DE112021005053T5

DE112021005053T5 - System und Verfahren für Netzwerkumschaltung mit niedriger Latenz

Info

Publication number: DE112021005053T5
Application number: DE112021005053.2T
Authority: DE
Inventors: Morten Terstrup
Original assignee: Microchip Technology Inc
Current assignee: Microchip Technology Inc
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2021-10-03
Publication date: 2023-07-13
Also published as: TWI788131B; TW202226788A; WO2022132288A1

Abstract

Ein Netzwerk-Switch und zugehöriges Betriebsverfahren zum Aufbau eines Übertragungspfades mit niedriger Latenz durch das Netzwerk, der die Paketwarteschlange und den Scheduler der Switch-Fabric umgeht. Der Netzwerk-Switch überträgt jedes einer Vielzahl von Datenpaketen über die Übertragung mit niedriger Latenz an den identifizierten Ziel-Ingress-Port, wenn das Datenpaket als über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ingress-Port zu übertragen identifiziert ist, und überträgt das Datenpaket über die Paketwarteschlange und den Scheduler an den Ziel-Ingress-Port, wenn das Datenpaket nicht als über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zu den Ziel-Ingress-Ports zu übertragen identifiziert ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht Priorität für die derzeit anhängige vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 63/126.482 , die am 16. Dezember 2020 eingereicht wurde, und die nicht-vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 17/383.755 , die am 23. Juli 2021 eingereicht wurde und die in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin enthalten sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Netzwerk-Switches sind wichtige Elemente einer beliebigen Netzwerkinfrastruktur. Netzwerk-Switches prüfen die an den Ingress-Ports ankommenden Datenpakete, ermitteln den passenden Ausgangsport für das vorgesehene Zielgerät und übermitteln dann das Datenpaket über einen Ausgangsport an das richtige Ziel. Verbesserungen bei der Verarbeitung von Datenpaketen durch Netzwerk-Switches sind wünschenswert, um die Latenzzeit bei der Übermittlung von Datenpaketen an ein oder mehrere Zielgeräte zu verringern.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung, die einen Übertragungspfad mit geringer Latenz über einen Netzwerk-Switch bereitstellt, der für die Übertragung zeitkritischer Datenpakete verwendet werden kann.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In verschiedenen Ausführungsformen werden ein verbesserter Netzwerk-Switch und ein Verfahren zum Betrieb eines Netzwerk-Switches bereitgestellt, wobei eine Übertragung mit niedriger Latenzzeit durch den Netzwerk-Switch für die Übertragung von Datenpaketen eingerichtet wird, die eine Übertragung mit niedriger Latenzzeit erfordern. Der Netzwerk-Switch und das zugehörige Verfahren erfordern keine Kopplung eines unabhängigen, dedizierten Schaltkreises mit dem Netzwerk-Switch, um den Übertragungspfad mit geringer Latenz bereitzustellen. So bietet der beschriebene Netzwerk-Switch sowohl einen Übertragungspfad mit niedriger Latenz für Datenverkehr, der eine Übertragung mit niedriger Latenz erfordert, als auch einen Standard-Übertragungspfad für Datenverkehr, der keine niedrige Latenz erfordert.
In einer ersten Ausführungsform wird ein Verfahren zum Betrieb eines Netzwerk-Switches bereitgestellt. Das Verfahren schließt die Einrichtung eines Übertragungspfades mit niedriger Latenz durch einen Netzwerk-Switch ein, wobei der Netzwerk-Switch eine Vielzahl von Ingress-Ports, eine Vielzahl von Egress-Ports und eine Switch-Fabric umfasst, die eine Paketwarteschlange und einen Scheduler umfasst, über die die Vielzahl von Ingress-Ports mit der Vielzahl von Egress-Ports kommuniziert, und wobei der Übertragungspfad mit niedriger Latenz die Paketwarteschlange und den Scheduler der Switch-Fabric umgeht. Das Verfahren schließt ferner das Empfangen einer Vielzahl von Datenpaketen an einem oder mehreren der Vielzahl von Ingress-Ports ein, das Sammeln eines ersten Teils eines oder mehrerer der Vielzahl von Datenpaketen an einem Sammelmodul und, für jedes Datenpaket des einen oder der mehreren der Vielzahl von Datenpaketen, das Analysieren des ersten Teils des Datenpakets, um einen der Vielzahl von Egress-Ports als einen Ziel-Egress-Port des Datenpakets zu identifizieren und um zu identifizieren, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Egress-Port übertragen werden soll. Das Verfahren schließt außerdem die Übertragung des Datenpakets an den identifizierten Ziel-Ingress-Port über die Übertragung mit niedriger Latenz ein, wenn das Datenpaket als über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ingress-Port zu übertragen identifiziert wird, und die Übertragung des Datenpakets an den Ziel-Ingress-Port als Reaktion auf die Paketwarteschlange und den Scheduler, wenn das Datenpaket nicht als über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ingress-Port zu übertragen identifiziert wird.
