CN105706043B - 推进式链接的列表吞吐量 - Google Patents

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Abstract

多个小列表用作单一主链接的列表来按照先进先出(FIFO)顺序管理跨存储器的一个或多个存储体的数据分组，同时允许每周期执行多个压入和/或弹出功能。每个小列表可以是跟踪指针的链接的列表，并且被存储在不同存储体中。节点可以包括到数据分组的指针、到小列表中的下一节点的指针、以及标识包含主链接的列表中的下一节点的小列表的下一小列表标识符。可在缓存中维护每个小列表的头部和尾部，以及分别跟踪主链接的列表的头部和尾部的标识符。随着指针被压入主链接的列表和被从主链接的列表弹出，各个小列表被相应地更新以维持主链接的列表的顺序。

Description

推进式链接的列表吞吐量
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年11月05日递交的美国临时专利申请No.61/900,377的优先权，其全部内容通过引用明确地合并于此。
技术领域
本技术涉及链接的列表，更具体地涉及推进式(boosting)链接的列表吞吐量。
背景技术
链接的列表可被用于实现先进先出(FIFO)队列以管理数据分组流量。例如，每个队列列表可被用于跟踪共享分页(paging)缓冲存储器的输出分组队列。这样的系统的吞吐量受限于每秒所使用的存储器读取操作、每秒的读取延迟和写入操作。为提高吞吐量，链接的列表可跨存储器的多个存储体(bank)来实现，但是对跨多个存储体的链接的列表的管理会是颇具挑战性的。
附图说明
为了描述本公开的上面记载的以及其他优点和特征可被获得的方式，将通过参考在附图中示出的上面简单描述的原理的具体实施例来呈现对其更具体的描述。应理解这些图仅描绘了本公开的示例实施例，因此不被视为限制其范围，通过使用附图以特别详细和具体地方式描述和解释了本文的原理，其中：
图1示出了根据主题技术的一些方面的示例网络设备；
图2A和2B示出了计算设备的示例系统实施例；
图3示出了网络结构的示例架构的示意框图；
图4示出了示例覆盖网络；
图5示出了根据主题技术的一些方面的示例系统实施例；
图6示出了使用多个小列表(listlet)来管理主链接的列表(master linkedlist)的示例；
图7示出了使数据分组从主链接的列表中出列的示例方法；以及
图8示出了使数据分组入列到主链接的列表中的示例方法。
具体实施方式
下面详细讨论本公开的各个实施例。虽然讨论了具体的实现方式，但应当理解这仅是为说明目的而进行的。相关领域的技术人员将认识到在不脱离本公开的精神和范围的情况下也可使用其他组件和配置。
概览
计算设备或网络能够通过将多个小列表存储在存储器的多个存储体中来利用多个小列表来提高数据分组的主链接的列表的吞吐量。经组合的多个小列表发挥单一主链接的列表的功能以按照先进先出(FIFO)的顺序管理跨存储器的一个或多个存储体的数据分组，同时允许每周期执行多个压入和/或弹出功能。每个小列表可以是跟踪一个存储体中的指针的链接的列表。小列表的节点可以包括到数据分组的指针以及到小列表中的下一节点的指针。每个节点还可以包括“下一小列表标识符符”，该“下一小列表标识符符”标识包含主链接的列表中的下一节点的小列表。计算或网络设备可以在快速缓存存储器中存储每个小列表的头部和尾部、以及各自跟踪主链接的列表的头部和尾部的索引，快速缓存存储器中的数据可被快速地访问和修改。随着到数据分组的指针被从主链接的列表中压入和弹出，计算或网络设备可以相应地更新各个小列表以维持主链接的列表的顺序。
描述
计算机网络是通过用于在端点(比如，个人计算机和工作站)之间传输数据的片段和通信链路互连的节点的地理上分布的集合。许多类型的网络是可用的，类型的范围为从局域网(LAN)和广域网(WAN)到覆盖网络和软件定义的网络，比如，虚拟可延伸局域网(VXLAN)。
LAN通常通过专用私有通信链路来连接位于相同通用物理位置(比如，大楼或校园)中的节点。另一方面，WAN通常通过长距离通信链路(比如，公共载波电话线、光学光路、同步光网络(SONET)、或同步数字体系(SDH)链路)连接地理上分散的节点。LAN和WAN可包括第2层(L2)和/或第3层(L3)网络和设备。
互联网是WAN的示例，它连接遍布世界各地的迥异的网络，以在各种网络上的节点之间提供全球通信。节点通常通过根据预定义的协议(比如，传输控制协议/互联网协议(TCP/IP))交换离散的数据的分组或帧来在网络上通信。在此上下文中，协议可指代定义节点彼此如何交互的一组规则。计算机网络还可以通过中间网络节点(比如，路由器)互连，以扩展每个网络的有效“大小”。
覆盖网络一般允许虚拟网络被创建并且层压在物理网络基础设施上。覆盖网络协议(比如，虚拟可扩展LAN(VXLAN)、使用通用路由封装的网络虚拟化(NVGRE)、网络虚拟化覆盖(NV03)、以及无状态传输隧穿(STT))提供流量封装方案，该流量封装方案允许网络流量在逻辑隧道上被运载跨过L2和L3网络。这样的逻辑隧道可起源自或终止于虚拟隧道端点(VTEP)。
而且，覆盖网络可包括虚拟片段，比如，VXLAN覆盖网络中的VXLAN片段，VXLAN覆盖网络可包括虚拟L2和/或L3覆盖网络，虚拟机(VM)在虚拟L2和/或L3覆盖网络上进行通信。虚拟片段可通过诸如VXLAN网络标识符之类的虚拟网络标识符(VNI)来标识，VNI可明确地标识相关联的虚拟片段或域。
网络虚拟化允许硬件资源和软件资源被组合在虚拟网络中。例如，网络虚拟化可允许多个VM经由相应的虚拟LAN(VLAN)被附着到物理网络。VM可根据它们各自的VLAN被分成组，并且可与内部或外部网络上的其他VM以及其他设备通信。
