CN1620040A - 分组交换网中用内部标记作可升级选择性反压力的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

描述了一个分组交换机。在一个实施例中，分组交换机包括：多个进入端口，用于在分组交换机处接收分组并用于将一个标记附加到每个分组，该标记表示多个进入端口中接收所述分组的一个进入端口；多个外出端口，用于从每个分组中去掉所述标记并从分组交换机中发送所述分组；和交换结构，用于将分组从多个进入端口之一交换到多个外出端口之一。

Description

分组交换网中用内部标记作可 升级选择性反压力的方法和设备
技术领域
本发明通常涉及分组交换网络。更具体地说，而不是作为任何限制，本发明是针对在这种网络中用于可升级选择性反压力(scalableselective backpressure)和业务量监控与定形的方法和装置。
背景技术
当前在以太网交换机中，还不存在用于识别诸如交换式以太网MAN的交换机进入端口的可升级机制，例如分组或帧从该进入端口到达一个给定外出端口。相反，能够识别进入端口的唯一方式是通过确定进入端口的源介质访问控制(“MAC”)地址；然而，确定该地址很复杂并且费时，需要执行很大量的数据查询。而且，该方案不是可升级的。
在许多的情形中，知道分组始发处的进入端口标识信息将是有用的。例如，该信息可用于识别过分的业务量集合，从而有利于提供每一输入端口的公平性。还可以将该信息用于实现用于在外出端口处改进集合内公平性的方案；因此，与当前的IEEE 802.3x相反，可以在交换机内加入诸如选择性反压力的增强功能。该信息可用于促进选择性外出的定形，并且有利于输入/输出端口业务量分配统计的收集。
优选地，一种用于确定在一个给定外出端口处到达的每个分组的进入端口的机制将如此被实现，以使其不需要被标准化；即，将该机制限制到给定的交换机中。而且，这种机制应该是可升级的并可应用到组播业务中。
发明内容
本发明的一个实施例是分组交换机，它包括多个进入端口、多个外出端口以及交换结构，所述多个进入端口用于在分组交换机处接收分组并且用于将标记附加到每一分组，该标记指明在多个进入端口中接收该分组的一个进入端口；所述多个外出端口用于从每个分组去掉所述标记并从分组交换机发送所述分组；所述交换结构用于将分组从所述多个进入端口之一交换到所述多个外出端口之一。
另一实施例是分组交换机，它包括多个进入端口、多个出端口、交换结构以及队列管理系统，所述多个进入端口用于接收分组并且用于将一个标记附加到每一分组，该标记指明在多个进入端口中接收该分组的一个进入端口；所述多个外出端口用于从每个分组去掉所述标记并从分组交换机发送所述分组；所述交换结构用于将分组从多个进入端口之一交换到多个外出端口之一；所述队列管理系统用于响应于外出端口队列中的拥塞，检查队列中的分组标记以便识别哪一进入端口对队列中的大多数分组作出贡献，并且采取行动以减轻拥塞。
另一实施例是一个分组交换机，包括：用于在分组交换机处为接收的每个分组附加一个标记的装置，该标记识别在多个进入端口中接收该分组的一个进入端口；用于从每个分组中去掉该标记并经由多个外出端口之一从分组交换机发送所述分组的装置；以及，用于将每个分组从多个进入端口之一交换到多个外出端口之一的装置。
另一实施例是一个分组交换方法，包括：为接收到的每个分组添加一个标记，该标记识别在多个进入端口中接收该分组的一个进入端口；将每个分组从多个进入端口之一交换到多个外出端口之一；在每个外出端口处从每个分组去掉标记；以及，去掉标记之后，经由多个外出端口之一从分组交换机发送每个分组。
附图说明
当结合附图使用时，通过参考如下详细说明书可获得本发明的更完整理解，附图中：
图1是以太网交换网100的框图；
图2是根据一个实施例的交换节点的示意框图；以及
图3是图2的交换节点的一个实施例的操作流程图。
具体实施方式
附图中，在它的好几个视图各处，相同或类似的元件用完全相同的附图标记来指示，并且所叙述的各个元件不一定是按比例绘制。应该理解：可将在此所述的发明概念应用到任何VPLS网络；然而，已经对延迟等的典型值进行选择以便说明那些概念。
图1是以太网交换网100的框图。网络100包括：一个MAN 102，MAN 102包括在图1中用节点104(1)-104(5)、106(1)-106(6)表示的多个节点。每一个节点104(1)-104(5)、106(1)-106(6)包括一个路由器或交换机。节点104(1)-104(5)包括位于MAN 102边缘的运营商边缘(“PE”)节点，该节点用于允许业务从MAN进入其它网络并且允许业务从其它网络进入MAN。例如，如图1所示，将第一局域网(“LAN”)108经由LAN的客户边缘(“CE”)节点110和PE节点104(1)之间的一条链路连接到MAN 102。类似地，将第二LAN112经由LAN的CE节点114和PE节点104(2)之间的一条链路连接到MAN 102。每个LAN 108、112包括图1中用设备116(A)-116(D)、118(A)-118(D)表示的多个用户设备，该装置可以经由相应CE节点110、114将数据发送到与MAN 102连接的其它设备，并且从该设备接收数据。
一个实施例是一种在分组交换机的进入端口处将一个“内部标记”插入每个分组或帧中的方法，以便在一个集合点(例如外出端口)处，使该标记能够用于识别该帧从其中到达的进入端口。除了有助于识别分组的进入端口之外，该标记还有助于实施用于公平带宽分配、业务量定形(将标记使用作为外出端口处的鉴别器)和根据进入/外出端口对的业务分布统计的累积的方案。