Gemäß der Offenlegung schließt jedes Datenpaket des einen oder der mehreren Datenpakete eine Vielzahl von Wörtern ein, jedes der Vielzahl von Wörtern schließt eine Anzahl von Bytes ein, und die Anzahl von Bytes des ersten Teils jedes der Vielzahl von Datenpaketen, die am Sammelmodul gesammelt werden, ist geringer als die Anzahl von Bytes jedes der Vielzahl von Wörtern jedes Datenpakets des einen oder der mehreren der Vielzahl von Datenpaketen.
In einer bestimmten Ausführungsform kann für das Datenpaket ein Flag gesetzt werden, wenn das Datenpaket als über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Egress-Port des Ziels zu übertragen identifiziert wird. Anschließend kann das Datenpaket als Reaktion auf das gesetzte Flag über den Übertragungspfad mit geringer Latenz an den Ziel-Egress-Port übertragen werden.
In einer bestimmten Ausführungsform kann der Netzwerk-Switch ein zeitabhängiger (TS) Netzwerk-Switch sein. In dieser Ausführungsform kann die Analyse des ersten Teils des Datenpakets, um festzustellen, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ingress-Port übertragen werden soll, während eines bestimmten Zeitfensters durchgeführt werden, das vom TS-Netzwerk-Switch bestimmt wird. Darüber hinaus kann der Ziel-Egress-Port so konfiguriert sein, dass er für den Empfang eines oder mehrerer Datenpakete über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz während des festgelegten Zeitfensters verfügbar ist, und das eine oder die mehreren Datenpakete können während des festgelegten Zeitfensters über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz an den Ziel-Egress-Port übertragen werden.
In einer anderen Ausführungsform wird ein Netzwerk-Switch bereitgestellt, der eine Vielzahl von Ingress-Ports, eine Vielzahl von Egress-Ports, eine Switch-Fabric mit einer Paketwarteschlange und einem Scheduler, über die die Vielzahl von Ingress-Ports mit der Vielzahl von Egress-Ports kommuniziert, und einen Übertragungspfad mit geringer Latenz zur Umgehung der Paketwarteschlange und des Schedulers der Switch-Fabric einschließt. In dieser Ausführungsform ist die Switch-Fabric so konfiguriert, dass sie eine Vielzahl von Datenpaketen an einem oder mehreren der Vielzahl von Ingress-Ports empfängt und für jedes der Vielzahl von empfangenen Datenpaketen einen ersten Teil des Datenpakets analysiert, um einen der Vielzahl von Egress-Ports als Ziel-Egress-Port des Datenpakets zu identifizieren und festzustellen, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Egress-Port übertragen werden soll. Die Switch-Fabric ist ferner so konfiguriert, dass sie das Datenpaket über die Übertragung mit niedriger Latenz an den identifizierten Ziel-Egress-Port überträgt, wenn das Datenpaket für die Übertragung über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Egress-Port identifiziert wurde, und dass sie das Datenpaket in Reaktion auf die Paketwarteschlange und den Scheduler an den Ziel-Egress-Port überträgt, wenn das Datenpaket nicht für die Übertragung über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zu den Ziel-Egress-Ports identifiziert wurde.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Switch-Fabric bereitgestellt, die eine Paketwarteschlange und einen Scheduler, über die eine Vielzahl von Ingress-Ports, die mit der Paketwarteschlange und dem Scheduler gekoppelt sind, mit einer Vielzahl von Egress-Ports, die mit der Paketwarteschlange und dem Scheduler gekoppelt sind, kommunizieren, sowie einen Übertragungspfad mit niedriger Latenz zur Umgehung der Paketwarteschlange und des Schedulers einschließt. Die Switch-Fabric schließt ferner ein Sammelmodul zum Sammeln eines ersten Teils eines oder mehrerer einer Vielzahl von Datenpaketen ein, die an einem oder mehreren der Vielzahl von Ingress-Ports empfangen werden, und einen Paketanalysator, um für jedes Datenpaket des einen oder der mehreren der Vielzahl von Datenpaketen den ersten Teil des Datenpakets zu analysieren, um einen der Vielzahl von Egress-Ports als einen Ziel-Egress-Port des Datenpakets zu identifizieren und um zu ermitteln, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Egress-Port übertragen werden soll. In dieser Ausführungsform ist die Switch-Fabric so konfiguriert, dass sie das Datenpaket über die Übertragung mit niedriger Latenz an den identifizierten Ziel-Egress-Port überträgt, wenn das Datenpaket als über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Egress-Port zu übertragen identifiziert wird, und dass sie das Datenpaket als Reaktion auf die Paketwarteschlange und den Scheduler an den Ziel-Egress-Port überträgt, wenn das Datenpaket nicht als über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zu den Ziel-Egress-Ports zu übertragen identifiziert wird.
Dementsprechend werden in verschiedenen Ausführungsformen ein System und ein Verfahren bereitgestellt, um in einem gemeinsamen Netzwerk-Switch sowohl einen Übertragungspfad mit niedriger Latenz für Verkehr, der eine Übertragung mit niedriger Latenz erfordert, als auch einen Standard-Übertragungspfad für Verkehr, der keine niedrige Latenz erfordert, zu ermöglichen.
Figurenliste
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die folgende ausführliche Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verwiesen, in denen:

