CN112272310A - 一种数据的转发控制方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种数据的转发控制方法、系统及存储介质。该方法包括：交换机MAC控制器接收待转发的目标数据包；交换机MAC控制器在目标数据包满足转发缓存条件且标准数据缓冲区满载存储时，指示处理器分配用于数据缓存的内存空间；交换机MAC控制器将目标数据包通过处理器缓存到内存空间，以及通过处理器从内存空间中获取缓存的目标数据包进行转发。该方法可以提高以太网交换机在数据传输中的应用，增大交换机对数据的缓存量，避免因数据无法缓存导致丢包引起的视频卡顿。

Description

一种数据的转发控制方法、系统及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种数据的转发控制方法、系统及存储介质。

背景技术

视频流是由动态帧和静态帧组成的，其中，动态帧为巨型帧。实际应用中，为保证视频的实时性，通常采用用户数据报协议的传输机制，即丢包不重传，保证数据优先转发。而动态帧的报文存在丢失时，视频无法解析成像会造成视频卡顿。因此，只要出现丢包就会出现视频卡顿。

现有技术中，通常会在交换机的入口预留缓存区。为了保证视频的实时性，缓存区预留缓存量一般比较小。而预留缓存量小时，当不同源端口在同一时间向同一目标端口传输数据流时会拥塞。突发动态帧或者动态流量缓存时会无法进行缓存，出现丢包，导致视频卡顿。

发明内容

本发明实施例提供了一种数据的转发控制方法、系统及存储介质，可以增大交换机对数据的缓存量，避免因数据无法缓存导致丢包引起的视频卡顿。

第一方面，本发明实施例提供了一种数据的转发控制方法，由交换机执行，该方法包括：

交换机MAC控制器接收待转发的目标数据包；

所述交换机MAC控制器在所述目标数据包满足转发缓存条件且标准数据缓冲区满载存储时，指示处理器分配用于数据缓存的内存空间；

所述交换机MAC控制器将所述目标数据包通过所述处理器缓存到所述内存空间，以及通过所述处理器从所述内存空间中获取缓存的目标数据包进行转发。

第二方面，本发明实施例还提供了一种数据的转发控制系统，该系统包括：交换机MAC控制器和处理器；

所述交换机MAC控制器，用于接收待转发的目标数据包，在所述目标数据包满足转发缓存条件且标准数据缓冲区满载存储时，指示处理器分配内存空间；将所述目标数据包通过所述处理器缓存到所述内存空间，以及通过所述处理器从所述内存空间中获取缓存的目标数据包进行转发；

所述处理器，用于根据所述交换机MAC控制器的指示分配数据缓存的内存空间；在所述交换机MAC控制器指示缓存时，对所述目标数据包进行缓存；在所述交换机MAC控制器指示获取缓存的目标数据包时，从所述内存空间中获取缓存的目标数据包，以供所述交换机MAC控制器进行转发。

第三方面，本发明实施例还提供了一种交换机，该交换机包括：

交换机MAC控制器，用于接收待转发的目标数据包，在所述目标数据包满足转发缓存条件且标准数据缓冲区满载存储时，指示处理器分配内存空间；将所述目标数据包通过所述处理器缓存到所述内存空间，以及通过所述处理器从所述内存空间中获取缓存的目标数据包进行转发；

处理器，用于根据所述交换机MAC控制器的指示分配数据缓存的内存空间；在所述交换机MAC控制器指示缓存时，对所述目标数据包进行缓存；在所述交换机MAC控制器指示获取缓存的目标数据包时，从所述内存空间中获取缓存的目标数据包，以供所述交换机MAC控制器进行转发；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述交换机MAC控制器执行，使得所述交换机MAC控制器和实现如本发明任意实施例所述的一种数据的转发控制方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被交换机MAC控制器执行时实现如本发明任意实施例所述的一种数据的转发控制方法。

本发明实施例通过接收待转发的目标数据包；在目标数据包满足转发缓存条件且标准数据缓冲区满载存储时，指示处理器分配用于数据缓存的内存空间；将目标数据包通过处理器缓存到内存空间，以及通过处理器从内存空间中获取缓存的目标数据包进行转发，解决了交换机在数据传输中的应用问题，实现了增大交换机对数据的缓存量，避免因数据无法缓存导致丢包引起的视频卡顿的效果。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种数据的转发控制方法的流程图；

图2是本发明实施例二提供的一种数据的转发控制方法的流程图；

图3a是本发明实施例三提供的一种数据的转发控制系统的结构示意图；

图3b是本发明实施例三提供的一种目标数据包分片的示意图；

图3c是本发明实施例三提供的一种数据的转发控制系统执行数据转发控制时的流程图；

图4是本发明实施例四提供的一种数据的转发控制装置的结构示意图；

图5是本发明实施例五提供的一种交换机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种数据的转发控制方法的流程图，本实施例可适用于视频的数据包在以太网交换机中进行传输的情况，该方法可以由数据的转发控制装置来执行，该装置可以通过软件，和/或硬件的方式实现，装置可以集成在交换机中，如图1所示，该方法具体包括：