诸如物理或虚拟片段之类的网段、网络、设备、端口、物理或逻辑链路、和/或流量一般可被归到桥域或泛洪域。桥域或泛洪域可代表广播域，比如，L2广播域。桥域或泛洪域可包括单一子集，但也可包括多个子集。而且，桥域可与网络设备(比如，交换机)上的桥域接口相关联。桥域接口可以是支持L2桥接的网络和L3路由的网络之间的流量的逻辑接口。另外，桥域接口可支持互联网协议(IP)终止、VPN终止、地址解析度处理、MAC寻址等。桥域及桥域接口两者可由相同的索引或指示符来标识。
此外，端点组(EPG)可被用于在网络中将应用映射到网络。具体而言，EPG可使用网络中的一组应用端点来将连通性和策略应用到该组应用。EPG可用作用于实现转发和策略逻辑的层、以及应用或应用组件的桶或集合的容器。EPG还允许安全性、网络策略的分离，以及通过替代地使用逻辑应用边界来从寻址转发。
还可以在一个或多个网络中提供云计算以使用共享资源来提供计算服务。云计算一般可以包括基于互联网的计算，其中计算资源被从经由网络可用的资源的集合(例如，“云”)动态地配设并且被按需分配给客户端或用户计算机或其他设备。云计算资源例如可以包括任意类型的资源，比如，计算、存储、以及网络设备、虚拟机(VM)等。例如，资源可以包括服务设备(防火墙、深度分组检测器、流量监视器、负载平衡器等)、计算/处理设备(服务器、CPU的存储器、蛮力处理能力)、存储设备(例如，网络附着的存储装置、存储区域网络设备)等。另外，这样的资源可被用于支持虚拟网络、虚拟机(VM)、数据库、应用(App)等。
云计算资源可以包括“私有云”、“公共云”和/或“混合云”。“混合云”可以是由通过技术相互操作或联合的两个或更多个云组成的云基础设施。其实，混合云是私有云和公共云之间的交互，其中私有云加入公共云并且以安全且可扩展的方式利用公共云资源。云计算资源还可经由覆盖网络中的虚拟网络(比如，VXLAN)来配设。
图1示出了适合于实现本发明的示例网络设备110。网络设备110包括主机中央处理单元(CPU)162、接口168、以及总线115(例如，PCI总线)。当在恰当的软件或固件的控制下行动时，CPU 162负责运行例如分组管理、错误检测、和/或路由功能，比如，错误布线(miscabling)检测功能。CPU 162优选地在包括操作系统和任意恰当的应用软件的软件的控制下完成全部这些功能。CPU 162可以包括一个或多个处理器163，比如，来自Motorola微处理器族或MIPS微处理器族的处理器。在可替代的实施例中，处理器163是专门指定的用于控制网络设备110的操作的硬件。在具体的实施例中，存储器161(比如，非易失性RAM和/或ROM)也形成CPU 162的一部分。然而，存在存储器可被耦合到系统的许多不同的方式。
接口168通常被以接口卡(有时被称作“线卡”)的形式提供。一般而言，它们控制数据分组通过网络的发送和接收，并且有时支持与网络设备110一起使用的其他外设。可被提供的接口168包括以太网接口、帧中继接口、线缆接口、DLS接口、令牌环接口等等。另外，各种超高速接口可被提供，比如，快速令牌环接口、无线接口、以太网接口、千兆比特以太网接口、ATM接口、HSSI接口、POS接口、FDDI接口等。一般而言，这些接口168可以包括适于与恰当的介质通信的端口。在一些情形下，它们还可以包括独立处理器，并且在一些实例中，包括易失性RAM。独立处理器可以控制这样的通信密集型任务，比如，分组切换、介质控制和管理。通过为通信密集型任务提供单独的处理器，这些接口允许CPU 162高效地执行路由计算、网络诊断、安全功能等。
虽然图1中示出的网络设备110是可被用来实现本发明的网络设备架构的一个具体实施例，但是它决不是本发明能够在其上被实现的唯一网络设备架构。例如，经常使用具有处理通信以及路由计算等的单一处理器的架构。此外，其他类型的接口和介质也可与网络设备110一起被使用。
本发明也可在任意类型的支持与其他计算设备的网络通信的通用计算设备上被实现。例如，计算设备可以是个人计算设备，比如，台式机或工作站、业务服务器、或便携计算设备，比如，膝上型计算机、智能电话、或平板PC。计算设备可包括图2A和2B的计算设备的特征、组件和外设中的一些或全部。
不管网络设备110的配置如何，它都可以采用一个或多个存储器或存储器模块(包括存储器161)，一个或多个存储器或存储器模块被配置为存储用于针对这里描述的漫游、路由优化以及路由功能的通用网络操作和机制的程序指令。例如，程序指令可以控制操作系统和/或一个或多个应用的操作。一个或多个存储器还可被配置为存储诸如移动性绑定表、登记表以及关联表之类的表。
图2A和2B示出了计算设备的示例可能系统实施例。本领域普通技术人员在实践本技术时将明显看出更恰当的实施例。本领域普通技术人员还将容易地理解其他系统实施例是可能的。
图2A示出了利用传统系统总线计算系统架构的计算设备200的示例系统实施例，其中系统的组件使用总线205彼此电通信。示例计算设备200包括处理器(CPU或处理单元)210，以及将包括系统存储器215(比如，只读存储器(ROM)220和随机存取存储器(RAM)225)在内的各种系统组件耦合到处理器210的系统总线205。计算设备200可包括直接与处理器210连接的、或非常接近于处理器210的、或被集成作为处理器210的一部分的高速存储器的缓存。计算设备200可以将数据从存储器215和/或存储设备230复制到缓存212，以供处理器210快速访问。以此方式，缓存212可提供性能提升，该性能提升避免了处理器210在等候数据时的延迟。这些以及其他模块可以控制或者可以被配置为控制处理器210执行各种动作。系统存储器215也可获得以供使用。存储器215可包括具有不同性能特性的多种不同类型的存储器。处理器210可包括任何通用处理器，和被配置为控制处理器210的硬件模块或软件模块(比如，存储于存储设备230中的模块1 232、模块2 234以及模块3 236)，以及其中软件指令被合并到实际处理器设计中的专用处理器。处理器210实际上可以是完全独立的计算系统，该计算系统包含多个核心或处理器、总线、存储器控制器、缓存等。多核处理器可以是对称的或非对称的。
