DE102023201027A1

DE102023201027A1 - Schätzung der netzwerkverzögerung

Info

Publication number: DE102023201027A1
Application number: DE102023201027.5A
Authority: DE
Inventors: Yuval Shpigelman
Original assignee: Mellanox Technologies Ltd
Current assignee: Mellanox Technologies Ltd
Priority date: 2022-02-09
Filing date: 2023-02-08
Publication date: 2023-08-10
Also published as: CN116582499A; US20230254229A1

Abstract

In einer Ausführungsform enthält die Datenkommunikationsvorrichtung eine Netzwerkschnittstelle zum Empfangen erster Pakete über ein Netzwerk von einer anderen Netzwerkvorrichtung über einen Switch, der einen Puffer enthält, der mit einer variablen Pufferverzögerung verknüpft ist, und eine Paketverarbeitungsschaltung zum Berechnen jeweiliger Verzögerungsmaße über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit in Abhängigkeit von den empfangenen ersten Paketen, ein Mindestverzögerungsmaß über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung in Abhängigkeit von mindestens einigen der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße zu finden, ein aktuelles Pufferverzögerungsmaß des Puffers in Abhängigkeit von dem gefundenen Mindestverzögerungsmaß und einem aktuellen der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße zu schätzen, einen Paketverarbeitungs-Parameter in Abhängigkeit von dem geschätzten aktuellen Pufferverzögerungsmaß einzustellen und zweite Pakete in Abhängigkeit von den eingestellten Paketverarbeitungs-Parameter zu verarbeiten.

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kommunikationssysteme und insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf die Überlastungssteuerung.
HINTERGRUND
Wenn mehrere Knoten, die auch als Sendeknoten bezeichnet werden, Pakete an denselben Zielknoten (oder Empfangsknoten) über ein Netzwerk über einen Schalter/Verteiler (Engl. „Switch“) senden wollen, kann es zu einer Überlastung des Switches kommen, die möglicherweise zu Paketverlusten führt. Eine Lösung zur Überlastungssteuerung besteht darin, dass der Switch den Paketen einen Hinweis hinzufügt, wenn der Switch-Puffer zu voll wird. Nach dem Empfang der Pakete in einer Netzwerkschnittstellensteuerung (NIC, Engl. „network interface controller“) des Zielknotens sendet die NIC eine Benachrichtigung an die NICs der Sendeknoten, um die Senderate zu reduzieren und so die Überlastung zu verringern.
Einige Systeme messen den Umlauf oder die Verzögerung im Netzwerk zwischen einem Sender und einem Empfängerknoten, um einen Hinweis auf eine Überlastung zu erhalten, und passen die Senderate entsprechend der Verzögerung an. Wenn beispielsweise NICs an eine einzige NIC senden, dann sendet jede NIC 1/N der Leitungsrate, um eine Überlastung zu vermeiden. Mit anderen Worten: Jede der NICs sendet ein Paket und wartet eine gewisse Zeit, um N-1 Pakete zu senden, bevor sie das nächste Paket sendet, usw. In diesem Szenario ist der Switch-Puffer statistisch gesehen nie leer, da die NICs nicht synchronisiert senden, es sei denn, NIC 1 sendet, dann NIC 2 usw.
Ein neueres Beispiel für die Überlastungssteuerung anhand der Umlaufzeit oder der gemessenen Verzögerung wird in einem Dokument mit dem Titel „Swift: Delay is Simple and Effective for Congestion Control in the Datacenter“ (Swift: Verzögerung ist einfach und effektiv für die Überlastungssteuerung im Rechenzentrum) von Kumar et al. Das Dokument beschreibt ein Überlastungs-Steuerungssystem, bei dem davon ausgegangen wird, dass der Switch-Pufferfüllstand in der Größenordnung der Quadratwurzel von N liegt. Daher ist die erwartete Verzögerung beim Senden eines Pakets von einer sendenden NIC zu einer empfangenden NIC über den Switch in der Größenordnung des Kehrwerts der Quadratwurzel der Senderate. Daher kann die Senderate auf der Grundlage der gemessenen Verzögerung angepasst werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Erfindung wird durch die Ansprüche definiert. Zur Veranschaulichung der Erfindung werden hier Aspekte und Ausführungsformen beschrieben, die in den Anwendungsbereich der Ansprüche fallen können oder auch nicht.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Datenkommunikationsvorrichtung bereitgestellt, die eine Netzwerkschnittstelle zum Empfangen erster Pakete über ein Netzwerk von einer anderen Netzwerkvorrichtung über einen Switch, der einen mit einer variablen Pufferverzögerung verbundenen Puffer enthält, und eine Paketverarbeitungsschaltung zum Berechnen jeweiliger Verzögerungsmaße über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit in Abhängigkeit die empfangenen ersten Pakete enthält, ein Mindestverzögerungsmaß über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung in Abhängigkeit von mindestens einigen der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße zu finden, ein aktuelles Pufferverzögerungsmaß des Puffers in Abhängigkeit von dem gefundenen Mindestverzögerungsmaß und ein aktuelles der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße zu schätzen, einen Paketverarbeitungs-Parameter in Abhängigkeit von dem geschätzten aktuellen Pufferverzögerungsmaß einzustellen und zweite Pakete in Abhängigkeit von den eingestellten Paketverarbeitungs-Parameter zu verarbeiten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung sind die ersten Pakete ein Indikator für die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung im Zeitverlauf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung enthalten die ersten Pakete Daten, welche die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung im Laufe der Zeit angeben.