图2是根据一个实施例的交换节点200的框图。交换节点200选择性地使多个进入端口的每一个能够经由交换结构206连接到多个外出端口中的任何一个，所述多个进入端口在图2中用进入端口202a-202d来代表，而所述多个外出端口在图2中用外出端口204a-204d来代表。应该认识到：端口202a-202d、204a-204d中的每一个都连接到一条链路，而这些端口的另一端连接到一个远程节点(未示出)。在进入端口(例如，进入端口202a-202d)之一接收到每个分组(在图2中用分组207来代表)后，将所述每个分组输出到进入队列208a-208d中一个相应的进入队列。类似地，在从节点200经由外出端口204a-204d之一输出之前，将分组输出到外出队列209a-209d中一个相应的外出队列。
根据一个实施例，将唯一标记210加到分组207上，以便识别分组在交换节点200处通过进入端口202a-202d中的哪一个进入端口到达。在示出示例中，分组207通过进入端口208a到达。一个报头/标记处理单元211接收并处理标记210，以实现诸如速率测量、服务的优先级/类别、(例如基于进入端口的)公平带宽计算)和其它的各个功能，还接收和处理包含在分组207中的源/目的地信息，，并为节点200的一个统计单元212提供数据。收集的统计数据被进一步处理以便确定可包括公平带宽共享/选择性丢帧的流量控制。交换结构206经由相应的外出队列204c将分组207递送到适当的外出端口，该外出端口在所示示例中是外出端口204c。从交换节点200将分组207发出之前，从那里去掉标记210。结果，标记210对节点200只具有内部的意义。
当一个外出链路，诸如与外出端口204c连接的链路，开始遭受拥塞时，相应的外出队列209c开始填充，然后备份。此时，队列管理系统(它还包括一个流量控制单元216和一个进入队列管理器218)的一个外出队列管理器214检查队列中的分组标记，并且确定哪一进入端口贡献了队列中最高数目的分组。那时，能够经由流量控制单元216和进入队列管理器218选择性地将反压力施加到相应的进入端口。
图3说明了用附图标记300A和300B分别表明的流程图，其说明了交换节点，诸如图2中所示的交换节点200，的一个实施例的操作过程。首先参见流程图300A，响应于交换节点的进入端口处的分组到达，在步骤302中，将接收的分组输入到与其到达的进入端口相对应的进入队列。在步骤304中，识别分组到达处的进入端口的一个标记被附加到该分组上以便产生一个被修改的分组。另外，在步骤306中，标记和包含在被修改分组报头中的源/目的地信息被转发给报头/标记处理单元。在一个实施例中，标记包括三个字段，其中一个字段包含识别分组进入端口的编号，另一个字段规定该进入端口处的业务量速率，而其中最后一个字段指示业务种类(即，从终端用户或者从网络到交换机)。然而，应该理解，该标记可以随着特定功能和/或网络所需而包括更多或更少的字段。在步骤308中，报头/标记处理单元将信息储存在统计单元中。
在步骤310中，被修改分组进入交换结构并且被转发给外出端口的外出队列，通过该队列被修改分组将退出交换节点。应该认识到：交换结构将被修改分组的标记忽略；被修改分组通过该交换结构以一个传统方式而被交换。在步骤312中，将被修改分组输入到对应于外出端口的外出队列，其中被修改分组将通过该外出端口经由网络中的其路径发送到下一个节点。虽然被修改分组在队列中，但是其标记并且因此其进入交换节点所通过的进入端口，可以由外出队列管理器为了在下文描述的目的而确定。
在步骤313中，在被修改分组退出交换节点之前，从那里去掉标记。在步骤314中，分组按照它的原始形式被转发到下一节点。
流程图300B说明了与流程图300A中说明的那些同时执行的交换节点的操作过程。特别地，在步骤320中，外出队列管理器连续监控每一个外出队列长度以便确定是否有任何队列正在备用，从而指示相应链路上的可能拥塞。响应于对没有外出队列拥塞的确定，过程进行到步骤231，其中外出队列管理器继续监视外出队列，并且然后返回到步骤320。否则，过程进行到步骤322，其中外出队列管理器检查拥塞的外出队列中的分组标记以便确定哪一进入端口以及因此哪一进入链路正在为拥塞的队列贡献最高到分组数目。在步骤324中，可以采用若干措施之一来缓和拥塞。例如，流量监视器可以经由进入队列管理器选择性地将反压力施加到相应的进入端口。然后过程返回到步骤321。
结果，在此所述的实施例使得能够减缓过分的集合并实现公平。如果没有标记的话，如果不是不可能，则将难以将选择性反压力施加到适当的进入端口。
正如先前指出的，标记的范围在进入和外出端口之间。不需要识别单个的源/目的地址。结果，实施例是可升级的。
在此所述的实施例是有益的，因为方案被限制到单个交换机因此不需要标准化。而且，该实施例可用于识别过分的业务量集合，从而有利于每一输入端口的公正供应。另外，与当前的IEEE 802.3x相反，能够容易地将用于改善外出端口处内部集合内的公平性的方案加入到那些实施例中，因此诸如选择性反压力的增强功能能够被加入到交换机内。该实施例改进选择性的外出定形并有利于输入输出端口业务量分配统计集合。该方法是可升级的，因为不需要基于源MAC地址的查寻。上述特征还可应用到组播业务。
应该相信：本发明的操作和结构从上述的详细说明书中将是很清楚的。虽然所示出并且所描述的本发明的最佳实施例已经被表征为优选的，但是很容易应该理解，其中不偏离如下权利要求阐明的本发明范围就能够进行各种改变和修改。