计算设备200可包括输入设备245，以促成与计算设备200的用户交互。输入设备245可表示任意数目的输入机制，比如，用于讲话的麦克风、用于手势或图形输入的触敏屏幕、键盘、鼠标、运动输入、语音等等。输出设备235还可以是本领域技术人员已知的多种输出技术中的一种或多种。在一些实例中，多模系统可使得用户能够提供多种类型的输入以与计算设备200通信。通信接口240一般能够掌管和管理用户输入以及系统输出。对在任意特定硬件布置上的操作没有限制，因此这里的基本特征可随着它们的发展而被容易地替换为改进的硬件或固件布置。
存储设备230是非易失性存储器，并且可以是硬盘或其他类型的能够存储可供计算机访问的数据的计算机可读介质，比如，磁带盒、闪存卡、固态存储器设备、数字通用盘、磁片盒、随机存取存储器(RAM)225、只读存储器(ROM)220、及其混合。
存储设备230可包括用于控制处理器210的软件模块232、234、236。其他硬件或软件模块被设想。存储设备230可被连接到系统总线205。在一个方面，执行特定功能的硬件模块可包括存储于计算机可读介质中的软件组件，软件组件与必要的硬件组件(比如，处理器210、总线205、输出设备235等)相结合来实现功能。
图2B示出了计算设备250的系统实施例，计算设备250包括可被用于执行所描述的方法并且生成并显示图形用户界面(GUI)的芯片集架构。计算设备250是可被用于实现所公开的技术的计算机硬件、软件和固件的示例。计算设备250可包括处理器255，处理器255代表能够运行被配置为执行所标识的计算的软件、固件和硬件的任意数目的物理上和/或逻辑上分离的资源。处理器255可与能够控制到处理器255的输出以及从处理器255的输出的芯片集260通信。在此示例中，芯片集260输出信息到输出设备265(比如，显示器)，并且可向存储设备270写入信息或从中读取信息，存储设备270可以包括磁介质以及固态介质。芯片集260还可从RAM 275读取数据或者向RAM 275写入数据。计算设备250可包括用于与各种用户接口组件285(比如，芯片集260)接口连接的桥接器280。这样的用户接口组件285可包括键盘、麦克风、触摸检测和处理电路、定点设备(比如，鼠标)等。一般而言，多计算设备250的输入可来自机器生成和/或人类生成的各种资源中的任意资源。
芯片集260还可与一个或多个通信接口290接口连接，一个或多个通信接口290可具有不同物理接口。这样的通信接口可包括针对有线和无线局域网、针对宽带无线网络、以及个人区域网络的接口。用于生成、显示以及使用这里所公开的GUI的方法的一些应用可包括由处理器255接收物理接口上的有序数据集或者由计算设备250本身生成的有序数据集，分析存储设备270或RAM 275中所存储的数据。此外，计算设备250可经由用户接口组件285接收来自用户的输入并且执行恰当的功能，比如通过使用处理器255翻译这些输入来执行浏览功能。
应当理解示例计算设备200和250可具有不止一个处理器210或者是联网在一起以提供更强大的处理能力的计算设备的群组或集群的一部分。
图3示出了针对网络结构312的示例架构300的示意框图。网络结构312可包括被连接到网络结构312中的叶交换机304A、304B、304C、……、304N(统称为“304”)的主干交换机302A、302B、……、302N(统称为“302”)。
主干交换机302可以是结构312中的L3交换机。然而，在一些情形下，主干交换机302还可以或以其他方式执行L2功能。此外，主干交换机302可支持各种功能，比如，40或10Gbps以太网速。为此，主干交换机302可包括一个或多个40千兆比特以太网端口。每个端口还可被分割以支持其他速度。例如，40千兆比特以太网端口可被分割为四个10千兆比特以太网端口。
在一些实施例中，一个或多个主干交换机302可被配置为容宿代理功能，该代理功能代表不具有端点地址标识符到定位符的映射的叶交换机304执行在映射数据库中对端点地址标识符到定位符映射的查找。代理功能可以通过解析分组到封装的租户分组以获得租户的目的地定位符地址。主干交换机302然后可以执行对它们的本地映射数据库的查找以确定分组的正确定位符地址，并且在不改变分组的头部中的某些字段的情况下将分组转发到定位符地址。
当分组在主干交换机302i处被接收时，主干交换机302i可以首先核查目的地定位符地址是否是代理地址。如果是，则主干交换机302i可以执行先前所提到的代理功能。如果不是，则主干交换机302i可以在其转发表中查找该定位符并相应地转发分组。
主干交换机302连接到结构312中的叶交换机304。叶交换机304可以包括接入端口(或非结构端口)以及结构端口。结构端口可向主干交换机302提供上行链路，而接入端口可为设备、主机、端点、VM或外部网络提供到结构312的连通性。
叶交换机304可驻留在结构312的边缘处，从而可以代表物理网络边缘。在一些情形下，叶交换机304可以是根据架顶(“ToR”)架构配置的ToR交换机。在其他情形下，叶交换机304可以是任意特定拓扑(比如，列末(EoR)拓扑或列中(MoR)拓扑)中的聚合交换机。叶交换机304例如还可以表示聚合交换机。
叶交换机304可负责路由和/或桥接租户分组并且应用网络策略。在一些情形下，叶交换机可执行一个或多个附加功能，比如，实现映射缓存、当缓存中存在错过时发送分组到代理功能、封装分组、强制执行入口或出口策略等。
而且，叶交换机304可包含虚拟交换功能，比如，虚拟隧道端点(VTEP)功能，如下面在对图4中的VTEP 408的论述中所解释的。为此，叶交换机304可将结构312连接到覆盖网络，比如，图4中示出的覆盖网络400。
结构312中的网络连通性可流过叶交换机304。此处，叶交换机304可提供到结构312的服务器、资源、端点、外部网络或VM接入，并且可使叶交换机304彼此连接。在一些情形下，叶交换机304可将EPG连接到结构312和/或任何外部网络。例如，每个EPG能够经由叶交换机304之一连接到结构312。
