CN104539553A - 以太网芯片中实现流量控制的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种以太网芯片中实现流量控制的方法和装置，报文在进入以太网交换机出端口的出队列时，通过设置在出队列资源策略模块中的队列长度读取模块读取当前出端口的队列长度，比较该队列长度与预设的发送Pause帧的队列长度阈值，根据比较结果读取并设置所述出端口对应的所有入端口的Pause触发器状态表；根据所述Pause触发器状态表中设置的入端口的Pause状态进行对应入端口Pause状态计数信息的更新，并根据所述入端口Pause计数信息的更新结果决定所述入端口是否发送Pause帧，使得Pause帧的发送完全依赖于出端口的队列长度，从而更精确地控制网络流量。

Description

以太网芯片中实现流量控制的方法及装置

技术领域

本发明涉及网络通信领域，尤其涉及以太网芯片中通过设置报文进入出端口出队列的检查方式来控制流量的方法和装置。

背景技术

以太网交换芯片在网络资源的管理上一般分为入端口资源管理和出端口资源管理，报文从交换机的入端口进入后，至出端口转发出去过程需要通过端口资源管理来实现。入端口资源管理基于报文的入端口，出端口资源管理基本报文的出端口，如图1所示的交换机中，其具有两个入端口，分别为入端口X、入端口Y，和一个出端口Z，不同的报文从入端口X、入端口Y发送到出端口Z，并在出端口Z按次序转发。

结合图2所示，以图1中的入端口X为例，当入端口X收到一个报文后，经过入端口X入方向报文队列中的入队列资源策略模块的检查后，如果获知此时入端口X被允许获得资源，则入端口X的队列长度增加1；如果不允许其获得资源，则报文被丢弃。因为这些报文的出端口都是出端口Z，于是会依次进入出端口Z出队列的资源检查，如果出端口Z被允许获得资源，则出端口Z的出队列长度增加1，最后通过调度器转发出交换机出端口Z，同时通知入端口X入向队列释放资源；如果不允许其获得资源，则报文被丢弃，通知入端口X入向队列释放资源。

现有技术中，在以太网交换机中报文的转发是在入端口报文队列中，通过在入队列资源策略模块检查中引入Pause触发器(暂停触发器)，即当入端口的队列长度小于预设的发送Pause帧的阈值时，设置Pause触发器的状态为假，即不向该入端口对应的交换机发送暂停发送报文的消息，如果入端口的队列长度大于或等于预设的发送Pause帧的阈值时，则设置Pause触发器的状态为真，即向该入端口对应的交换机发送暂停发送报文的消息。

然而，由图3可见，入端口的队列长度依赖于出端口队列长度限制。如果入端口X和入端口Y只有分别只有一种报文出端口都是出端口Z，则：入端口X队列长度+入端口Y队列长度＜＝出端口Z的出队列最大长度。入端口X队列的长度决定是否发送Pause帧，然而入端口X队列的最大长度＝出端口Z的出队列最大长度-入端口Y队列长度，如果入端口的数量增加后，发送Pause帧所依赖的入端口队列长度将具有很大的不确定性，即有可能因为出端口的出队列达到最大长度，而入端口队列无法达到发送Pause的阈值，在网络拥塞时的流量控制(Flow Control)无法按期望要求正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以太网芯片中实现流量控制的方法和装置，其通过在交换芯片的出端口队列策略模块中引入Pause触发器(暂停触发器)，使Pause帧的发送完全依赖于出端口出队列的长度，从而更精确地控制网络流量。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种以太网芯片中实现流量控制的方法，报文在进入以太网交换机的出端口出队列时，通过读取当前出端口的队列长度，比较该队列长度与预设的发送Pause帧的队列长度阈值，根据比较结果读取并设置所述出端口对应的所有入端口的Pause触发器状态表；并根据所述Pause触发器状态表中设置的入端口的Pause状态进行对应入端口Pause状态计数信息的更新，并根据所述入端口Pause计数信息的更新结果决定所述入端口是否发送Pause帧。

更进一步地，当出端口的队列长度小于预设的发送Pause帧的队列长度阈值时，则由Pause触发器读取模块读取Pause触发器状态表，将该出端口对应的所有入端口的Pause状态设置为假，并进行入端口Pause计数信息减1的更新。

更进一步地，当出端口的队列长度大于或等于发送Pause帧的队列长度阈值时，则由Pause触发器读取模块读取Pause触发器状态表，根据入端口的ID将对应的入端口的Pause状态设置为真，并进行入端口Pause计数信息加1的更新。