步骤110、交换机MAC控制器接收待转发的目标数据包。

其中，目标数据包可以是在交换机中进行传输时的数据报文，例如可以是视频流的数据包，或者音频流的数据包等。交换机可以是以太网交换机。交换机可以通过源端口接收待转发的目标数据包，按照一定的规则在目标端口对目标数据包进行转发。交换机MAC控制器(Media Access Controller，以太网媒体接入控制器)可以设置在交换机中，可以内嵌于交换机芯片中。

步骤120、交换机MAC控制器在目标数据包满足转发缓存条件且标准数据缓冲区中满载存储时，指示处理器分配用于数据缓存的内存空间。

其中，交换机MAC控制器可以设置有一定的规则用于指示目标数据包的转发。例如，可以为多个目标数据包进行排序，按照排序顺序进行转发缓存。示例性的，按照目标数据包的接收顺序排序；或者，按照目标数据包的源端口或者目标端口的优先级排序等。目标数据包的转发缓存条件可以是指目标数据包是否为动态帧。例如，对于静态帧由于数据包较小，交换机可以直接进行转发而无需转发缓存，而动态帧由于数据包较大，无法直接转发，需要先缓存再转发。或者，目标数据包的缓存条件可以是是否同时向同一目标端口发送的数据包。例如，同时对同一目标端口发送数据包会造成目标端口忙碌，可能产生丢包。因此，可以将源端口优先级低的数据包进行转发缓存，而对源端口优先级高的数据包进行转发。

交换机MAC控制器可以预留标准数据缓冲区，用于在进行转发之前对接收的数据包进行缓存。标准数据缓冲区的缓存量通常比较小，可以保证视频的实时性要求。例如，标准数据缓冲区的缓存量可以是2兆。当标准数据缓冲区满载存储时，目标数据包无法进行缓存会造成数据包的丢失。因此，在对目标数据包进行缓存时，需要先判断标准数据缓存区是否满载存储。判断的方式可以是多样的，例如，可以记录标准数据缓存区的实时存储量判断是否达到或者接近存储阈值。或者，可以在标准数据缓存区设置缓存寄存器，缓存寄存器在标准数据缓存区溢出时，会产生溢出中断告警，根据溢出中断告警可以判断标准数据缓冲区满载存储。

对于视频流而言，通常分为动态帧和静态帧，其中，静态帧可以理解为图片，大小固定，所占用存储空间较小；动态帧可以理解为多张图片，大小会变化，不固定，是一种巨型帧，所占用存储空间较小。对于动态帧在传输中，数据包中任何一个报文的丢失都会导致视频无法解析成像。由于实际中为保证视频实时性而采用的用户数据报协议，丢包不重发，导致数据包存在丢包时，视频卡顿。也就是说，当标准数据缓冲区满载存储时，目标数据包无法进行缓存会造成数据包的丢失，进而视频会卡顿。因此，需要解决交换机的标准数据缓存区在满载存储时，无法对目标数据包，尤其是动态帧的数据包进行缓存的问题。

示例性的，以100兆以太网交换机为例，当源端口A向目标端口C传输1兆的数据包时，是以100兆每秒的速率传输0.01秒，如果这0.01内源端口B也向目标端口C传输1兆的数据包。源端口A和源端口B同时向目标端口C传输共2兆的数据包，致使标准数据缓存区满载存储，造成拥塞。此时，突发动态帧会无法进行缓存，出现丢包卡屏。因此，对于无法直接进行转发的数据包，例如动态帧或者同时向同一目标端口发送的数据包，需要判断标准数据缓存区是否满载存储，以避免无法对需要转发缓存的数据包进行缓存造成丢包，引起视频卡顿。

当目标数据包满足转发缓存条件且标准数据缓冲区满载存储时，无法在标准数据缓冲区对目标数据包进行缓存。为了避免造成目标数据包的丢包，进而发生视频卡顿，在本实施例中，交换机MAC控制器可以指示处理器分配用于数据缓存的内存空间，以对标准数据缓冲区进行扩容。

例如，可以通过外接存储设备如闪存进行扩容，外接存储设备的方式需要成本。为避免因为扩容造成的不必要的成本消耗，可以采用交换机的芯片内置的处理器分配内置的内存空间进行缓存。

在交换机中，处理器所使用的内存存储空间中存在预留的内存空间，例如，交换机在出厂时预留的内存空间，该预留内存空间在出厂时不会被使用，也不会分配给用户进行使用。因此，可以采用预留的内存空间对目标数据包进行转发缓存。其中，预留的内存空间可以是由地址空间0XFF000至0XFFFFF中任一个或多个地址空间构成的。其中，0X表示十六进制，FF000和FFFFF表示十六进制的数值。