Darüber hinaus sind gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung die jeweiligen Umlaufzeiten der ersten Pakete ein Indikator für die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung im Zeitverlauf.
Außerdem ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung das aktuelle Maß der Pufferverzögerung eine relative Pufferverzögerung zwischen einer aktuellen Pufferverzögerung und einer minimalen Pufferverzögerung des Puffers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist der Paketverarbeitungs-Parameter ein Übertragungsparameter, und die Paketverarbeitungsschaltung ist so konfiguriert, dass sie die zweiten Pakete in Abhängigkeit von dem Übertragungsparameter überträgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist der Übertragungsparameter eine aktuelle Übertragungsrate, und die Paketverarbeitungsschaltung ist so konfiguriert, dass sie die zweiten Pakete in Abhängigkeit von der aktuellen Übertragungsrate an die andere Netzwerkvorrichtung überträgt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Paketverarbeitungsschaltung außerdem so konfiguriert, dass sie eine frühere Übertragungsrate an die aktuelle Übertragungsrate anpasst, und zwar in Abhängigkeit von dem geschätzten aktuellen Maß der Pufferverzögerung.
Darüber hinaus ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung die Paketverarbeitungsschaltung so konfiguriert, dass sie in Abhängigkeit von den Übertragungsparametern eine Überlastungssteuerung durchführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Paketverarbeitungsschaltung so konfiguriert, dass sie das Mindestverzögerungsmaß über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung als ein lokales Mindestverzögerungsmaß in Abhängigkeit einer Funktion feststellt, welche die jeweiligen Maße der Verzögerung über das Netzwerk zu dem anderen Netzwerkvorrichtungen über die Zeit beschreibt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Paketverarbeitungsschaltung so konfiguriert, dass sie das aktuelle Maß der Pufferverzögerung des Puffers als relative Verzögerung in Abhängigkeit von den aktuellen der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße abzüglich des lokalen Mindestverzögerungsmaßes schätzt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Paketverarbeitungsschaltung außerdem so konfiguriert, dass sie das aktuelle Maß der Pufferverzögerung des Puffers als relative Verzögerung in Abhängigkeit von den aktuellen der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße abzüglich des gefundenen Mindestverzögerungsmaßes schätzt.
Darüber hinaus enthält die Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Netzwerkschnittstellen-Controller, der die Netzwerkschnittstelle und die Paketverarbeitungsschaltung enthält.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Paketverarbeitungsschaltung so konfiguriert, dass sie die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit in Abhängigkeit von den jeweiligen Umlaufzeiten über die andere Netzwerkvorrichtung berechnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist der Paketverarbeitungsschaltkreis so konfiguriert, dass er die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit in Abhängigkeit von der Einwegverzögerung zu der anderen Netzwerkvorrichtung berechnet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird auch ein Netzwerkverfahren bereitgestellt, das Folgendes umfasst: Empfangen erster Pakete über ein Netzwerk von einer anderen Netzwerkvorrichtung über einen Switch, der einen Puffer enthält, der mit einer variablen Pufferverzögerung verbunden ist, Berechnen jeweiliger Verzögerungsmaße über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit in Abhängigkeit der empfangenen ersten Pakete, Ermitteln eines Mindestverzögerungsmaßes über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung in Abhängigkeit der mindestens einigen der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße, Schätzen eines aktuellen Pufferverzögerungsmaßes des Puffers in Abhängigkeit von dem ermittelten Mindestverzögerungsmaß und einem aktuellen der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße, Einstellen eines Paketverarbeitungs-Parameters in Abhängigkeit von dem geschätzten aktuellen Pufferverzögerungsmaß und Verarbeiten zweiter Pakete in Abhängigkeit von den eingestellten Paketverarbeitungs-Parametern.
Darüber hinaus ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung das aktuelle Maß der Pufferverzögerung eine relative Pufferverzögerung zwischen einer aktuellen Pufferverzögerung und einer minimalen Pufferverzögerung des Puffers.