更进一步地，当入端口Pause计数信息的更新结果为非0时，对应的入端口向外发送Pause帧；当入端口Pause计数信息的更新结果为0时，对应的入端口不发送Pause帧。

更进一步地，当出端口没有报文触发所述Pause触发器状态改变时，通过出端口队列定时扫描模块定时读取并设置Pause触发器状态表中的所有入端口的Pause状态来实现Pause触发器状态表中Pause状态的触发。

更进一步地，当出端口的队列长度小于预设的报文丢弃阈值时，报文被送入出端口的出队列中；当出端口的队列长度大于或等于预设的报文丢弃阈值时，直接将报文丢弃。

更进一步地，所述Pause触发器状态表为保存所述出端口对应的所有入端口的Pause状态信息的二维表。

本发明还提出了一种以太网芯片中实现流量控制的装置，在以太网交换机出端口管理报文进入出队列的队列资源策略模块中，包括：

出端口队列长度读取模块，用于读取当前出端口的队列长度，并将读取的队列长度值发送给队列长度比较模块；

队列长度比较模块，用于比较所述出端口队列长度和预设的发送Pause帧的队列长度阈值，并将比较结果发送给Pause触发器状态表读取发送模块；

Pause触发器状态表读取发送模块，用于根据队列长度的比较结果，读取Pause触发器状态表，设置所述出端口对应的入端口的Pause触发器状态表中的Pause状态，并将该Pause状态发送至入端口Pause状态计数模块；

入端口Pause状态计数模块，用于为每个入端口保存并更新收到Pause状态后的计数信息，并将计数结果发送给Pause帧发送模块；

Pause帧发送模块；用于根据收到的所述计数结果决定对应的入端口是否发送Pause帧。

更进一步地，所述以太网芯片中实现流量控制的装置还包括出端口队列定时扫描模块，用于定时扫描出端口队列并触发Pause触发器状态表中Pause状态的定时更新。

更进一步地，所述Pause触发器状态表为保存所述出端口对应的所有入端口的Pause状态信息的二维表。

本发明通过在交换机出端口的队列资源策略模块中通过设置Pause触发器状态表读取发送模块，使得出端口对应的各入端口的Pause状态都在出端口被读取，且该Pause状态被发送到入端口Pause状态计数模块中进行Pause状态的计数，并根据该计数结果决定所述入端口是否发送Pause帧，如此，使得Pause帧的发送完全依赖于出端口出队列的队列长度，也使得出端口的流量得以精确的控制。

附图说明

图1是以太网交换机端口设置的示意图；

图2是报文在以太网交换机中从入端口发送到出端口的流程框图；

图3是现有的在入队列资源策略模块中报文入队列的流程框图；

图4是本发明出队列资源策略模块中报文入出端口出队列的流程框图；

图5是本发明中通过出端口队列定时扫描器触发Pause状态的示意图；

图6是本发明实现流量控制装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图4所示，本发明所揭示的以太网芯片中实现流量控制的方法中，其在以太网的交换机接收到从其他交换机发送的报文并进行转发时，为更好地进行端口流量控制以防止网络拥塞，根据交换机的出端口上的队列长度来决定入端口报文的队列。其具体的流程为：

在管理出端口报文进入出队列的出队列资源策略模块中，首先由出端口队列长度读取模块读取当前出端口的队列长度，并将该队列长度发送至队列长度比较模块，接着由队列长度比较模块将该当前出端口的队列长度与预设的发送Pause帧的队列长度阈值进行比较。

队列长度比较模块比较后，如果是队列长度小于发送Pause帧的队列长度阈值，则通过Pause触发器状态表读取模块读取Pause触发器状态表，扫描状态表中所有端口的Pause状态，并依次取消Pause状态，即依次将Pause状态设置为假后，将报文送入该出端口的出队列中；同时，由Pause状态表发送模块将更新后的入端口的Pause状态表发送至入端口Pause状态计数模块中。

入端口Pause状态计数模块每次收到Pause状态后，将对计数信息进行加1或减1的更新，并将计数结果发送至Pause帧发送模块，Pause帧发送模块根据入端口Pause状态计数模块中的计数结果，决定是否进行Pause帧的发送，即：如果入端口Pause状态计数模块中的计数结果为非0，则所述入端口发送Pause帧，如果入端口Pause状态计数模块中的计数结果为0，则入端口不发送Pause帧。

队列长度比较模块比较后，如果是队列长度大于或等于发送Pause帧的队列长度阈值，则通过Pause触发器状态表读取模块读取发送Pause触发器状态表，并根据入端口的ID设置Pause触发器状态表中对应的每个端口Pause状态为真后，将报文送入该出端口的出队列中；同时，由入端口Pause状态表发送模块将入端口的Pause状态发送至入端口Pause状态计数模块中。