步骤130、交换机MAC控制器将目标数据包通过处理器缓存到内存空间，以及通过处理器从内存空间中获取缓存的目标数据包进行转发。

交换机MAC控制器可以将目标数据包缓存至处理器分配的内存空间中。在需要对目标数据包进行转发时，交换机MAC控制器可以通过处理器从内存空间中获取缓存的目标数据包进行转发，可以避免目标数据包丢包，保证视频无卡顿。

本实施例的技术方案，通过交换机MAC控制器接收待转发的目标数据包；交换机MAC控制器在目标数据包满足转发缓存条件且标准数据缓冲区满载存储时，指示处理器分配用于数据缓存的内存空间；交换机MAC控制器将目标数据包通过处理器缓存到内存空间，以及通过处理器从内存空间中获取缓存的目标数据包进行转发，解决了交换机在数据传输中的应用问题，实现了增大交换机对数据的缓存量，避免因数据无法缓存导致丢包引起的视频卡顿的效果。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的一种数据的转发控制方法的流程图，本实施例是对上述技术方案的进一步细化，本实施例中的技术方案可以与上述一个或者多个实施例中的各个可选方案结合。如图2所示，该方法包括：

步骤210、交换机MAC控制器接收待转发的目标数据包。

步骤220、交换机MAC控制器在目标数据包满足转发缓存条件且交换机的端口QOS功能处于开启状态时，根据目标数据包的目的端口和所属的数据类型，确定目标数据包的缓存次序。

其中，服务质量(Quality of Service，QOS)功能是交换机端口的一种安全机制，可以用来解决网络延迟和阻塞的问题。通常，交换机端口的QOS功能是默认关闭的，在本申请中可以打开QOS功能，使QOS功能处于开启状态，对接收的待转发目标数据包进行排序。目标数据包的目的端口可以是交换机MAC控制器根据目标数据包的IP目的地址确定的，例如，根据IP目的地址可以确定视频播放设备，根据视频播放设备与交换机端口的对应关系，可以确定目的端口。数据类型可以是以太网包类型，例如广播包，单播包和组播包。

交换机MAC控制器通过QOS功能为目标数据包排序时，可以是根据目的端口的优先级和数据类型的优先级确定缓存次序。例如，在通过交换机进行视频的数据包传输时，摄像头获取的到达指定视频播放设备的单播包是用户最关心的，可以设置该指定视频播放设备对应的目的端口为最高优先级，单播包类型的数据包高于其他类型。交换机MAC控制器可以设置传输队列，在传输队列中将指定设备对应目的端口和单播包对应的目标数据包排列在最前方。交换机MAC控制器可以按照传输队列的排列顺序确定目标数据包的缓存次序。例如，目标数据包在传输队列中排在第一位，目标数据包的缓存次序为1。

步骤230、交换机MAC控制器在根据缓存次数缓存至目标数据包且标准数据缓冲区中满载存储时，指示处理器分配用于数据缓存的内存空间。

其中，交换机MAC控制器可以按照缓存次序，当对目标数据包进行缓存时，且确定标准数据缓冲区中满载存储时，指示处理器分配用于数据缓存的内存空间。可以动态调度目标数据包，优先对重要的目标数据包进行处理，并且可以确保目标数据包不会丢包。

步骤240、交换机MAC控制器将目标数据包通过处理器缓存到内存空间。

步骤250、交换机MAC控制器通过处理器从内存空间中获取缓存的目标数据包，在交换机的端口QOS功能处于开启状态时，将缓存的目标数据包发送至令牌桶中，以优先对缓存的目标数据包进行转发。

其中，开启交换机端口的QOS功能时，可以启用QOS流量监管功能的令牌桶机制。令牌桶是指网络设备的内部存储池。在交换机MAC控制器将在内存空间缓存后的目标数据包发送至令牌桶时，可以是将缓存后的目标数据包发送至令牌桶的底部，可以优先对缓存后的目标数据包进行转发，可以达到补偿目标数据包在内存空间缓存延时的效果。可以对缓存的目标数据包通过MAC目的地址对应的目的端口进行转发，具体可以通过CAM表查询端口。其中，CAM表是交换机内部维护的表，具有MAC地址以及对应的端口号。通过令牌桶机制可以使视频流在交换机中传输均匀平滑，解决了突发动态帧时，交换机卡屏的问题。

本实施例的技术方案利用交换机MAC芯片内置的处理器，在不扩展硬件的基础上，借助处理器的内存存储空间，对以太网帧进行调度，扩展交换机的缓存。通过开启交换机芯片内部基于端口QOS功能，调度入口的以太网帧，对特定的目标数据包进行优先快速转发。通过令牌桶对在预留内存空间进行缓存的目标数据包的延时进行了补偿。可以保证目标数据包可以在交换机中缓存的更多，确保目标数据包的正常转发，在突增动态帧或者拥塞时，可以进行缓存，不会丢包，从而不会造成视频卡顿。