Darüber hinaus ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung der Paketverarbeitungs-Parameter ein Übertragungsparameter, wobei die Verarbeitung die Übertragung der zweiten Pakete als Reaktion auf den Übertragungsparameter umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist der Übertragungsparameter eine aktuelle Übertragungsrate, wobei das Übertragen das Übertragen der zweiten Pakete an die andere Netzwerkvorrichtung in Abhängigkeit von der aktuellen Übertragungsrate umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren die Anpassung einer früheren Übertragungsrate an die aktuelle Übertragungsrate in Abhängigkeit von dem geschätzten aktuellen Maß der Pufferverzögerung.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung umfasst das Verfahren außerdem die Durchführung einer Überlastungssteuerung in Abhängigkeit von den Übertragungsparametern.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst das Auffinden des Mindestverzögerungsmaßes über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung als ein lokales Mindestverzögerungsmaß in Abhängigkeit von einer Funktion, welche die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit beschreibt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst die Schätzung die Schätzung des aktuellen Maßes für die Pufferverzögerung des Puffers als relative Verzögerung in Abhängigkeit von dem aktuellen der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße abzüglich des lokalen Mindestverzögerungsmaßes.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird auch ein Softwareprodukt bereitgestellt, das ein nicht flüchtiges computerlesbares Medium enthält, in dem Programmbefehle gespeichert sind, wobei die Befehle, wenn sie von einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) gelesen werden, die CPU veranlassen, in Abhängigkeit erster empfangener Pakete entsprechende Verzögerungsmaße über ein Netzwerk zu einer anderen Netzwerkeinrichtung über die Zeit zu berechnen, ein Mindestverzögerungsmaß über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkeinrichtung in Abhängigkeit der mindestens einigen der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße festzustellen, ein aktuelles Pufferverzögerungsmaß eines Puffers eines Switches in dem Netzwerk in Abhängigkeit des gefundenen Mindestverzögerungsmaßes und ein aktuelles der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße zu schätzen, einen Paketverarbeitungs-Parameter in Abhängigkeit von dem geschätzten aktuellen Pufferverzögerungsmaß einzustellen und zweite Pakete in Abhängigkeit von den eingestellten Paketverarbeitungs-Parametern zu verarbeiten.
Jedes Merkmal eines Aspekts oder einer Ausführungsform kann auf andere Aspekte oder Ausführungsformen angewandt werden, und zwar in jeder geeigneten Kombination. Insbesondere kann jedes Merkmal eines Verfahrensaspekts oder einer Ausführungsform auf einen Vorrichtungsaspekt oder eine Ausführungsform angewandt werden und umgekehrt.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen verständlich, in denen:

1 ist eine Blockdiagrammansicht eines Datenkommunikationssystems, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut und funktionsfähig ist;
2 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens zum Betrieb des Systems von 1 zeigt; und
3 ist ein Diagramm der Verzögerung in Abhängigkeit von der verstrichenen Zeit.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
ÜBERBLICK
Wie bereits erwähnt, kann die erwartete Verzögerung beim Senden eines Pakets von einer sendenden NIC zu einer empfangenden NIC über einen Switch in der Größenordnung des Kehrwerts der Quadratwurzel der Senderate liegen. Daher kann die Senderate auf der Grundlage der gemessenen Verzögerung angepasst werden.
Bei der obigen Lösung wird die Senderate auf der Grundlage der Gesamtverzögerung (z. B. Umlauf-Verzögerung) zwischen der sendenden NIC und der empfangenden NIC berechnet. Die Gesamtverzögerung umfasst jedoch auch die Ausbreitungsverzögerung im Netzwerk, die mit der Position der sendenden NIC im Cluster oder Netzwerk und der Topologie des Netzwerks zusammenhängt, z. B. aufgrund anderer Switches im Netzwerk. Daher ist die Gesamtverzögerung kein genauer Indikator für die Verzögerung aufgrund des Puffers des Switches, da die Gesamtverzögerung auch die oben erwähnte Ausbreitungsverzögerung enthält. Ohne Kenntnis der Ausbreitungsverzögerung messen sendende NICs, die näher an der empfangenden NIC liegen, im Allgemeinen eine geringere Verzögerung als sendende NICs, die weiter von der empfangenden NIC entfernt sind. Dies führt zu Unfairness im Netzwerk. Wenn also zwei NICs Pakete senden und die erste NIC eine größere Verzögerung und die zweite NIC eine geringere Verzögerung misst, wird die erste NIC Pakete mit einer geringeren Rate als die zweite NIC senden, was zu Unfairness führt, obwohl beide sendenden NICs an dieselbe empfangende NIC senden.
Jeder sendende NIC weiß, was er sendet, und kennt die Umlaufzeit zum empfangenden NIC. Es wird auch davon ausgegangen, dass keine sendende NIC weiß, was im Netzwerk in Bezug auf andere sendende NICs im Netzwerk passiert, die an dieselbe empfangende NIC senden. Daher ist die Verzögerung über das Netzwerk im Allgemeinen leicht zu messen, während der Pufferpegel schwer zu messen ist.
Die oben genannten Probleme können bei jedem Überlastungs-Steuersystem auftreten, das auf der Netzwerkverzögerung basiert, um die Rate zu bestimmen, mit der eine Netzwerkkarte Pakete senden sollte. Generell kann jedes System, das einen Paketverarbeitungs-Parameter auf der Grundlage der gemessenen Verzögerung im Netzwerk festlegt, unter ähnlichen Problemen leiden.