入端口Pause状态计数模块每次收到Pause状态后，将对计数信息进行加1或减1的更新，并将计数结果发送至Pause帧发送模块，Pause帧发送模块根据更新后的入端口Pause状态计数模块中的计数结果，决定是否进行Pause帧的发送，即：如果入端口Pause状态计数模块中的计数结果为非0，则所述入端口发送Pause帧，如果入端口Pause状态计数模块中的计数结果为0，则入端口不发送Pause帧。

队列长度比较模块比较后，如果发现出端口的队列长度大于或等于预设的丢弃报文的队列长度的阈值时，直接将报文丢弃，报文不进入出端口的出队列。

更优地，为避免入端口队列中长时间没有报文发送至出端口而导致Pause触发器状态的无法触发，如图5所示，本发明还通过设置出端口队列定时扫描模块，来定时触发Pause触发器的状态更新，具体过程为：

定时扫描模块定时扫描所有出端口的队列长度，如果队列长度小于发送Pause帧的队列长度阈值，则触发Pause触发器状态表读取模块读取发送Pause触发器状态表，扫描状态表中所有端口的Pause状态，并依次取消Pause状态，同时，由入端口Pause状态表发送模块将更新后的入端口的Pause状态表发送至入端口Pause状态计数模块中，Pause帧发送模块根据更新后的入端口Pause状态计数模块中的计数信息，决定是否进行Pause帧的发送。

所述出队列资源策略模块中的Pause触发器状态表是保存了该出端口所对应的所有入端口的Pause状态信息的二维表，它以出端口为索引，读取这个出端口所对应的所有入端口的Pause状态信息，并根据入端口的ID可以找到当前出端口对应的入端口的Pause状态，如下表一所示，该Pause触发器状态表中包括了三个出端口，分别为出端口A、出端口B、出端口C，以及三个入端口，分别为入端口1、入端口2和入端口3，且状态表中的0表示Pause状态为假，1表示Pause状态为真，该状态表每次更新后，都会将各入端口的Pause状态发送到入端口Pause状态计数模块中进行计数，并根据计数结果决定是否需要发送Pause帧。

表一Pause触发器状态表

更进一步地，所述入端口Pause状态计数模块为每个入端口保存一个收到Pause置1的计数，每收到一次置1的置位信息后，将计数信息进行加1的更新，每收到一次置0的置位信息后，将计数信息进行减少1的更新。如果更新后的计数结果为非0，则当前入端口向上一级交换机的对应端口发送Pause帧，如果更新后的计数结果为0，则当前入端口不向外发送Pause帧。

结合图6所示，本发明还揭示了一种以太网芯片中实现流量控制的装置，其在设置于交换机芯片上出端口的报文出队列资源策略模块中，通过检查出端口报文的长度，并通过控制入端口发送Pause帧控制入端口报文的进入，更精确地控制出端口的流量。

所述出队列资源策略模块包括出端口队列长度读取模块，队列长度比较模块，Pause触发器状态表读取模块，Pause状态表发送模块，入端口Pause状态计数模块以及Pause帧发送模块。

所述出端口队列长度读取模块用以读取当前出端口的队列长度，并将读取的队列长度值发送给队列长度比较模块。

所述队列长度比较模块用以比较所述出端口队列长度读取模块发送过来的队列长度和预设的发送Pause帧的队列长度阈值，并将比较结果发送给Pause触发器状态表读取模块，以进行Pause触发器状态表的读取及更新设置。其中所述发送Pause帧的队列长度阈值是发送Pause帧的出端口队列长度的阈值，该阈值根据交换机的端口数量及报文转发量预先设置在队列长度比较模块中的。

所述Pause触发器状态表读取模块用以读取队列长度比较模块发送过来的队列长度的比较结果，并根据比较结果的不同进行Pause状态的不同设置，即当出端口的队列长度小于发送Pause帧的阈值时，将所有入端口的Pause状态更新为假，将当出端口的队列长度大于或等于发送Pause帧的阈值时，根据入端口的ID设置其对应的Pause状态为真。

所述Pause状态表发送模块用于Pause触发器状态表读取模块读取并更新Pause状态后，将此状态的结果发送至入端口Pause状态计数模块中，即将Pause为假或为真的状态转化为置位信息发送至入端口Pause状态计数模块中，本实施例中，将Pause为假的置位信息记为0，将Pause为真的置位信息记为1。