端点310A-E(统称为“310”)可经由叶交换机304连接到结构312。例如，端点310A和310B可直接连接到叶交换机304A，叶交换机304A可将端点310A和310B连接到结构312和/或任何其他叶交换机304之一。类似地，端点310E可直接连接到叶交换机304C，叶交换机304C可将端点310E连接到结构312和/或任何其他叶交换机304之一。另一方面，端点310C和310D可经由L2网络306连接到叶交换机304B。类似地，广域网(WAN)可经由L3网络308连接到叶交换机304C或304D。
端点310可包括任何通信设备，比如，计算设备、网络设备、服务器、交换机、路由器等。在一些情形下，端点310可包括被配置有VTEP功能的服务器、监管器或交换机，VTEP功能将覆盖网络(比如，下面的覆盖网络400)与结构312相连接。例如，在一些情形下，端点310可表示图4中所示出的VTEP 408A-D中的一个或多个。此处，VTEP 408A-D可经由叶交换机304连接到结构312。覆盖网络可容宿物理设备(比如，服务器)、应用、EPG、虚拟片段、虚拟工作负载等。另外，端点310可容宿(一个或多个)虚拟工作负载、集群、以及应用或服务，它们可与结构312或任何其他设备或网络(包括，外部网络)相连接。例如，一个或多个端点310可容宿或连接到负载平衡器的集群或各种应用的EPG。
虽然结构312在这里被示出和描述为示例叶-主干架构，但是本领域技术人员将容易地认识到主题技术可基于包括任何数据中心或云网络结构在内的任何网络结构来实现。实际上，在此还设想了其他架构、设计、基础设施、及变化。
图4示出了示例覆盖网络400。覆盖网络400使用覆盖协议(比如，VXLAN、VGRE、VO3或STT)将流量封装在L2和/或L3分组中，L2和/或L3分组可以穿过网络中的覆盖L3边界。如图4中所示，覆盖网络400可包括经由网络402互连的主机406A-D。
网络402可包括分组网络，比如，IP网络。而且，网络402将将覆盖网络400与图3中的结构312相连接。例如，VTEP 408A-D可经由网络402与结构312中的叶交换机304相连接。
主机406A-D包括虚拟隧道端点(VTEP)408A-D，它们可以是根据网络400的特定覆盖协议、针对各种虚拟网络标识符(VNID)410A-I封装和解封装数据流量的虚拟节点或交换机。而且，主机406A-D可包括包含VTEP功能的服务器、监管器、以及被配置有VTEP功能的物理交换机，比如，L3交换机。例如，主机406A和406B可以是被配置为运行VTEP 408A-B的物理交换机。此处，例如，主机406A和406B可被连接到服务器404A-D，服务器404A-D在某些情况下可包括通过VM加载到服务器上的虚拟工作负载。
在一些实施例中，网络400可以是VXLAN网络，并且VTEP 408A-D可以是VXLAN隧道端点。然而，本领域技术人员将容易地认识到网络400可代表任何类型的覆盖网络或软件定义的网络，比如，NVGRE、STT、甚至是即将被发明的覆盖技术。
VNID可代表覆盖网络400中的分离的虚拟网络。每个中继隧道(VTEP 408A-D)可包括一个或多个VNID。例如，VTEP 408A可包括VNID 1和2，VTEP 408B可包括VNID 1和3，VTEP408C可包括VNID 1和2，并且VTEP 408D可包括VNID 1-3。本领域技术人员将容易地认识到任意具体VTEP在其他实施例中可具有多个VNID，包括不止图4中示出的3个VNID。
覆盖网络400中的流量可根据特定VNID被逻辑地分离。以此方式，针对VNID 1的流量可被驻留在VNID 1中的设备访问，而驻留于其他VNID(例如，VNID 2和3)中的其他设备可被阻止访问这样的流量。换言之，被连接到特定VNID的设备或端点可与被连接到相同特定VNID的其他设备或端点通信，但是来自分离的VNID的流量可被隔离以防止其他特定VNID中的设备或端点访问不同VNID中的流量。
服务器404A-D和VM 404E-I可连接到它们相应的VNID或虚拟片段，并且与驻留于相同VNID或虚拟片段中的其他服务器或VM通信。例如，服务器404A可与服务器404C以及VM404E和404G通信，因为它们全部驻留在相同的VNID(也即VNID 1)中。类似地，服务器404B可与VM 404F、404H通信，因为它们全部驻留在VNID 2中。VM 404E-I可容宿虚拟工作负载，其例如可以包括应用工作负载、资源和服务。然而，在一些情形下，服务器404A-D可类似地通过容宿于服务器404A-D上的VM来容宿虚拟工作负载。而且，每个服务器404A-D和VM 404E-I可表示单一服务器或VM，但也可表示多个服务器或VM，比如，服务器或VM的集群。
VTEP 408A-D可根据所实现的具体覆盖协议(比如，VXLAN)封装指向覆盖网络400中的各个VNID 1-3的分组，从而流量可被适当地传输到正确的VNID和(一个或多个)接收方。而且，当交换机、路由器、或其他网络设备接收到将被传输到覆盖网络400中的接收方的分组时，它可以分析路由表(比如，查找表)以确定这样的分组应当被传输到何处，从而流量到达适当的接收方。例如，如果VTEP 408A接收到来自端点404B的、针对端点404H的分组，则VTEP 408A可分析路由表，该路由表将预期的端点(端点404H)映射到被配置为处理针对端点404H的通信的特定交换机。当VTEP 408A接收到来自端点404B的分组时，它最初可能不知道这样的分组应当被传输到VTEP 408D以到达端点404H。因此，通过分析路由表，VTEP 408A可查找作为预期接收方的端点404H，并且如路由表中所指定的基于端点到交换机映射或绑定确定分组应当被传输到VTEP 408D，从而分组可正如预期的被传输到端点404H并被端点404H接收。