Eine Lösung besteht darin, die Ausbreitungsverzögerung zu schätzen und sie von der Umlaufzeit (RTT, Engl. „Round-Trip-Time“) abzuziehen. Zur Schätzung der Ausbreitungsverzögerung könnte zum Beispiel die Anzahl der Switches auf dem Pfad im Netzwerk gezählt werden. Die Zählung der Anzahl der Switches pro Pfad ist jedoch eine schwierige Aufgabe, da wir alle Switches im Pfad benötigen, um diese Zählung durchzuführen, oder eine zentrale Einheit im Netz, die die Anzahl der Switches im Pfad im Voraus kennt.
Daher werden in einigen Ausführungsformen zumindest einige der Probleme dadurch gelöst, dass die sendende NIC ein aktuelles Maß für die Pufferverzögerung auf der Grundlage eines aktuellen Maßes für die Verzögerung (von der sendenden NIC zur empfangenden NIC) und eines Mindestverzögerungsmaßes (das durch die Ermittlung eines Minimums vieler Verzögerungsmaße von der sendenden NIC zur empfangenden NIC ermittelt wird) schätzt.
In einigen Ausführungsformen empfängt der sendende NIC Pakete, welche die Verzögerungsmaße über das Netzwerk zum empfangenden NIC angeben, z. B. unter Verwendung der Umlauf-Zeitverzögerung oder der Einwegverzögerung. Der sendende NIC berechnet die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk zum empfangenden NIC über die Zeit als Reaktion auf die jeweiligen Pakete. Der sendende NIC kann dann ein Mindestverzögerungsmaß aus den berechneten Verzögerungsmaßen ermitteln. Das Mindestverzögerungsmaß kann ein lokales Minimum sein.
Das aktuelle Maß der Pufferverzögerung kann dann von der sendenden NIC auf der Grundlage des aktuellen Verzögerungsmaßes abzüglich des (lokalen) Mindestverzögerungsmaßes geschätzt werden. Das geschätzte aktuelle Maß der Pufferverzögerung kann dann verwendet werden, um einen Paketverarbeitungs-Parameter wie z. B. einen Übertragungsparameter (z. B. die Übertragungsrate) festzulegen, mit dem Pakete verarbeitet werden sollen, und so eine Überlastungssteuerung im Netzwerk und im Switch zu ermöglichen.
Die Schätzung des aktuellen Maßes der Pufferverzögerung kann als relative Verzögerung zwischen dem aktuellen Maß der Pufferverzögerung und der lokalen minimalen Pufferverzögerung geschätzt werden, wie im Folgenden beschrieben. $\begin{array}{l} Das lokale Mindestverz \ddot{o} gerungsmaß = \\ Ausbreitungsverz \ddot{o} gerung von der sendenden NIC zur empfangenden \\ NIC + die lokale Mindestpufferverz \ddot{o} gerung \end{array}$
$\begin{array}{l} Das aktuelle Mindestverz \ddot{o} gerungsma ß = \\ Ausbreitungsverz \ddot{o} gerung von der sendenden NIC zur empfangenden \\ NIC+das aktuelle Ma ß der Pufferverz \ddot{o} gerung \end{array}$
$\begin{array}{l} Daher ist die relative Verz \ddot{o} gerung = \\ aktuelles Verz \ddot{o} gerungsma ß - lokales Mindestverz \ddot{o} gerungsma ß = \\ Gleichung 2 - Gleichung 1 = \\ aktuelles Ma ß f \ddot{u} r die Pufferverz \ddot{o} gerung - lokale \\ Mindestpufferverz \ddot{o} gerung . \end{array}$
Die relative Verzögerung liefert eine gute Schätzung der aktuellen tatsächlichen Pufferverzögerung.
SYSTEMBESCHREIBUNG
Es wird nun auf 1 verwiesen, die eine Blockdiagrammansicht des Datenkommunikationssystems 10 darstellt, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut und funktionsfähig ist. Das Datenkommunikationssystem 10 kann Datenkommunikationsvorrichtungen 12 (mit 12-1, 12-2, 12-3 bezeichnet) umfassen, die zum Senden und Empfangen von Paketen über ein Netzwerk 14 konfiguriert sind. Der Einfachheit halber wird in 1 davon ausgegangen, dass die Datenkommunikationsvorrichtung 12-1 und die Datenkommunikationsvorrichtung 12-2 über das Netzwerk 14, das einen Switch 16 umfasst, Pakete an die Datenkommunikationsvorrichtung 12-3 senden (und Pakete von diesem empfangen). Der Switch 16 enthält einen Puffer 18 mit einer variablen Verzögerung, die von der Anzahl der im Puffer 18 gespeicherten Pakete abhängt.
Daher setzt sich die Verzögerung von einer der Datenkommunikationsvorrichtungen 12-1, 12-2 zur Datenkommunikationsvorrichtung 12-3 aus der Ausbreitungsverzögerung im Netzwerk und der Pufferverzögerung im Puffer 18 des Schalters 16 zusammen.
