针请求中的第二通道号查询所述读指针池，获取所述第二通道号对应通道的读指针值作为所述第一读指针值并返回给所述信元读出控制器，将所述第一读指针值加1并存储到所述读指针池中。

11.根据权利要求10所述的数据缓存管理方法，其特征在于，所述缓存管理控制器根据所述写指针请求中的第一通道号查询写指针池和读指针池，获取所述第一通号对应通道的写指针值作为所述第一写指针值包括：

所述缓存管理控制器根据所述第一通道号查询所述写指针池和所述读指针池，获取所述第一通道号对应通道的写指针值和读指针值；

所述缓存管理控制器判断所述第一通道号对应通道的写指针值和读指针值的差是否小于预设值，所述预设值为小于所述第一通道号对应通道的存储单元个数的任一值；

如果判断结果为小于，获取所述第一通道号对应通道的写指针值作为所述第一写指针值。

12.根据权利要求10或11所述的数据缓存管理方法，其特征在于，还包括：

所述缓存管理控制器对所述第一写指针值和所述第一读指针值进行监测，如果所述第一写指针值与所述第一通道号对应通道的读指针值相同，向所述流量调度控制器发送非空状态指示，以使所述流量调度控制器开始对所述第一通道号对应通道进行调度，如果所述第一读指针值与所述第二通道号对应通道的写指针值相差1，向所述流量调度控制器发送读取完成状态指示，以使所述流量调度控制器结束对所述第二通道号对应通道的调度。

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