然而，继续看先前的示例，在许多实例中，VTEP 408A可以分析路由表但未找到任何与预期的接收方(例如，端点404H)相关联的绑定或映射。此时，路由表可能尚未获悉关于端点404H的路由信息。在此场景下，VTEP 408A很节能广播或多播该分组以确保与端点404H相关联的恰当的交换机能够接收该分组，并进而将其路由到端点404H。
在一些情形下，路由表可通过移除不必要的或陈旧的条目并添加新的或必要的条目而被动态且连续地修改，从而维持路由表是最新、准确且有效的，同时降低或限制表的大小。本领域技术人员将容易地认识到以上所提供的示例和技术仅是为了清楚和解释的目的，并且可以包括许多另外的概念和变化。
图5示出了示例系统实施例，其中多个小列表可被用来形成到存储于一个或多个存储体中的数据分组的指针的主链接的列表(master linked list)。如所示，设备500包括能够管理各自位于单独的存储体中的多个小列表的数据管理器505。当被组合时，多个小列表在设备500的管理下形成到存储于一个或多个存储体中的数据分组的指针的主链接的列表。设备500可以是任意类型的计算和/或联网设备，比如，图1、图2A和2B中所描述的那些。数据管理器505可管理跨网络在各个网络设备和/或计算设备(比如，图1、图2A和2B中所描述的那些)之间的数据分组传输。例如，在一些实施例中，设备500可以是源设备，并且数据管理器505可向与设备500网络连接的一个或多个接收方设备传输数据。可替代地，在一些实施例中，设备500可以与一个或多个源设备和接收方设备网络连接，并且设备500可作为源设备和接收方设备之间的中介以在它们之间传输数据。
设备500还可以包括存储体510，每个存储体510可存储被入列到主链接的列表中的到数据分组的指针的小列表。此外，设备500可以包括维护数据(比如，数据分组、标识符、链接的列表节点等)的缓存515，数据管理器505可快速地访问缓存515。
数据管理器505可按先进先出(FIFO)的顺序管理数据分组的主链接的列表。数据管理器505可利用一个或多个存储体510来存储数据分组。主链接的列表可包括多个小列表，多个小列表当被组合时形成该主链接的列表。小列表可以是存储于单一存储体中的跟踪到数据分组的指针的链接的列表。主链接的列表可由存储于每一存储体510中的小列表组成。每一存储体还可被用于存储针对主链接的列表的数据分组，但是数据分组可以全部被存储在一个存储体510中。因此，如果两个存储体510被用于存储形成主链接的列表的小列表，则主链接的列表将由分别被分配给两个存储体510中的不同的存储体的两个小列表组成。
小列表的每个节点可包括指向数据分组的数据指针、指向小列表中的下一节点的下一节点指针、以及标识包含主链接的列表中的下一节点的小列表的下一小列表标识符。下一小列表标识符可以是标识包含主链接的列表中的下一节点的位或一组位。例如，如果主链接的列表由两个存储体510组成并因此有两个小列表，则下一小列表标识符可以是单一位，数据管理器505可将该单一位设置为“0”或“1”以标识两个小列表中包括主链接的列表中的下一节点的一个。
数据管理器505可将每个小列表的头部节点和尾部节点存储在缓存515中而不是存储在存储体510。这可允许数据管理器505快速地访问缓存515，从中读取并修改每个小列表的头部节点和尾部节点，其中缓存515可以是比数据存储体510更快的存储器。数据管理器505还可以跟踪缓存515中的主链接的列表的头部节点和尾部节点的位置。例如，数据管理器505可将标识包含主链接的列表的头部节点的小列表的主链接的列表头部标识符存储在缓存515中。同样地，数据管理器505可存储标识包含主链接的列表的尾部节点的小列表的主链接的列表尾部标识符。与小列表的每个节点中所包括的下一小列表标识符类似，主链接的列表头部标识符和主链接的列表尾部标识符可以是标识小列表之一的一个或多个位。
数据管理器505可使用缓存515中的数据和小列表来从主链接的列表压入和弹出数据分组。当数据分组被从主链接的列表压入和弹出时，数据管理器505可相应地更新各个小列表和缓存中的数据。
图6示出了使用多个小列表来管理主链接的列表的示例。将关于图5中所示的系统来描述图6。如所示，两个小列表，小列表0和小列表1，组成八个节点的主链接的列表，其中每个节点指向数据分组0-7中不同的数据分组。小列表0和小列表1可各自被分配给不同的存储体510，以使得小列表0和小列表1可被并行地读取和写入，因此使总链接的列表访问吞吐量加倍。
主链接的列表头部标识符605指示主链接的列表的头部节点在小列表0中，且主链接的列表尾部标识符610指示主链接的列表的尾部在小列表1中。主链接的列表头部标识符605和主链接的列表尾部标识符610两者都可被存储在缓存515中。小列表0和小列表1的头部节点和尾部节点也可被存储在缓存515中。因此，如图6中所示，作为小列表0和小列表1的头部节点的节点615和节点625以及作为小列表0和小列表1的尾部节点的节点630和节点635可被存储在缓存515中。小列表0和小列表1中的其余节点(即，不是小列表的头部节点和尾部节点的任意节点)可被存储在与其对应的小节点相关联的存储体中。
如所示，小列表的节点各自包括到数据分组的指针、到相应小列表中的下一节点的指针、以及标识包含主链接的列表中的下一节点的小列表的下一小列表标识符。例如，节点615包括到数据分组0的指针、到作为小列表0中的下一节点的节点620的指针、以及将小列表1标识为包含主链接的列表中的下一节点的下一小列表标识符。相应地，作为小列表1中的头部节点的节点625是主链接的列表中在节点615之后的下一节点，而节点620是小列表0中在节点615之后的下一节点。
如所示，分别为小列表0和小列表1的尾部节点的节点630和节点635不包括针对它们相应的小列表中的下一节点的指针值。然而，不是主链接的列表的尾部节点的节点630包括下一小列表标识符值，而是主链接的列表的尾部节点的节点635不包括下一小列表标识符值。