Im Beispiel von 1 beträgt zu einem bestimmten Zeitpunkt die Ausbreitungsverzögerung zwischen der Datenkommunikationsvorrichtung 12-1 und der Datenkommunikationsvorrichtung 12-3 10µs und die Ausbreitungsverzögerung zwischen der Datenkommunikationsvorrichtung 12-1 und der Datenkommunikationsvorrichtung 12-3 2µs. Wenn also die jeweiligen Senderaten der Datenkommunikationsvorrichtung 12-1 und der Datenkommunikationsvorrichtung 12-2 auf der Grundlage der jeweiligen Verzögerungen (d. h. Ausbreitungsverzögerung plus Pufferverzögerung) berechnet werden, würde die Datenkommunikationsvorrichtung 12-1 Pakete mit einer viel langsameren Rate an die Datenkommunikationsvorrichtung 12-3 senden als die Datenkommunikationsvorrichtung 12-2, obwohl die Pufferverzögerung (des Puffers 18 des Schalters 16) für beide Datenkommunikationsvorrichtungen 12-1, 12-2 gleich ist.
Jede Datenkommunikationsvorrichtung 12 umfasst eine Netzwerkschnittstelle 20 und eine Paketverarbeitungsschaltung 22. Jede Datenkommunikationsvorrichtung 12 kann einen Netzwerkschnittstellen-Controller 24 enthalten, der die Netzwerkschnittstelle 20 und den Paketverarbeitungsschaltkreis 22 umfasst.
Es wird nun auf 2 verwiesen, bei der es sich um ein Flussdiagramm 200 handelt, das die Schritte eines Verfahrens zum Betrieb des Systems 10 von 1 enthält. Das in 2 beschriebene Verfahren wird unter Bezugnahme auf eine der sendenden Datenkommunikationsvorrichtungen 12 wie die Datenkommunikationsvorrichtung 12-1 und die Datenkommunikationsvorrichtung 12-2 beschrieben. Der Einfachheit halber wird davon ausgegangen, dass es sich bei der Vorrichtung, auf das im Folgenden Bezug genommen wird, um die Datenkommunikationsvorrichtung 12-1 handelt, sofern nicht anders erwähnt wird.
Die Datenkommunikationsvorrichtung 12-1 kann so konfiguriert sein, dass es die Verzögerung oder die Umlaufzeit von der Datenkommunikationsvorrichtung 12-1 zu einer anderen Netzwerkvorrichtung (z. B. der Datenkommunikationsvorrichtung 12-3) über den Switch 16 misst.) Es gibt verschiedene Methoden zur Durchführung der Verzögerungs- oder Umlaufzeitmessungen. Bei einer Methode sendet die Datenkommunikationsvorrichtung 12-1 ein Datenpaket an die andere Netzwerkvorrichtung und empfängt ein Bestätigungspaket (ACK, Engl. „acknowledgement packet“) von der anderen Netzwerkvorrichtung. Bei einem anderen Verfahren sendet die Datenkommunikationsvorrichtung 12-1 ein spezielles Paket an die andere Netzwerkvorrichtung, die dieses Paket an die Datenkommunikationsvorrichtung 12-1 zurücksendet. Daher ist die Netzwerkschnittstelle 20 so konfiguriert, dass sie über das Netzwerk 14 Pakete von einer anderen Netzwerkvorrichtung (z. B. der Datenkommunikationsvorrichtung 12-3) über den Switch 16 (Block 202) im Zusammenhang mit der Messung der Verzögerung oder der Umlauf-Zeit empfängt. Der Paketverarbeitungsschaltkreis 22 ist so konfiguriert, dass er als Reaktion auf die empfangenen Pakete entsprechende Verzögerungsmaße über das Netzwerk 14 zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit berechnet (Block 204).
Es wird nun auf 3 verwiesen, die ein Diagramm 300 der Verzögerung gegen die verstrichene Zeit darstellt. Das Diagramm 300 zeigt die berechneten Werte der Verzögerung zwischen der Datenkommunikationsvorrichtung 12-1 und der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit mit Minimal- und Maximalwerten. In 3 sind neue Verzögerungsmessungen in das Diagramm 300 auf der linken Seite des Diagramms 300 eingezeichnet. Ein lokales Minimum 302 ist im Diagramm 300 angegeben.
Es wird erneut auf 2 verwiesen. In einigen Ausführungsformen sind die empfangenen Pakete indikativ für die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk 14 zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit. In einigen Ausführungsformen enthalten die empfangenen Pakete Daten (z. B. Zeitstempel), welche die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk 14 zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit angeben. In einigen Ausführungsformen ist die Paketverarbeitungsschaltung 22 so konfiguriert, dass sie die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk 14 zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit in Abhängigkeit von der Einwegverzögerung zu der anderen Netzwerkvorrichtung berechnet.
In einigen Ausführungsformen sind die jeweiligen Umlaufzeiten der empfangenen Pakete ein Indikator für die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk 14 zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit. Daher ist die Paketverarbeitungsschaltung 22 so konfiguriert, dass sie die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk 14 zu der anderen Netzwerkvorrichtung im Laufe der Zeit in Abhängigkeit von den jeweiligen Umlaufzeiten über die andere Netzwerkvorrichtung (d. h. von der Datenkommunikationsvorrichtung 12-1 zu der anderen Netzwerkvorrichtung und zurück zu der Datenkommunikationsvorrichtung -121) berechnet.
