CN113595916A - 位于路由器或交换机内的电路以及应用于路由器或交换机的帧处理方法 - Google Patents

位于路由器或交换机内的电路以及应用于路由器或交换机的帧处理方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种位于路由器或交换机内的电路以及应用于路由器或交换机的帧处理方法。所述电路包含优先等级判断电路以及逐一串流过滤及管理电路。优先等级判断电路用以判断从路由器或交换机的端口所接收的帧的优先等级，逐一串流过滤及管理电路耦接至优先等级判断电路，并用以将帧分类，其中若帧被分类为第一类帧，则将帧转发；若帧被分类为第三类帧，则丢弃帧；以及若帧被分类为第二类帧，则改变帧的优先等级，且转发优先等级已改变的帧。

Description

位于路由器或交换机内的电路以及应用于路由器或交换机的 帧处理方法
技术领域
本申请有关于位于路由器或交换机内的电路以及应用于路由器或交换机的帧处理方法。
背景技术
交换机具有优先等级判断电路，优先等级判断电路依据例如虚拟本地局域网络(virtual local area network,VLAN)卷标的优先等级代码点(priority code point,PCP)、因特网协议(Internet Protocol,IP)的差分服务代码点(differentiated servicescode point,DSCP)、基于端口的配置(port-based configuration)等帧的信息来判断该帧的优先等级，并且依据由该优先等级判断电路判断的优先等级来使帧于队列中排队(enqueue)，然后根据优先等级队列(priority queue)和对应的算法选择要传输的帧。
IEEE 802.1Qci标准定义了逐一串流过滤和管理机制，所述机制包含帧过滤器(frame filter)、串流闸(stream gate)及流量计(flow meter)，其中帧过滤器会识别帧并为帧分配串流闸和流量计，然后串流闸依据网络的共享时间(common time)信息以分配帧优先等级，流量计将帧分为绿色帧、黄色帧或红色帧，然后流量计将依据帧的颜色采取措施，将绿色帧转发到输出埠，丢弃红色帧，流量计可用以丢弃黄色帧或标记VLAN卷标中的可丢掉指标(drop eligible indicator,DEI)字段。然而，所述标准仅依据时间信息来确定帧优先等级，并且流量计在更改帧优先等级方面不具灵活性，因此，若因网络因素或其他因素导致帧的数据传输率(data rate)暂时超过所承诺的带宽(committed bandwidth)，则具有相同优先等级的其他帧的流量可能会受到影响，并使系统的帧处理变得更加复杂。
发明内容
因此，本申请的目的的一在于提出位于一交换机内的电路，可用以依据带宽的流量来改变帧的优先等级，以解决先前技术中所述的问题。
本申请的一实施例公开了一种在一路由器或一交换机内的电路，电路包含一优先等级判断电路以及一逐一串流过滤及管理电路。优先等级判断电路用以判断从路由器或交换机的一端口接收一帧的优先等级，逐一串流过滤及管理电路耦接至优先等级判断电路，并用以将帧分类为一第一类帧、一第二类帧或一第三类帧，其中若帧被分类为第一类帧，则逐一串流过滤及管理电路将帧转发至一优先等级至数据流映射电路以使帧于队列中排队；若帧被分类为第三类帧，则逐一串流过滤及管理电路丢弃帧；以及若帧被分类为第二类帧，则逐一串流过滤及管理电路改变帧的优先等级，且优先等级至数据流映射电路使用改变过的优先等级来进行映射，使帧在对应的队列中排队。
本申请的另一个实施例公开了一种用于一路由器或一交换机的帧处理方法，方法包含：判断从路由器或交换机的一端口接收的一帧的优先等级；将帧分类为一第一类帧、一第二类帧或一第三类帧；若帧被判断为第一类帧，则转发帧使帧于队列中排队；若帧被判断为第三类帧，则丢弃帧；以及若帧被判断为第二类帧，则改变帧的优先等级，且将优先等级已改变的帧转发以使帧于队列中排队。
附图说明
图1为本申请一实施例的一电子装置的示意图。
图2为本申请一实施例的一逐一串流过滤及管理电路的示意图。
图3为本申请一实施例的流量计操作的流程图。
图4为一虚拟本地局域网络(VLAN)卷标中所具有的字段的示意图。
【符号说明】
100:交换机
110:优先等级判断电路
120:逐一串流过滤及管理电路
130:优先等级至数据流映射电路
210:串流识别电路
220:串流过滤器
230_1～230_K:串流闸
240_1～240_K:流量计