实施例三

图3a是本发明实施例三提供的一种数据的转发控制系统的结构示意图，如图3a所示，该系统包括：交换机MAC控制器100和处理器200。

其中，交换机MAC控制器100，用于接收待转发的目标数据包，在目标数据包满足转发缓存条件且标准数据缓冲区满载存储时，指示处理器200分配内存空间；将目标数据包通过处理器200缓存到内存空间，以及通过处理器200从内存空间中获取缓存的目标数据包进行转发；

处理器200，用于根据交换机MAC控制器100的指示分配数据缓存的内存空间；在交换机MAC控制器100指示缓存时，对目标数据包进行缓存；在交换机MAC控制器100指示获取缓存的目标数据包时，从内存空间中获取缓存的目标数据包，以供交换机MAC控制器100进行转发。

在本实施例的一个可选实施方式中，处理器，具体用于：在确定目标数据包满足分片存储条件时，将目标数据包划分形成的多个数据分片；根据内存空间的地址空间，在各数据分片中加入存储地址；将各数据分片存储于内存空间中匹配的存储地址处。

其中，分片是指在目标数据包传输时，将目标数据包分为若干数据分片进行存储，并在交换机的目标端口进行重组。分片存储条件可以是确定目标数据包需要在预留的内存空间进行存储。或者，分片存储条件可以是目标数据包需要在预留的内存空间进行存储，并且目标数据包的大小超过预留的内存空间中一个地址空间的存储容量，可以避免目标数据包太大，无法在预留的内存空间的一个地址空间一次性存储的问题。

图3b是本发明实施例三提供的一种目标数据包分片的示意图，如图3b所示，目标数据包的数据帧可以是标准的以太网数据帧，可以包括前导码(可占用7个字节)、帧开始符(可占用1个字节)、IP目标地址(可占用6个字节)、IP源地址(可占用6个字节)、预留标签(可占用4个字节)、以太类型(可占用2个字节)、数据位(可占用46-1500个字节)、校验位(可占用4个字节)以及帧间隙(可占用12个字节)。

示例性的，目标数据包需要在预留的内存空间进行存储时，交换机的处理器可以在目标数据包的数据帧中的预留标签(Tag)处插入0X01标识作为目标数据包的分片标识位。在确定目标数据包的预留标签为0X01时，可以对目标数据包进行分片。对目标数据包进行的分片可以是将目标数据包中的数据位中的数据进行拆分，存入如图3b所示的数据分片的数据字段中。可以根据预留的内存空间的各地址空间的存储容量确定如何拆分数据位。例如，数据位存在1500个字节，一个地址空间的存储容量为1024个字节；可以将数据位拆分为两个数据分片，第一个数据分片的数据字段对应数据位的前1024个字节；第二个数据分片的数据字段对应数据位的第1025至1500字节。

如图3b所示，目标数据包对应的数据分片的数据帧中可以包括识别分片类型。在确定目标数据包的预留标签为0X01时，可以将识别分片类型设置为有效。目标数据包对应的数据分片的数据帧中还可以包括确认字符(Acknowledge character，ACK)。处理器可以通过ACK可以对数据分片进行校验，确定数据分片的唯一性，避免重复的目标数据包的重复传输，避免占用不必要的带宽。例如，处理器拆分目标数据包后，可以对得到的数据分片进行检查，若未发现重复数据片时，可以针对该数据分片向交换机MAC控制器发送ACK，并记录在数据分片中，表明数据分片唯一。当处理器通过ACK校验数据分片存在重复时，可以仅保留重复的数据分片中的一个数据分片的识别分片类型为有效，而将重复的其余数据分片的识别分片类型设置为无效。例如，仅将重复的数据分片中的第一个数据分片的识别分片类型设置为有效。对于无效的数据分片可以进行丢弃。

如图3b所示，目标数据包对应的数据分片的数据帧中可以包括存储地址。存储地址可以是根据预留内存空间的地址空间确定的，例如，可以根据预留的内存空间为各数据分片指定存储的地址空间，将地址空间的地址作为数据分片的存储地址。

为了规范数据分片的存储，在本发明实施例的一个实施方式中，可选的，处理器，具体用于：根据内存空间确定数据分片的基地址；根据各数据分片的分片顺序确定各数据分片的偏移地址；根据基地址与各偏移地址分别确定各数据分片的存储地址，并在各数据分片中加入对应的存储地址。