为使节点从主链接的列表弹出/出列，则数据管理器505可从缓存515访问主链接的列表头部标识符605以确定哪个小列表包含主链接列表的头部节点。如所示，主链接的列表头部标识符605将小列表0标识为包含主链接的列表的头部节点。数据管理器505然后可从缓存515中访问作为小列表0的头部节点的节点615并从主链接的列表弹出节点615。这可包括访问节点615所指向的数据分组，然后该数据分组可为了任意预期的目的(比如，被传输到接收设备)而被处理。数据管理器505可从小列表0中移除节点615，从而从主链接的列表中移除节点615。节点620是小列表0中节点615所指向的下一节点，并且因为节点615被移除，所以节点620将成为小列表0的头部节点。
数据管理器505可根据被弹出/出列的节点的下一列表标识符更新主链接的列表头部标识符605。例如，在从主链接的列表弹出节点615后，数据管理器505可将主链接的列表头部标识符605更新为节点615的下一列表标识符，从而数据管理器505将主链接的列表头部标识符605的值从0变为1。
为将数据分组压入/入列到主链接的列表，数据管理器505可将数据分组压入到任意可用的小列表，并且然后相应地更新主链接的列表尾部标识符610。这可允许数据管理器505将分组指针节点压入到任意可用的存储体510。
如图6中所示，数据管理器505可将数据分组压入到小列表0和小列表1中。如果数据管理器505将数据分组压入到小列表0中，则新的节点可被添加到小列表0的尾部，从而针对节点630的下一节点的指针指向新添加的节点。新添加的节点将包括到数据分组的位置的指针。因为新添加的节点将是主链接的列表的尾部节点，则新的节点将不具有针对到下一节点的指针或下一小列表标识符的值，因为两者都是已知的。因为新的节点替换节点630作为小列表0的尾部，所以节点630被从缓存515移动到比缓存515慢的存储体510。小列表0的新的尾部节点然后占据节点630在缓存515中的位置。在此操作中这是仅有的对包含小列表0的存储体510的访问。
此外，数据管理器505可更新节点635以将下一小列表标识符设置为指示小列表0包括主链接的列表中在节点635之后的下一节点。数据管理器505还可更新主链接的列表尾部标识符610以指示主链接的列表的尾部节点在小列表0中。
如果数据管理器505将数据分组压入到小列表1而不是小列表0中，则数据管理器505将会将新的节点添加到小列表1的尾部，以使得节点635指向新的节点。此外，针对节点635的下一小列表标识符将被更新以指示主链接的列表中在节点635之后的下一节点在小列表1中。因为新的节点替换节点635作为小列表1的尾部，节点635将被从缓存515移动到较慢的存储体510，新的尾部占据节点635在缓存515中的位置。在此操作中这是仅有的对包含小列表1的存储体510的访问。
已经表明了压入到小列表0中导致对包含小列表0的存储体510的单一访问，而压入到小列表1中导致对包含小列表1的存储体510的单一访问。因此，同时压入到小列表0和小列表1中导致对分别包含小列表1和小列表0的存储体510的访问，不会有冲突。
还应当表明数据管理器505在不受主链接的列表中的分组的顺序的影响的情况下随意选择将下一分组压入到哪个小列表中。
在一些实施例中，数据管理器505可被配置为在单一周期内将多个数据分组压入/入队到主链接的列表中。例如，数据管理器505可每处理器周期向每个存储体510压入一个数据分组。这允许数据管理器505在单一周期内向每个可用的小列表压入一个数据分组，从而提高了数据分组可被入队到主链接的列表中的速度。例如，数据管理器505可在单一周期内将数据分组压到每个小列表0和小列表1上。
这允许数据管理器505被配置为在单一周期内从主链接的列表弹出/出列多个数据分组。例如，数据管理器505可每处理器周期从每个存储体510弹出一个数据分组。这允许数据管理器505在单一周期中从每个可用的小列表弹出一个数据分组，从而提高了数据分组可被从主链接的列表中出列的速度。
为确保主链接的列表保持正确的顺序，数据管理器505可被配置为当将数据分组压入到小列表中时按照轮询顺序在小列表之间交替。这确保每个小列表的头部代表主链接的列表中的前几个节点。例如，如果两个小列表被用于形成主链接的列表，则每个小列表的头部节点将代表主链接的列表的第一个节点和第二个节点，并且每个小列表的头部节点可在单一周期中被弹出，同时保持主链接的列表的顺序。
因为提高压入和弹出吞吐量仅涉及使用相同的基础设计来定制数据管理器505的存储体选取策略，所以该方法可被容易地实现以同时加速压入和弹出。例如，为了使压入和弹出吞吐量加倍，我们可以使用4个小列表以及4个存储体510。数据管理器505随意地在小列表组{0,1}和{2,3}之间进行选择以压入下一分组。为并行地压入两个分组，数据管理器505可将其中一个发送到{0,1}而将另一个发送到{2,3}。然后，在每个组内，数据管理器505可通过在0和1之间或者2和3之间交替来选取存储体510。在弹出/出列时，下一两个分组将来自不同小列表，从而来自不同存储体510(来自不同组，或者如果它们来自同一组，则来自该组中的不同存储体)。
图7示出了使数据分组从主链接的列表中出列的示例方法。将关于图5中所描述的系统来描述该方法。如所示，该方法开始于框705，其中数据管理器505接收出列请求。出列请求可以是指示数据分组应当被从主链接的列表中出列的任何类型的请求、命令、触发等。
在框710，数据管理器505确定形成主链接的列表的小列表中的哪个小列表包括主链接的列表的头部节点。例如，数据管理器505可访问缓存515中所存储的主链接的列表头部标识符。主链接的列表头部标识符可标识包括主链接的列表的头部的小列表。
在框715，数据管理器505使主链接的列表的头部节点出列。为完成这点，数据管理器505可使包括主链接的列表的头部的小列表的头部节点出列。使头部节点出列可包括从小列表中移除头部节点，从而从主链接的列表中移除头部节点。随后是通过从恰当的存储体510中复制小列表中的下一节点来使用该下一节点替换被弹出的小列表的头部节点。