300,302,304,306,308,310,
312,314,316,318,320,322:步骤
400:VLAN标签
P0～PN:端口
具体实施方式
图1为本申请一实施例的一电子装置的示意图，其中该电子装置可以是一交换机或是一路由器，以下描述是以该电子装置为一交换机100为例。如图1所示，交换机100包含多个端口P0～PN、一优先等级判断电路110、一逐一串流过滤及管理电路120以及一优先等级至数据流映射(priority to traffic mapping)电路130，其中端口P0～PN中的每一者是用来经由以太网络线连接到一外部电子装置，并且该外部电子装置可以经由交换机100与另一电子装置进行通信。在一些实施例中，优先等级至数据流映射电路也可称为优先等级至队列映射(priority to que mapping)电路。
在交换机100的操作中，当端口P0～PN中至少一部分的端口从该外部电子装置接收帧时，优先等级判断电路110判断每一帧的优先等级，逐一串流过滤及管理电路120对帧进行分类以决定是否转发该帧或丢弃该帧，其中帧的优先等级可依据串流/流量的带宽来改变。优先等级至数据流映射电路130将每一帧转发到对应的目标端口，其中，该帧的传输顺序是依据该帧本身的优先等级及/或其他帧的优先等级来决定。具体地，优先等级判断电路110依据每一帧的一标头(header)中所携带的内部信息以判断每一帧的优先等级。举例来说，优先等级可依据基于端口的优先等级源(port-based priority source)、基于内部卷标的优先等级源(inner-tag-based priority source)、基于外部卷标的优先等级源(outer-tag-based priority source)、混合式优先等级源(hybrid-based prioritysource)和基于DSCP的优先等级源(DSCP-based priority source)来判断。由于优先等级判断电路110内的优先等级仲裁已为本领域具有通常知识者所熟知，故其细节在此不赘述。
在确定每个帧的优先等级之后，逐一串流过滤及管理电路120接收帧及其优先等级信息。图2显示出依据本申请一实施例的逐一串流过滤及管理电路120，其中逐一串流过滤及管理电路120包含一串流识别电路210、一串流过滤器220、多个串流闸230_1～230_K以及多个流量计240_1～240_K。在逐一串流过滤及管理电路120的操作期间，串流识别电路210将帧映射至串流，详细来说，串流识别电路210具有一对照表，该对照表的每一条目(entry)可包含一匹配规则(matching rule)、一端口清单(port list)以及一串流处理指标(stream handle indicator)，且该匹配规则可以是来自多个标准的一全集(universalset)，例如一数据链结层(第2层)的一目标地址以及一来源地址、一网络层(第3层)的一目标IP和一来源IP，以及一传输控制协议(transmission control protocol,TCP)/用户数据块协议(user datagram protocol,UDP)端口。串流识别电路210可以将帧内容与该对照表进行比较以将帧映射到串流。串流过滤器220过滤帧以丢弃一些不适当的帧(大小或内容不符合规则)，并且串流过滤器220将被允许的帧发送到对应的串流闸。详细来说，串流过滤器220具有一对照表，该表的每一条目包含串流处理指标、帧的优先等级、对应的串流闸、对应的流量计以及最大服务数据单元(service data unit,SDU)大小。串流过滤器220可以将帧内容与该对照表进行比较，以判断适用于串流的规则。串流闸230_1～230_K中的每一串流闸周期性地打开以允许串流通过，且当串流闸关闭时，串流可以被丢弃或被阻挡。另外，串流闸230_1～230_K中的每一串流闸可以为串流/帧设置一内部优先等级值(internalpriority value,IPV)，以用于指定流量类别(traffic class)而无需修改帧内容。
在一些实施例中，最大服务数据单元也可称作逐一串流(per stream)最大服务数据单元。
因为本申请着重于流量计240_1～240_K的操作，由于串流识别电路210、串流过滤器220以及多个串流闸230_1～230_K的操作已为本领域具有通常知识者所熟知，故细节在此不赘述，此处省略关于串流识别电路210、串流过滤器220以及多个串流闸230_1～230_K的详细描述。