其中，可以将预留的内存空间的首个地址空间作为数据分片的基地址。数据分片的分片顺序减1可以作为数据分片的偏移地址，例如第一个数据分片的偏移地址为0；第二数据分片的偏移地址为1，以此类推。数据分片的分片顺序可以是根据目标数据包中数据的先后顺序确定的。根据基地址和偏移地址可以确定数据分片的存储地址，例如第一个数据分片的存储地址为基地址(如0XFF000)对应的预留的内存空间中的地址；第二个数据分片的存储地址为基地址的下一地址(如0XFF001)对应的预留的内存空间中的地址，以此类推。可以保证数据分片的存储是有序的，有依据的，便于对各数据分片的重组。

在确定数据分片的存储地址后可以将数据分片存入对应的存储地址，可以保证数据分片的存储地址是有记录的，便于对数据分片进行重组。存储方式可以是采用堆栈形式，可以按照数据分片的分片顺序进行存储，可以保证数据分片先入先出，便于数据分片的重组。

为了对分片的目标数据包进行转发，在本实施例的一个可选实施方式中，处理器，具体用于：在确定数据分片满足重组转发条件时，从内存空间的地址空间获取各数据分片；对各数据分片重组生成的重组后的目标数据包，并将重组后的目标数据包发送至交换机MAC控制器。

其中，通过交换机转发数据包时，可以将整个数据包转发，便于后续的终端设备如视频播放器对数据包的处理。因此，在交换机转发在内存空间存储的目标数据包时，需要将经过分片处理得到的各数据分片进行重组，生成完整的数据包，进行转发。其中，重组转发条件可以是确定交换机需要对目标数据包进行转发，例如目标数据包对应的目标端口空闲时。在确定交换机需要对目标数据包进行转发时，可以从预留的内存空间的地址空间获取数据分片。获取的方式可以是从预留的内存空间的按照堆栈原则从首个地址(基地址)开始读取数据分片。

目标数据包对应的数据分片的数据帧中还可以包括预留标签。重组转发条件还可以包括确定数据分片的数据帧中的预留标签为重组标识，如0X01。在确定数据分片的数据帧中的预留标签为0X01时，可以对各数据分片进行重组。

在本实施例的一个具体实施方式中，可选的，处理器，具体用于：根据各数据分片对应的偏移地址的先后顺序确定各数据分片的重组顺序，并按照各数据分片的重组顺序重组各数据分片，生成重组后的目标数据包。

其中，在目标数据包的数据分片的数据帧中可以将偏移地址作为单独的一项，也可以将偏移地址和基地址作为存储地址。偏移地址的先后顺序可以是根据数据分片的数据帧中记载的偏移地址的前后顺序确定的，或者，也可以是根据存储地址的前后顺序确定的。例如，偏移地址的前后顺序为0，1，2…；或者，存储地址的前后顺序为0XFF000，0XFF001，…。处理器可以将数据分片对应的偏移地址的先后顺序作为数据分片的重组顺序，例如，0XFF000对应的数据分片作为重组时的首个数据分片；0XFF001对应的数据分片作为重组时的第二个数据分片，以此类推。

如图3b所示，目标数据包对应的数据分片的数据帧中可以包括MAC目标地址+t。其中，t为变量，可以是处理器根据各数据分片的分片顺序确定的。例如，数据分片为第一个时，t为0；数据分片为第二个时，t为1，以此类推。在处理器确定重组顺序时，可以将MAC目标地址中的t变量作为依据。例如，t为0时确定为第一个数据分片；t为1时确定为第二个数据分片，以此类推。可以避免仅根据偏移地址确定重组顺序时，如果偏移地址对应的存储地址中存在非目标数据包的数据分片时，也会将其进行重组，并可能打乱数据分片的顺序，导致重组的目标数据包与原始的目标数据包所记载的数据不同的情况。

如图3b所示，目标数据包对应的数据分片的数据帧中可以包括顺序控制字段。顺序控制字段可以是预留字段，可以在数据分片的分片顺序或者重组顺序存在异常时，通过人工干预方式修订数据分片的重组顺序。

在本发明实施例的一个具体实现方式中，处理器可以先根据预留的内存空间的堆栈原则获取各数据分片；然后根据存储地址的先后顺序对获取的数据分片进行排序确定重组顺序；接着根据MAC目标地址中的t确定是否存在数据分片的重组顺序与分片顺序不一致的情况，并在不一致时，按照t的先后顺序进行调整。如果顺序控制字段存在指定顺序，则按照顺序控制字段的指定顺序对重组顺序进行调整。其中，顺序控制字段的指定顺序可以是用户确定视频前后顺序异常时，通过视频播放器向交换机发起视频顺序调整请求。交换机根据视频顺序调整请求中视频片段对应的数据分片确定顺序控制字段的指定顺序。

在本实施中，数据分片的重组可以是将数据分片的数据帧中的数据字段按照重组顺序进行拼接。如图3b所示，目标数据包对应的数据分片的数据帧中可以包括MAC源地址以及MAC目标地址+t。MAC源地址代表目标数据包在交换机中的源端口(接收该目标数据包)，MAC目标地址代表目标数据在交换机中的目标端口(从目标端口转发目标数据包)。处理器可以根据MAC源地址与MAC目标地址确定各数据分片属于同一目标数据包，可以避免预留内存空间中存入其他数据的情况。