在框720，数据管理器505将主链接的列表头部标识符更新为标识包括链接的列表的头部节点的小列表。数据管理器505可根据被出列的节点的下一小列表标识符来确定包括主链接的列表的头部节点的小列表。节点的下一小列表标识符标识包括主链接的链表中的下一节点的小列表。数据管理器505可将主链接的列表头部标识符设置为被出列的节点的下一小列表标识符的值。
图8示出了将数据分组入列到主链接的列表中的示例方法。将关于图5中所描述的系统来描述该方法。在框805，数据管理器505接收入列请求。入列请求可以是指示数据分组应当被入列到主链接的列表中的任意类型的请求、命令、触发等。例如，入列命令可以是数据管理器505接收到将被传输到接收方设备的数据分组。
在框810，数据管理器505可使数据分组入列到形成主链接的列表的小列表之一中。在一些实施例中，数据管理器505可将数据分组入列到任何小列表中。可替代地，在一些实施例中，数据管理器505可基于指定的入列顺序将数据分组入列到小列表中。例如，数据管理器505可按照预定的轮询顺序将数据分组入列到小列表中。这可通过将小列表的尾部节点链接为指向新的节点，并且通过将旧尾部节点移动到存储体510中来在缓存515中其替换为小列表尾部来实现。
在框815，数据管理器505可确定哪个小列表包括主链接的列表的尾部节点。数据管理器505可访问缓存515中的主链接的列表尾部节点标识符，该尾部节点标识符标识包括主链接的列表的尾部的小列表。
在框820，数据管理器505可将由主链接的列表尾部节点标识符标识的小列表中的尾部节点的下一小列表标识符设置为数据分组被入列到的小列表的值。这使得主链接的列表的先前的尾部节点标识包括主链接的列表的新的尾部的小列表。
在框825，数据管理器505将主链接的列表尾部节点标识符更新为指示包括主链接的列表的新的尾部的小列表。数据分组被入列到的小列表是包括主链接的列表的新的尾部的小列表。
为解释的清楚起见，在一些实例中，本技术可被表示为包括各个功能块，包括含有以下各项的功能块：设备、设备组件、在体现于软件中的方法中的步骤或例程、或硬件和软件的组合。
在一些实施例中，计算机可读存储设备、介质、以及存储器可包括包含比特流的无线信号或线缆等。然而，当提起时，非暂态计算机可读存储介质明确地排除诸如能量、载波信号、电磁波以及信号本身之类的介质。
根据上述示例的方法可使用被存储或可以其他方式从计算机可读介质获得的计算机可执行指令来实现。这样的指令可包括例如使得或以其他方式配置通用计算机、专用计算机、或专用处理设备执行某功能或一组功能的指令和数据。所使用的计算机资源的部分可通过网络被访问。计算机可执行指令可以例如是二值化、中间格式的指令，比如，汇编语言、固件、或源代码。可被用于存储在根据所描述的示例的方法过程中产生的信息、所使用的信息和/或指令的计算机可读介质的示例包括磁盘或光盘、闪速存储器、被配设有非易失性存储器的USB设备、联网的存储设备等。
实现根据这些公开的方法的设备可包括硬件、固件和/或软件，并且可采取各种形状因子中的任何一种。这种形状因子的典型示例包括膝上型计算机、智能电话、小形状因子个人计算机、个人数字助理、架装安装设备、独立设备等。这里描述的功能还可被体现于外设或插入卡中。通过进一步示例的方式，这样的功能还可在介于在单一设备中运行的不同芯片或不同处理之间的电路板上被实现。
指令、用于表达这样的指令的介质、用于执行它们的计算资源、以及用于支持这样的计算资源的其他结构是用于提供在这些公开中所描述的功能的方式。
虽然各种示例和其他信息被用于解释在所附权利要求范围内的各个方面，但是不基于在这样的示例中的特定特征或布置而暗示对权利要求的任何限制，因为本领域技术人员将能够使用这些示例来得出各种各样的实现方式。此外，虽然可能已经以特定于结构特征和/或方法步骤的示例的语言描述了一些主题，但是应当理解所附权利要求中所限定的主题不必受限于这些所描述的特征或行动。例如，这样的功能可以不同于这里所标识的那样地在组件中被分布或执行。反而，所描述的功能和步骤作为所附权利要求范围内的方法和系统的组分的示例被公开。

Claims (15)

1.一种系统，包括：
计算机处理器；
缓存；以及
存储指令的存储器，所述指令当被执行时使得所述计算机处理器：
接收对从主链接的列表中弹出数据分组的第一出列请求；
经由所述缓存访问主链接的列表头部标识符；
根据所述主链接的列表头部标识符从组成所述主链接的列表的多个小列表中确定包括所述主链接的列表的头部的第一小列表；
使来自所述第一小列表的头部节点出列，其中来自所述第一小列表的所述头部节点包括：
到存储于第一存储体中的数据分组的第一数据指针，
到所述第一小列表的下一节点的第一下一节点指针，以及
标识所述多个小列表中的包括所述主链接的列表的新的头部的第二小列表的第一下一小列表标识符；以及
将所述主链接的列表头部标识符更新为等于所述第一下一小列表标识符，以使得所述主链接的列表头部标识符在被更新后标识所述第二小列表而不是所述第一小列表，
其中，所述缓存存储所述多个小列表的头部节点和尾部节点。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述指令还使得所述计算机处理器：
将所述第一小列表的所述头部节点更新为等于由所述第一下一节点指针所指向的所述第一小列表的所述下一节点。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述指令还使得所述计算机处理器：
接收对从所述主链接的列表中弹出数据分组的第二出列请求；
根据所述主链接的列表头部标识符从组成所述主链接的列表的所述多个小列表中确定包括所述主链接的列表的头部的所述第二小列表；
使来自所述第二小列表的头部节点出列，其中来自所述第二小列表的所述头部节点包括：
到存储于第二存储体中的数据分组的第二数据指针，
到所述第二小列表的下一节点的第二下一节点指针，以及
标识所述多个小列表中的包括所述主链接的列表的新的头部的第三小列表的第二下一小列表标识符；以及
由所述计算机处理器将所述主链接的列表头部标识符更新为等于所述第二下一小列表标识符，以使得所述主链接的列表头部标识符在被更新后标识所述第三小列表而不是所述第二小列表。