图3是依据本申请一实施例的流量计操作的流程图，其中在以下描述中使用流量计240_1作为范例。在步骤300中，流程开始，并且从帧获得VLAN标签(可以是内部VLAN或外部VLAN)的一DEI位，并且将该DEI位设置为具有一初始值。图4显示出了VLAN卷标400，其中VLAN卷标具有以太类型(Ether-type)字段、一PCP字段、一DEI字段以及一VLAN标识符(VLAN-ID)。在步骤302中，流量计240_1执行一流量计算法以依据交换机100的带宽配置文件(bandwidth profile)来对帧进行分类，例如，流量计算法可以符合技术规范「MEF10.3」。在步骤304中，执行该流量计算法，并且可以将该帧判断为一第一类帧、一第二类帧或一第三类帧，其中该第一类帧被称为绿色帧用以指示带宽小于所承诺的带宽(例如，第一阈值诸如10Mbps)，第二类帧称为黄色帧用以表示带宽大于所承诺的带宽(例如10Mbps)但小于一第二阈值(例如15Mbps)，第三类型为红色帧用以表示带宽大于该第二个阈值(例如15Mbps)。
在步骤304中对该帧进行分类后，如果判断该帧为绿色帧，则流程进入步骤306；若判断为红色帧，则流程进入步骤308；若判断为黄色帧，则流程进入步骤310。在步骤306中，将该帧发送到优先等级至数据流映射电路130，并且在依据优先等级使该帧于队列中排队之后，将该帧发送到目标端口。在步骤308中，丢弃该帧。在步骤310中，判断用以指示黄色帧要被丢弃的一参数是否启用，在本实施例中，该参数是IEEE 802.1Qci标准中的参数「DropOnYellow」，且该参数可以由用户设置以用于控制交换机100的流量。如果启用该参数，则流程进入步骤312；若禁用该参数，则流程进入步骤314。
在步骤312中，丢弃该帧。在步骤314中，该DEI位被设置以指示在壅塞的情况下不丢掉(drop)或不丢弃(discard)帧。在步骤316中，判断一优先等级调整机制是否藉由设置一参数而被启用，若是，流程进入步骤318；若否，流程进入步骤320。在步骤318中，流量计240_1改变黄色帧的优先等级，例如，流量计240_1降低黄色帧的IPV。在步骤320中，将帧即优先等级传递到优先等级至数据流映射电路130，依据优先等级(或改变后的优先等级)使帧于队列中排队，并将帧发送到目标端口。
在图3所示的实施例中，藉由使用步骤316和步骤318来改变黄色帧的优先等级，使得交换机100的流量比较不会因为瞬时带宽拥塞(instantaneous bandwidth congestion)而引起帧处理问题。例如，假设在交换机100中处理两个串流，一第一串流具有多个第一帧，其所需带宽为10Mbps，一第二串流具有多个第二帧，其所需带宽为10Mbps，优先等级判断电路110中判断多个第一帧和多个第二帧具有相同的优先等级，一旦第一串流出现网络问题且所需带宽立即上升到15Mbps，则将第一串流中的后帧(rear frame)判断为优先等级较低的黄色帧，如此一来，因为具有较低优先等级的后帧(黄色帧)稍后才会被发送，所以第一串流和第二串流中的原始帧可以以正常速度发送而无需处理网络问题。
另外，如果不使用步骤316和步骤318，即使第一串流具有网络问题和所需带宽瞬间上升，第一帧和第二帧仍依据原始优先等级(即相同优先等级)发送，且第二串流的流量将受到影响使得帧处理变得复杂。
简要地总结，在本申请的交换机内的电路中，当目前带宽高于所承诺的带宽时，进入流量计的帧被控制以降低优先等级，使得其他帧可以用原始速率顺利传输。因此，在处于带宽壅塞问题的同时，系统不会在帧处理的方面变得更加复杂。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，凡依本申请申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本申请的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种在一路由器或一交换机内的电路，其特征在于，包含：
一优先等级判断电路，用以判断从该路由器或该交换机的一端口所接收的一帧的优先等级；以及