处理器可以在确定各数据分片属于同一目标数据包时，按照重组顺序对数据分片进行重组，生成重组后的目标数据包。交换机MAC控制器对重组后的目标数据包可以根据MAC目标地址确定目标端口，从目标端口转发重组后的目标数据包。可以保证重组后的目标数据包与未进行分片处理的目标数据包记载的数据一致。

本发明实施例的技术方案，通过交换机MAC控制器和处理器的配合，具体的，交换机MAC控制器在目标数据包满足转发缓存条件且标准数据缓冲区满载存储时，指示处理器分配内存空间；在将目标数据包缓存到内存空间时，处理器在确定目标数据包满足分片存储条件时，将目标数据包划分为多个数据分片；根据内存空间的地址空间，在各数据分片中加入存储地址；将各数据分片存储于内存空间中匹配的存储地址处；在确定数据分片满足重组转发条件时，处理器从内存空间的地址空间获取各数据分片；对各数据分片进行重组生成重组后的目标数据包，交换机MAC控制器并将重组后的目标数据包进行转发，解决了以太网交换机在数据传输中的应用问题，实现了增大交换机对数据的缓存量，避免因数据无法缓存导致丢包引起视频卡顿的效果，可以确保目标数据包能够缓存至预留的内存空间，并提高了目标数据包的各数据分片进行重组时的准确性。

在上述实施方式的基础上，可选的，交换机MAC控制器，还用于：在所述目标数据包满足转发缓存条件且所述交换机的端口QOS功能处于开启状态时，根据所述目标数据包的目的端口和所属的数据类型，确定所述目标数据包的缓存次序；在根据所述缓存次数缓存至所述目标数据包且所述标准数据缓冲区中满载存储时，指示所述处理器分配内存空间。

在上述实施方式的基础上，可选的，交换机MAC控制器，还用于：在所述交换机的端口QOS功能处于开启状态时，将所述缓存的目标数据包发送至令牌桶中，以优先对所述缓存的目标数据包进行转发。

其中，处理器可以根据数据分片中携带的预留标签或者识别分片类型确定数据分片是需要重组的，对应的生成的重组后的目标数据包。交换机MAC控制器可以将重组后的目标数据包放入令牌桶的底部，以优先处理，弥补分片处理造成的延时。

在本实施例的一个具体实施方式中，可选的，处理器，具体用于：对所述内存空间进行数据清除处理后，将所述目标数据包存储于所述内存空间中；其中，对所述内存空间进行数据清除处理，包括：当确定所述内存空间内存储的数据被转发时，对所述内存空间进行数据清除处理。

其中，在向预留的内存空间进行转发缓存时，要保证预留的内存空间中不存在存储的数据，因此需要通过处理器将预留的内存空间中的数据进行清除处理。处理器可以根据目标数据包的大小确定清除处理空间的大小，或者，也可以根据预设清除空间值确定清除处理空间的大小。其中，对预留的内存空间进行清除处理时，需要确保目标数据包中的数据能够完全存储。再此基础上，最好也可以确保数据帧之间的存储间隙可以存储。

示例性的，释放的地址空间可以存储至少1帧的巨型帧。例如，可以按照大于2倍超长巨型帧来清除地址空间。其中，超长巨型帧一般为1522字节的以太网帧。又如，可以清除地址空间，释放至少2兆的空间。

其中，预留的内存空间中存储的数据可以是上一目标数据包，如果上一目标数据包还未被交换机转发，而执行清除处理，会造成上一目标数据包的丢失。因此，为避免上一目标数据包的丢失，需要在通过处理器执行清除处理前确定预留的内存空间内存储的数据被交换机转发。

示例性的，可以在交换机的芯片或者处理器中设置循环判断程序，可以定时或者不定时获取预留的内存空间中的数据，并获取交换机从预留的内存空间转发的各目标数据包。如果预留的内存空间中的数据包含在交换机转发的各目标数据包，可以确定预留的内存空间中的数据是上一目标数据包，已被重组转发，可以对预留的内存空间进行清除处理。