Die Paketverarbeitungsschaltung 22 ist so konfiguriert, dass sie ein Mindestverzögerungsmaß über das Netzwerk 14 zu der anderen Netzwerkvorrichtung in Abhängigkeit von mindestens einigen der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße findet (Block 206). In einigen Ausführungsformen ist die Paketverarbeitungsschaltung 22 so konfiguriert, dass sie das Mindestverzögerungsmaß über das Netzwerk 14 zu der anderen Netzwerkvorrichtung als ein lokales Mindestverzögerungsmaß (Pfeil 302 in 3) in Abhängigkeit auf eine Funktion (z. B. das Diagramm 300) findet, welche die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk 14 zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit beschreibt.
In einigen Ausführungsformen verwendet die Paketverarbeitungsschaltung 22 ein lokales Minimum anstelle eines globalen Minimums. Das lokale Minimum ist das Mindestverzögerungsmaß im letzten Zyklus (z. B. Pufferzyklus) des Graphen 300 oder der Funktion. Ein Grund für die Verwendung des lokalen Minimums anstelle eines globalen Minimums ist, dass das globale Minimum für eine oder mehrere der Datenkommunikationsvorrichtungen 12 möglicherweise nie eintritt. Außerdem kann das globale Minimum für Datenflüsse, die nach dem Beginn der Überlastung beginnen, sehr hoch sein. Wenn jedoch das lokale Minimum verwendet wird, sollten alle Datenkommunikationsvorrichtungen 12 nach kurzer Zeit (z. B. innerhalb eines Zyklus des Diagramms 300) auf dasselbe Minimum ausgerichtet sein. In jedem Zyklus ist das letzte lokale Minimum neu und wird von der Paketverarbeitungsschaltung 22 in den unten beschriebenen Schritten verwendet.
Die Paketverarbeitungsschaltung 22 ist so konfiguriert, dass sie ein aktuelles Maß für die Pufferverzögerung des Puffers 18 in Abhängigkeit von dem gefundenen Mindestverzögerungsmaß (gefunden im Schritt des Blocks 206) und einem aktuell berechneten jeweiligen Verzögerungsmaß (Block 208) schätzt.
Die Schätzung des aktuellen Maßes der Pufferverzögerung kann als relative Verzögerung zwischen dem aktuellen Maß der Pufferverzögerung und der (lokalen) minimalen Pufferverzögerung des Puffers 18 ausgedrückt werden, wie im Folgenden näher erläutert. $\begin{array}{l} Das lokale Mindestverz \ddot{o} gerungsma ß = \\ Ausbreitungsverz \ddot{o} gerung von der sendenden \\ Datenkommunikationsvorrichtung 12 zur empfangenden \\ Datenkommunikationsvorrichtung 12 + die lokale Mindestpufferverz \ddot{o} gerung \end{array}$
$\begin{array}{l} Das aktuelle Verz \ddot{o} gerungsmaß = \\ Ausbreitungsverz \ddot{o} gerung von der sendenden \\ Datenkommunikationsvorrichtung 12 zur empfangenden \\ Datenkommunikationsvorrichtung 12 + das aktuelle Maß der Pufferverz \ddot{o} gerung \end{array}$
$\begin{array}{l} Daher ist die relative Verz \ddot{o} gerung = \\ aktuelles Verz \ddot{o} gerungsmaß - lokales Mindestverz \ddot{o} gerungsmaß = \\ Gleichung 2 - Gleichung 1 = \\ aktuelles Maß f \ddot{u} r die Pufferverz \ddot{o} gerung - lokale \\ Mindestpufferverz \ddot{o} gerung . \end{array}$
Die relative Verzögerung liefert eine gute Schätzung der aktuellen tatsächlichen Pufferverzögerung.
Daher ist in einigen Ausführungsformen die Paketverarbeitungsschaltung 22 so konfiguriert, dass sie das aktuelle Maß der Pufferverzögerung des Puffers 18 als relative Verzögerung in Abhängigkeit von dem aktuellen berechneten Verzögerungsmaß abzüglich des gefundenen Mindestverzögerungsmaßes schätzt, das dem lokalen Mindestverzögerungsmaß entsprechen kann.
Die Paketverarbeitungsschaltung 22 ist so konfiguriert, dass sie einen Paketverarbeitungs-Parameter in Abhängigkeit von dem geschätzten aktuellen Maß der Pufferverzögerung einstellt (Block 210). In einigen Ausführungsformen ist der Paketverarbeitungs-Parameter 22 ein Übertragungsparameter. In einigen Ausführungsformen ist der Übertragungsparameter eine aktuelle Übertragungsrate, mit der Pakete gesendet werden sollen. Beispielsweise kann die Übertragungsrate in Abhängigkeit von der relativen Verzögerung festgelegt werden.
In einigen Ausführungsformen kann die Paketverarbeitungsschaltung 22 so konfiguriert sein, dass sie eine frühere Übertragungsrate an die aktuelle Übertragungsrate anpasst, und zwar in Abhängigkeit von dem geschätzten aktuellen Maß der Pufferverzögerung. Wenn die relative Verzögerung beispielsweise zunimmt, kann die Übertragungsrate reduziert werden, und wenn die relative Verzögerung abnimmt, kann die Übertragungsrate erhöht werden.