一逐一串流过滤及管理电路，耦接至该优先等级判断电路，并用以将该帧分类为一第一类帧、一第二类帧或一第三类帧，其中若该帧被分类为该第一类帧，该逐一串流过滤及管理电路将该帧转发至一优先等级至数据流映射电路以使该帧于队列中排队；若该帧被分类为该第三类帧，该逐一串流过滤及管理电路丢弃该帧；以及若该帧被分类为该第二类帧，该逐一串流过滤及管理电路改变该帧的优先等级，且优先等级至数据流映射电路使用改变过的优先等级来进行映射，使帧在对应的队列中排队。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，该逐一串流过滤及管理电路依据至少一串流的目前带宽以将该帧分类为该第一类帧、该第二类帧或该第三类帧；且若该帧被判断为该第二类帧，则该逐一串流过滤及管理电路改变该帧的优先等级。
3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，若该至少一串流的目前带宽小于一第一阈值，该逐一串流过滤及管理电路判断该帧为该第一类帧；若该至少一串流的目前带宽大于该第一阈值但小于一第二阈值，该逐一串流过滤及管理电路判断该帧为该第二类帧；且若该至少一串流的目前带宽大于该第二阈值，该逐一串流过滤及管理电路判断该帧为该第三类帧。
4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，该逐一串流过滤及管理电路具有一参数用以启用或禁用一优先等级调整机制；当该参数被设为启用该优先等级调整机制时，若该帧被判断为该第二类帧，该逐一串流过滤及管理电路改变该帧的优先等级，并且该逐一串流过滤及管理电路将优先等级已改变的该帧转发至该优先等级至数据流映射电路以使该帧于队列中排队；且当该参数被设为禁用该优先等级调整机制时，若该帧被判断为该第二类帧，该逐一串流过滤及管理电路将优先等级未改变的该帧转发至该优先等级至数据流映射电路以使该帧于队列中排队。
5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，该逐一串流过滤及管理电路包含：
一串流识别电路，用以将该帧映射至一串流；
一串流过滤器，耦接至该串流识别电路，并用以依据该帧的内容以转发或丢弃该帧；
一串流闸，耦接至该串流过滤器，并用以接收未被该串流过滤器丢弃的该帧，并且周期性地转发该帧或阻挡该帧；以及
一流量计，用以将该帧分类为该第一类帧、该第二类帧或该第三类帧.
其中若该帧被判断为该第一类帧，该流量计转发该帧至该优先等级至数据流映射电路以使该帧于队列中排队；若该帧被判断为该第三类帧，该流量计丢弃该帧；且若该帧被判断为该第二类帧，该流量计改变该帧的优先等级，并且该量计将优先等级已改变的该帧转发至该优先等级至数据流映射电路以使该帧于队列中排队。
6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，该串流闸针对该帧而设置一内部优先等级值；若该帧被判断为该第二类帧，该流量计藉由改变该帧的该内部优先等级值以改变优先等级，并且该量计将该内部优先等级值已改变的该帧转发至该优先等级至数据流映射电路以使该帧于队列中排队。
7.一种应用于一路由器或一交换机的帧处理方法，其特征在于，包含：判断从该路由器或该交换机的一端口所接收的一帧的优先等级；
将该帧分类为一第一类帧、一第二类帧或一第三类帧；
若该帧被判断为该第一类帧，转发该帧以使该帧于队列中排队；
若该帧被判断为该第三类帧，丢弃该帧；以及
若该帧被判断为该第二类帧，改变该帧的优先等级，且转发优先等级已改变的该帧以使该帧于队列中排队。
8.如权利要求7所述的帧处理方法，其特征在于，将该帧分类为该第一类帧、该第二类帧或该第三类帧包含：
依据至少一串流的目前带宽将该帧分为该第一类帧、该第二类帧或该第三类帧；
其中若该帧被判断为该第二类帧，改变该帧的优先等级。
9.如权利要求8所述的帧处理方法，其特征在于，依据该至少一串流的目前带宽将该帧分类为该第一类帧、该第二类帧或该第三类帧包含：
若该至少一串流的目前带宽小于一第一阈值，判断该帧为该第一类帧；
若该至少一串流的目前带宽大于该第一阈值但小于一第二阈值，判断该帧为该第二类帧；
若该至少一串流的目前带宽大于该第二阈值，判断该帧为该第三类帧。
10.如权利要求7所述的帧处理方法，其特征在于，还包含：
设定一参数以启用或禁用一优先等级调整机制；
当该参数被设为启用该优先等级调整机制时，若该帧被判断为该第二类帧，改变该帧的优先等级，并且转发优先等级已改变的该帧以使该帧于队列中排队；以及
当该参数被设为禁用该优先等级调整机制时，若该帧被判断为该第二类帧，转发优先等级未改变的该帧以使该帧于队列中排队。
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