所述Pause状态计数模块用于为每个入端口保存收到Pause状态的计数，并将计数结果发送给Pause帧发送模块。每收到一次置位信息为1的信息，对应的计数增加1，每收到一次置0的信息，对应的计数减少1。

所述Pause帧发送模块用于根据收到的Pause状态计数模块发送的计数结果，决定该入端口发送或者不发送Pause帧，如果Pause状态计数为非0，则发送Pause帧，如果计数为0，不发送Pause帧。

更优地，本发明以太网芯片中实现流量控制的装置还包括出端口队列定时扫描模块，用于当出端口的出队列中长时间没有报文触发Pause触发器进行状态更新时，定时扫描出端口队列并触发Pause触发器状态表中Pause状态的定时更新。

当交换机上的出端口为多个时，出端口资源管理将为每个出端口分别配置所述的出队列资源策略模块，以便每个出端口所对应的入端口都能根据出端口的出队列长度，来控制入队列的长度，达到每个出端口的流量都能被精确地控制。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种以太网芯片中实现流量控制的方法，其特征在于：报文在进入以太网交换机出端口的出队列时，通过读取当前出端口的队列长度，比较该队列长度与预设的发送Pause帧的队列长度阈值，根据比较结果读取并设置所述出端口对应的所有入端口的Pause触发器状态表；根据所述Pause触发器状态表中设置的入端口的Pause状态进行对应入端口Pause状态计数信息的更新，并根据所述入端口Pause计数信息的更新结果决定所述入端口是否发送Pause帧。

2.根据权利要求1所述的以太网芯片中实现流量控制的方法，其特征在于：当出端口的队列长度小于预设的发送Pause帧的队列长度阈值时，则由Pause触发器读取模块读取Pause触发器状态表，将该出端口对应的所有入端口的Pause状态设置为假，并进行入端口Pause计数信息减1的更新。

3.根据权利要求1所述的以太网芯片中实现流量控制的方法，其特征在于：当出端口的队列长度大于或等于发送Pause帧的队列长度阈值时，则由Pause触发器读取模块读取Pause触发器状态表，根据入端口的ID将对应的入端口的Pause状态设置为真，并进行入端口Pause计数信息加1的更新。

4.根据是权利要求1或2或3所述的以太网芯片中实现流量控制的方法，其特征在于：当入端口Pause计数信息的更新结果为非0时，对应的入端口向外发送Pause帧；当入端口Pause计数信息的更新结果为0时，对应的入端口不发送Pause帧。

5.根据权利要求1所述的以太网芯片中实现流量控制的方法，其特征在于：当出端口没有报文触发所述Pause触发器状态改变时，通过出端口队列定时扫描模块定时读取并设置Pause触发器状态表中的所有入端口的Pause状态来实现Pause触发器状态表中Pause状态的触发。

6.根据权利要求1所述的以太网芯片中实现流量控制的方法，其特征在于：当出端口的队列长度小于预设的报文丢弃阈值时，报文被送入出端口的出队列中；当出端口的队列长度大于或等于预设的报文丢弃阈值时，直接将报文丢弃。

7.根据权利要求1所述的以太网芯片中实现流量控制的方法，其特征在于：所述Pause触发器状态表为保存所述出端口对应的所有入端口的Pause状态信息的二维表。

8.一种以太网芯片中实现流量控制的装置，其特征在于：在以太网交换机出端口管理报文进入出队列的队列资源策略模块中，包括：

出端口队列长度读取模块，用于读取当前出端口的队列长度，并将读取的队列长度值发送给队列长度比较模块；

队列长度比较模块，用于比较所述出端口队列长度和预设的发送Pause帧的队列长度阈值，并将比较结果发送给Pause触发器状态表读取发送模块；

Pause触发器状态表读取发送模块，用于根据队列长度的比较结果，读取Pause触发器状态表，设置所述出端口对应的入端口的Pause触发器状态表中的Pause状态，并将该Pause状态发送至入端口Pause状态计数模块；

入端口Pause状态计数模块，用于为每个入端口保存并更新收到Pause状态后的计数信息，并将计数结果发送给Pause帧发送模块；

Pause帧发送模块；用于根据收到的所述计数结果决定对应的入端口是否发送Pause帧。

9.根据权利要求8所述的以太网芯片中实现流量控制的装置，其特征在于：还包括出端口队列定时扫描模块，用于定时扫描出端口队列并触发Pause触发器状态表中Pause状态的定时更新。

10.根据权利要求8所述的以太网芯片中实现流量控制的装置，其特征在于：所述Pause触发器状态表为保存所述出端口对应的所有入端口的Pause状态信息的二维表。