Der Paketverarbeitungsschaltkreis 22 ist so konfiguriert, dass er Pakete in Abhängigkeit von dem eingestellten Paketverarbeitungs-Parameter verarbeitet (Block 212).
In einigen Ausführungsformen ist die paketverarbeitende Schaltung 22 so konfiguriert, dass sie als Reaktion auf den Übertragungsparameter eine Überlastungssteuerung durchführt (Block 214). Der Schritt des Blocks 214 kann beinhalten, dass die Paketverarbeitungsschaltung 22 so konfiguriert ist, dass sie Pakete in Abhängigkeit auf den Übertragungsparameter überträgt (Block 216). In einigen Ausführungsformen ist die Paketverarbeitungsschaltung 22 so konfiguriert, dass sie Pakete in Abhängigkeit von der aktuellen Übertragungsrate an die andere Netzwerkvorrichtung überträgt.
In der Praxis können einige oder alle Funktionen der Paketverarbeitungsschaltung 22 in einer einzigen physischen Komponente kombiniert oder alternativ mit mehreren physischen Komponenten implementiert werden. Bei diesen physischen Komponenten kann es sich um fest verdrahtete oder programmierbare Vorrichtungen oder eine Kombination aus beidem handeln. In einigen Ausführungsformen können zumindest einige der Funktionen der Paketverarbeitungsschaltungen 22 von einem programmierbaren Prozessor unter der Kontrolle einer geeigneten Software ausgeführt werden. Diese Software kann in elektronischer Form auf ein Gerät/eine Vorrichtung heruntergeladen werden, z. B. über ein Netzwerk. Alternativ oder zusätzlich kann die Software in greifbaren, nicht übertragbaren, computerlesbaren Speichermedien, wie optischen, magnetischen oder elektronischen Speichern, gespeichert werden.
Verschiedene Merkmale der Erfindung, die aus Gründen der Übersichtlichkeit im Zusammenhang mit einzelnen Ausführungsformen beschrieben werden, können auch in Kombination in einer einzigen Ausführungsform vorgesehen sein. Umgekehrt können verschiedene Merkmale der Erfindung, die der Kürze halber im Zusammenhang mit einer einzigen Ausführungsform beschrieben werden, auch getrennt oder in jeder geeigneten Unterkombination bereitgestellt werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind als Beispiele angeführt, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf das beschränkt, was hierin besonders gezeigt und beschrieben wurde. Vielmehr umfasst der Umfang der Erfindung sowohl Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen hierin beschriebenen Merkmale als auch Variationen und Modifikationen davon, die dem Fachmann beim Lesen der vorstehenden Beschreibung einfallen würden und die im Stand der Technik nicht offenbart sind.
Es versteht sich von selbst, dass die vorstehend beschriebenen Aspekte und Ausführungsformen nur beispielhaft sind und dass Änderungen im Detail im Rahmen der Ansprüche vorgenommen werden können.
Jede Vorrichtung, Verfahren und Merkmal, das in der Beschreibung und (gegebenenfalls) in den Ansprüchen und Zeichnungen offenbart wird, kann unabhängig oder in jeder geeigneten Kombination bereitgestellt werden.
Die in den Ansprüchen enthaltenen Bezugszahlen dienen nur der Veranschaulichung und haben keine einschränkende Wirkung auf den Umfang der Ansprüche.

Claims

Datenkommunikationsvorrichtung, umfassend: eine Netzwerkschnittstelle zum Empfang erster Pakete über ein Netzwerk von einer anderen Netzwerkvorrichtung über einen Switch, der einen Puffer mit einer variablen Pufferverzögerung enthält; und Paketverarbeitungsschaltung um: in Abhängigkeit von empfangenen ersten Paketen entsprechende Maße für die Verzögerung über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit zu berechnen; Feststellen eines Mindestverzögerungsmaßes über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung in Abhängigkeit von mindestens einigen der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße; Schätzung eines aktuellen Maßes für die Pufferverzögerung des Puffers in Abhängigkeit von dem gefundenen Mindestverzögerungsmaß und einem aktuellen der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße; Einstellen eines Paketverarbeitungs-Parameters in Abhängigkeit von dem geschätzten aktuellen Maß der Pufferverzögerung; und Verarbeitung zweiter Pakete in Abhängigkeit von den eingestellten Paketverarbeitungs-Parametern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ersten Pakete die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit anzeigen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die ersten Pakete Daten enthalten, welche die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit anzeigen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die jeweiligen Umlaufzeiten der ersten Pakete die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit anzeigen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das aktuelle Maß der Pufferverzögerung eine relative Pufferverzögerung zwischen einer aktuellen Pufferverzögerung und einer minimalen Pufferverzögerung des Puffers ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: der Paketverarbeitungs-Parameter ein Übertragungsparameter ist; und die Paketverarbeitungsschaltung so konfiguriert ist, dass sie die zweiten Pakete in Abhängigkeit von dem Übertragungsparameter überträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei: der Übertragungsparameter eine aktuelle Übertragungsrate ist; und die Paketverarbeitungsschaltung so konfiguriert ist, dass sie die zweiten Pakete in Abhängigkeit von der aktuellen Übertragungsrate an die andere Netzwerkvorrichtung überträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Paketverarbeitungsschaltung so konfiguriert ist, dass sie eine vorherige Übertragungsrate an die aktuelle Übertragungsrate in Abhängigkeit auf das geschätzte aktuelle Maß der Pufferverzögerung anpasst.