图3c是本发明实施例三提供的一种数据的转发控制系统执行数据转发控制时的流程图，如图3c所示，本实施例的一个具体过程可以是：交换机MAC控制器接收视频帧(可以是动态帧)；对视频帧进行整形(可以通过变压器、滤波器等实现)，去除干扰数据；交换机MAC控制器对整形后的视频帧进行编码，生成目标数据包。交换机MAC控制器开启交换机端口的QOS功能，根据目的端口和数据类型确定入口策略，对目标数据包进行排序生成传输队列。交换机MAC控制器按照传输队列的顺序确定缓存次序，缓存至目标数据包时，确定是否超过标准数据缓冲区的缓存量。如果否，在标准数据缓冲区进行缓存后，交换机MAC控制器通过查询CAM表转发；如果是，缓存寄存器产生溢出标识，处理器清除预留内存空间(如0XFFXXX，XXX为000至FFF的十六进制数据)的数据，将目标数据包进行分片处理，生成数据分片。处理器将数据分片采用堆栈形式存储至预留内存空间(0XFFXXX)。在对数据分片进行重组时，处理器从预留的内存空间获取各数据分片，按照分片顺序确定重组顺序实现重组，生成重组后的目标数据包。交换机MAC控制器可以将重组后的目标数据包存入令牌桶，可以携带MAC源地址，可以通过查询CAM表转发。其中，重组后的目标数据包的转发优先级高于在标准数据缓冲区进行缓存的目标数据包。最后交换机MAC控制器输出编码和整形送入下级(如视频播放设备)。

本实施例的技术方案利用交换机MAC芯片内置的处理器，在不扩展硬件的基础上，借助处理器的内存存储空间，对以太网帧进行调度，扩展交换机的缓存。通过开启交换机芯片内部基于端口QOS功能，调度入口的以太网帧，对特定的目标数据包进行优先快速转发。通过令牌桶对在预留内存空间进行缓存的目标数据包的延时进行了补偿。可以保证目标数据包可以在交换机中缓存的更多，确保目标数据包的正常转发，在突增动态帧或者拥塞时，可以进行缓存，不会丢包，从而不会造成视频卡顿。

实施例四

图4是本发明实施例四提供的一种数据的转发控制装置的结构示意图，如图4所示，该装置包括：目标数据包接收模块310，内存空间分配指示模块320和目标数据包缓存/转发模块330。

其中，目标数据包接收模块310，用于接收待转发的目标数据包；

内存空间分配指示模块320，用于在目标数据包满足转发缓存条件且标准数据缓冲区满载存储时，指示处理器分配用于数据缓存的内存空间；

目标数据包缓存/转发模块330，用于将目标数据包通过处理器缓存到内存空间，以及通过处理器从内存空间中获取缓存的目标数据包进行转发。

可选的，内存空间分配指示模块320，包括：

缓存次序确定单元，用于在所述目标数据包满足转发缓存条件且所述交换机的端口QOS功能处于开启状态时，根据所述目标数据包的目的端口和所属的数据类型，确定所述目标数据包的缓存次序；

内存空间分配指示单元，用于在根据所述缓存次数缓存至所述目标数据包且所述标准数据缓冲区中满载存储时，指示处理器分配用于数据缓存的内存空间。

可选的，目标数据包缓存/转发模块330，包括：

目标数据包缓存/转发单元，用于在所述交换机的端口QOS功能处于开启状态时，将所述缓存的目标数据包发送至令牌桶中，以优先对所述缓存的目标数据包进行转发。

本发明实施例所提供的数据的转发控制装置可执行本发明任意实施例所提供的数据的转发控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例五

图5是本发明实施例五提供的一种交换机的结构示意图，如图5所示，该交换机包括：

交换机MAC控制器100，用于接收待转发的目标数据包，在所述目标数据包满足转发缓存条件且标准数据缓冲区满载存储时，指示处理器200分配内存空间；将所述目标数据包通过所述处理器200缓存到所述内存空间，以及通过所述处理器200从所述内存空间中获取缓存的目标数据包进行转发；

处理器200，用于根据所述交换机MAC控制器100的指示分配数据缓存的内存空间；在所述交换机MAC控制器100指示缓存时，对所述目标数据包进行缓存；在所述交换机MAC控制器100指示获取缓存的目标数据包时，从所述内存空间中获取缓存的目标数据包，以供所述交换机MAC控制器100进行转发；

存储器420；

所述设备还可以包括：输入装置430和输出装置440。

所述设备中的交换机MAC控制器100、处理器200、存储器420、输入装置430和输出装置440可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

存储器420作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的一种数据的转发控制方法对应的程序指令/模块(例如，附图4所示的目标数据包接收模块310，内存空间分配指示模块320和目标数据包缓存/转发模块330)。交换机MAC控制器100通过运行存储在存储器420中的软件程序、指令以及模块，从而执行计算机设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的一种数据的转发控制方法，即：

交换机MAC控制器接收待转发的目标数据包；

所述交换机MAC控制器在所述目标数据包满足转发缓存条件且标准数据缓冲区满载存储时，指示处理器分配用于数据缓存的内存空间；

所述交换机MAC控制器将所述目标数据包通过所述处理器缓存到所述内存空间，以及通过所述处理器从所述内存空间中获取缓存的目标数据包进行转发。

存储器420可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器420可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态性固态存储器件。在一些实施例中，存储器420可选包括相对于处理器200远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置430可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置440可包括显示屏等显示设备。