4.如权利要求3所述的系统，其中，使所述头部节点从所述第一小列表中出列和使所述头部节点从所述第二小列表中出列是在单一周期内被执行的。
5.如权利要求3所述的系统，其中，所述第一小列表和所述第三小列表是不同的小列表。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述指令还使得所述计算机处理器：
接收对将第一数据分组压入到所述主链接的列表中的第一入列请求；
使所述第一数据分组入列到组成所述主链接的列表的所述多个小列表中的所述第二小列表中；
根据主链接的列表尾部标识符确定所述第一小列表包括所述主链接的列表的尾部；
将所述第一小列表的尾部节点的下一列表标识符设置为标识所述第二小列表；以及
将所述主链接的列表尾部标识符更新为标识所述第二小列表而不是所述第一小列表。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述指令还使得所述计算机处理器：
接收对将第二数据分组压入到所述主链接的列表中的第二入列请求；
使所述第一数据分组入列到所述第一小列表中，其中使所述第一数据分组入列和使所述第二数据分组入列是在单一周期内被执行的；
根据所述主链接的列表尾部标识符确定所述第二小列表包括所述主链接的列表的尾部；
将所述第二小列表的尾部节点的下一小列表标识符设置为标识所述第一小列表；以及
将所述主链接的列表尾部标识符更新为标识所述第一小列表而不是所述第二小列表。
8.一种计算机实现的方法，包括：
由计算机处理器接收对从主链接的列表中弹出数据分组的第一出列请求；
经由缓存访问主链接的列表头部标识符；
由所述计算机处理器根据所述主链接的列表头部标识符从组成所述主链接的列表的多个小列表中确定包括所述主链接的列表的头部的第一小列表；
由所述计算机处理器使来自所述第一小列表的头部节点出列，其中来自所述第一小列表的所述头部节点包括：
到存储于第一存储体中的数据分组的第一数据指针，
到所述第一小列表的下一节点的第一下一节点指针，以及
标识所述多个小列表中的包括所述主链接的列表的新的头部的第二小列表的第一下一小列表标识符；以及
由所述计算机处理器将所述主链接的列表头部标识符更新为等于所述第一下一小列表标识符，以使得所述主链接的列表头部标识符在被更新后标识所述第二小列表而不是所述第一小列表，
其中，所述缓存存储所述多个小列表的头部节点和尾部节点。
9.如权利要求8所述的计算机实现的方法，还包括：
将所述第一小列表的所述头部节点更新为等于由所述第一下一节点指针所指向的所述第一小列表的所述下一节点。
10.如权利要求8所述的计算机实现的方法，还包括：
接收对从所述主链接的列表中弹出数据分组的第二出列请求；
根据所述主链接的列表头部标识符从组成所述主链接的列表的所述多个小列表中确定包括所述主链接的列表的头部的所述第二小列表；
使来自所述第二小列表的头部节点出列，其中来自所述第二小列表的所述头部节点包括：
到存储于第二存储体中的数据分组的第二数据指针，
到所述第二小列表的下一节点的第二下一节点指针，以及
标识所述多个小列表中的包括所述主链接的列表的新的头部的第三小列表的第二下一小列表标识符；以及
由所述计算机处理器将所述主链接的列表头部标识符更新为等于所述第二下一小列表标识符，以使得所述主链接的列表头部标识符在被更新后标识所述第三小列表而不是所述第二小列表。
11.如权利要求10所述的计算机实现的方法，其中，使所述头部节点从所述第一小列表中出列和使所述头部节点从所述第二小列表中出列是在单一周期内被执行的。
12.如权利要求10所述的计算机实现的方法，其中，所述第一小列表和所述第三小列表是不同的小列表。
13.如权利要求8所述的计算机实现的方法，还包括：
接收对将第一数据分组压入到所述主链接的列表中的第一入列请求；
使所述第一数据分组入列到组成所述主链接的列表的所述多个小列表中的所述第二小列表中；
根据主链接的列表尾部标识符确定所述第一小列表包括所述主链接的列表的尾部；
将所述第一小列表的尾部节点的下一列表标识符设置为标识所述第二小列表；以及
将所述主链接的列表尾部标识符更新为标识所述第二小列表而不是所述第一小列表。
14.如权利要求13所述的计算机实现的方法，还包括：
接收对将第二数据分组压入到所述主链接的列表中的第二入列请求；
使所述第一数据分组入列到所述第一小列表中，其中使所述第一数据分组入列和使所述第二数据分组入列是在单一周期内被执行的；
根据所述主链接的列表尾部标识符确定所述第二小列表包括所述主链接的列表的尾部；
将所述第二小列表的尾部节点的下一小列表标识符设置为标识所述第一小列表；以及
将所述主链接的列表尾部标识符更新为指示所述第一小列表而不是所述第二小列表。
15.一种非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质存储有指令，所述指令当被计算机处理器执行时，使得所述计算机处理器：
接收对从主链接的列表中弹出数据分组的第一出列请求；
经由缓存访问主链接的列表头部标识符；
根据所述主链接的列表头部标识符从组成所述主链接的列表的多个链接的列表中确定包括所述主链接的列表的头部的第一链接的列表；
使来自所述第一链接的列表的头部节点出列，其中来自所述第一链接的列表的所述头部节点包括：
到存储于第一存储体中的数据分组的第一数据指针，
到所述第一链接的列表的下一节点的第一下一节点指针，以及
标识所述多个链接的列表中的包括所述主链接的列表的新的头部的第二链接的列表的第一下一链接的列表标识符；以及
将所述主链接的列表头部标识符更新为等于所述第一下一链接的列表标识符，以使得所述主链接的列表头部标识符在被更新后标识所述第二链接的列表而不是所述第一链接的列表，
其中，所述缓存存储所述多个小列表的头部节点和尾部节点。
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