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Paketverarbeitungsschaltung so konfiguriert ist, dass sie in Abhängigkeit auf den Übertragungsparameter eine Überlastungssteuerung durchführt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Paketverarbeitungsschaltung so konfiguriert ist, dass sie das Mindestverzögerungsmaß über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung als ein lokales Mindestverzögerungsmaß in Abhängigkeit auf eine Funktion feststellt, welche die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit beschreibt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Paketverarbeitungsschaltung so konfiguriert ist, dass sie das aktuelle Maß der Pufferverzögerung des Puffers als eine relative Verzögerung in Abhängigkeit auf das aktuelle der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße abzüglich des lokalen Mindestverzögerungsmaßes schätzt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst ferner einen Netzwerkschnittstellen-Controller, der die Netzwerkschnittstelle und die Paketverarbeitungsschaltung umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Paketverarbeitungsschaltung so konfiguriert ist, dass sie die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit in Abhängigkeit auf die jeweiligen Umlaufzeiten über die andere Netzwerkvorrichtung berechnet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Paketverarbeitungsschaltung so konfiguriert ist, dass sie die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit in Abhängigkeit von der Einwegverzögerung zu der anderen Netzwerkvorrichtung berechnet.
Netzwerkverfahren, umfassend: Empfang erster Pakete über ein Netzwerk von einer anderen Netzwerkvorrichtung über einen Switch, der einen mit einer variablen Pufferverzögerung verbundenen Puffer enthält; Berechnung der jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit in Abhängigkeit von den empfangenen ersten Paketen; Feststellen eines minimalen Verzögerungsmaßes über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung in Abhängigkeit von mindestens einigen der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße; Schätzen eines aktuellen Maßes für die Pufferverzögerung des Puffers in Abhängigkeit von dem gefundenen Mindestverzögerungsmaß und einem aktuellen der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße; Einstellen eines Paketverarbeitungs-Parameters in Abhängigkeit auf das geschätzte aktuelle Maß der Pufferverzögerung; und Verarbeitung der zweiten Pakete in Abhängigkeit von den eingestellten Paketverarbeitungs-Parametern.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das aktuelle Maß der Pufferverzögerung eine relative Pufferverzögerung zwischen einer aktuellen Pufferverzögerung und einer minimalen Pufferverzögerung des Puffers ist.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Paketverarbeitungs-Parameter ein Übertragungsparameter ist und die Verarbeitung das Übertragen der zweiten Pakete in Abhängigkeit auf den Übertragungsparameter umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Übertragungsparameter eine aktuelle Übertragungsrate ist, wobei das Übertragen das Übertragen der zweiten Pakete an die andere Netzwerkvorrichtung in Abhängigkeit auf die aktuelle Übertragungsrate umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend die Anpassung einer vorherigen Übertragungsrate an die aktuelle Übertragungsrate in Abhängigkeit auf das geschätzte aktuelle Maß der Pufferverzögerung.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner die Durchführung einer Überlastungssteuerung in Abhängigkeit von dem Übertragungsparameter umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei das Feststellen das Feststellen des Mindestverzögerungsmaßes über das Netzwerk zu der anderen Netzvorrichtung als ein lokales Mindestverzögerungsmaß in Abhängigkeit auf eine Funktion umfasst, die die jeweiligen Verzögerungsmaße über das Netzwerk zu der anderen Netzvorrichtung über die Zeit beschreibt.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Schätzen das Schätzen des aktuellen Maßes der Pufferverzögerung des Puffers als eine relative Verzögerung in Abhängigkeit auf das aktuelle der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße abzüglich des lokalen Mindestverzögerungsmaßes umfasst.
Softwareprodukt, das ein nicht flüchtiges computerlesbares Medium umfasst, in dem Programmbefehle gespeichert sind, wobei die Befehle, wenn sie von einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) gelesen werden, die CPU veranlassen,: In Abhängigkeit der ersten Pakete entsprechende Verzögerungsmaße über ein Netzwerk zu einer anderen Netzwerkvorrichtung über die Zeit berechnen; Feststellen eines Mindestverzögerungsmaßes über das Netzwerk zu der anderen Netzwerkvorrichtung in Abhängigkeit von mindestens einigen der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße; Schätzung eines aktuellen Maßes für die Pufferverzögerung eines Puffers eines Switches in dem Netzwerk in Abhängigkeit vom gefundenen Mindestverzögerungsmaß und einem aktuellen der berechneten jeweiligen Verzögerungsmaße; Einstellen eines Paketverarbeitungs-Parameters in Abhängigkeit von dem geschätzten aktuellen Maß der Pufferverzögerung; und Verarbeitung zweiter Pakete in Abhängigkeit von den eingestellten Paketverarbeitungs-Parametern.