实施例六

本发明实施例六提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被交换机MAC控制器执行时实现如本发明实施例提供的一种数据的转发控制方法：

交换机MAC控制器接收待转发的目标数据包；

所述交换机MAC控制器在所述目标数据包满足转发缓存条件且标准数据缓冲区满载存储时，指示处理器分配用于数据缓存的内存空间；

所述交换机MAC控制器将所述目标数据包通过所述处理器缓存到所述内存空间，以及通过所述处理器从所述内存空间中获取缓存的目标数据包进行转发。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (12)

1.一种数据的转发控制方法，由交换机执行，其特征在于，包括：

交换机MAC控制器接收待转发的目标数据包；

所述交换机MAC控制器在所述目标数据包满足转发缓存条件且标准数据缓冲区满载存储时，指示处理器分配用于数据缓存的内存空间；

所述交换机MAC控制器将所述目标数据包通过所述处理器缓存到所述内存空间，以及通过所述处理器从所述内存空间中获取缓存的目标数据包进行转发。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交换机MAC控制器在所述目标数据包满足转发缓存条件且标准数据缓冲区满载存储时，指示处理器分配用于数据缓存的内存空间，包括：

所述交换机MAC控制器在所述目标数据包满足转发缓存条件且所述交换机的端口服务质量QOS功能处于开启状态时，根据所述目标数据包的目的端口和所属的数据类型，确定所述目标数据包的缓存次序；

所述交换机MAC控制器在根据所述缓存次数缓存至所述目标数据包且所述标准数据缓冲区中满载存储时，指示处理器分配用于数据缓存的内存空间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交换机MAC控制器将所述目标数据包通过所述处理器缓存到所述内存空间，以及通过所述处理器从所述内存空间中获取缓存的目标数据包进行转发，包括：

所述交换机MAC控制器在所述交换机的端口服务质量QOS功能处于开启状态时，将所述缓存的目标数据包发送至令牌桶中，以优先对所述缓存的目标数据包进行转发。

4.一种数据的转发控制系统，其特征在于，包括：交换机MAC控制器和处理器；

所述交换机MAC控制器，用于接收待转发的目标数据包，在所述目标数据包满足转发缓存条件且标准数据缓冲区满载存储时，指示处理器分配内存空间；将所述目标数据包通过所述处理器缓存到所述内存空间，以及通过所述处理器从所述内存空间中获取缓存的目标数据包进行转发；

所述处理器，用于根据所述交换机MAC控制器的指示分配数据缓存的内存空间；在所述交换机MAC控制器指示缓存时，对所述目标数据包进行缓存；在所述交换机MAC控制器指示获取缓存的目标数据包时，从所述内存空间中获取缓存的目标数据包，以供所述交换机MAC控制器进行转发。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述处理器，具体用于：

在确定所述目标数据包满足分片存储条件时，将所述目标数据包划分形成的多个数据分片；

根据所述内存空间的地址空间，在各所述数据分片中加入存储地址；

将各所述数据分片存储于所述内存空间中匹配的所述存储地址处。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述处理器，具体用于：

根据所述内存空间确定所述数据分片的基地址；

根据各所述数据分片的分片顺序确定各所述数据分片的偏移地址；

根据所述基地址与各所述偏移地址分别确定各所述数据分片的所述存储地址，并在各所述数据分片中加入对应的存储地址。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述处理器，具体用于：

在确定所述数据分片满足重组转发条件时，从所述内存空间的地址空间获取各所述数据分片；

对各所述数据分片重组生成的重组后的目标数据包，并将所述重组后的目标数据包发送至所述交换机MAC控制器。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述处理器，具体用于：

根据各所述数据分片对应的偏移地址的先后顺序确定各所述数据分片的重组顺序，并按照各所述数据分片的重组顺序重组各所述数据分片，生成重组后的目标数据包。

9.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述交换机MAC控制器，还用于：

在所述目标数据包满足转发缓存条件且所述交换机的端口服务质量QOS功能处于开启状态时，根据所述目标数据包的目的端口和所属的数据类型，确定所述目标数据包的缓存次序；

在根据所述缓存次数缓存至所述目标数据包且所述标准数据缓冲区中满载存储时，指示所述处理器分配内存空间。

10.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述交换机MAC控制器，还用于：

在所述交换机的端口服务质量QOS功能处于开启状态时，将所述缓存的目标数据包发送至令牌桶中，以优先对所述缓存的目标数据包进行转发。

11.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述处理器，具体用于：

对所述内存空间进行数据清除处理后，将所述目标数据包存储于所述内存空间中；

其中，对所述内存空间进行数据清除处理，包括：

当确定所述内存空间内存储的数据被转发时，对所述内存空间进行数据清除处理。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被交换机MAC控制器执行时实现如权利要求1-3任一项所述的一种数据的转发控制方法。

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