Claims (11)

1.一个分组交换机，包括：
多个进入端口，用于接收分组，并且用于将一个标记附加到每一分组，该标记表明所述多个进入端口中接收该分组的一个进入端口；
多个外出端口，用于从每个分组中去掉所述标记并从该分组交换机中发送所述分组；
交换结构，用于将分组从多个进入端口之一交换到多个外出端口之一；以及
队列管理系统，响应外出端口队列中的拥塞来操作，用于检查队列中的分组标记以便识别哪一进入端口贡献了队列中的大多数分组，并且采取步骤以减轻拥塞。
2.根据权利要求1的分组交换机，其特征在于，所述采取步骤以减轻拥塞包括：
对识别出的进入端口选择性地应用反压力技术。
3.根据权利要求1的分组交换机，其特征在于，所述队列管理系统包括：
用于监控外出端口队列的外出队列管理器；
用于监控进入端口队列的进入队列管理器；以及
用于对进入进入端口队列的分组流速率进行控制的流控制单元。
4.根据权利要求1的分组交换机，还包括：
报头/标记处理单元，用于为每一个接收到的分组来处理该分组的标记与包含在该分组中的源和目的地信息。
5.根据权利要求4的分组交换机，还包括：
统计单元，用于接收来自于该报头/标记处理单元的从每个分组中处理的标记以及源和目的地信息。
6.一个分组交换方法，包括：
为在分组交换机处接收的每个分组附加一个标记，该标记识别多个进入端口中接收该分组的一个进入端口；
将每个分组从所述多个进入端口之一交换到多个外出端口之一，
在每个外出端口处，从每个分组中去掉该标记；以及
去掉标记之后，经由所述多个外出端口之一从分组交换机中发送每个分组。
7.根据权利要求6的方法，还包括：
确定外出端口队列中的拥塞；
对队列中的分组标记进行检查；以及
使用从检查中获得的信息来响应该拥塞。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，该检查步骤包括：
从标记中识别哪一进入端口贡献了队列中的大多数分组；
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，该响应步骤包括：
选择性地将反压力技术施加到识别出的进入端口。
10.根据权利要求6的方法，还包括：
为每一接收的分组处理该分组到标记与包含在该分组中的源和目的地信息。
11.根据权利要求10的方法，还包括：
为每一个接收到的分组存储所述处理过的标记与源和目的地信息。
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