1 ein Blockdiagramm ist, das einen Netzwerk-Switch mit einem Übertragungspfad mit geringer Latenzzeit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Betrieb eines Netzwerk-Switches mit einem Übertragungspfad mit geringer Latenz gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Setzen eines Flags für ein oder mehrere Datenpakete veranschaulicht, die als über einen Übertragungspfad mit geringer Latenz zu übertragen identifiziert wurden, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Betreiben eines Netzwerk-Switches mit einem Übertragungspfad mit geringer Latenzzeit als Netzwerk-Switch für zeitempfindliche Netzwerke (TS) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es wird nun ausführlich auf verschiedene Ausführungsformen Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Obwohl hierin verschiedene Ausführungsformen erörtert werden, versteht es sich, dass diese nicht einschränkend sein sollen. Vielmehr sollen die dargestellten Ausführungsformen Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abdecken, die innerhalb des Geistes und des Schutzumfangs der durch die verschiedenen durch die beiliegenden Ansprüche definierten Ausführungsformen eingeschlossen sein können. Des Weiteren werden in dieser detaillierten Beschreibung der Erfindung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein umfassendes Verständnis bereitzustellen. Die Ausführungsformen können jedoch auch ohne eines oder mehrere dieser spezifischen Details umgesetzt werden. In anderen Fällen wurden hinlänglich bekannte Verfahren, Abläufe, Komponenten und Schaltungen nicht ausführlich beschrieben, um Gesichtspunkte der beschriebenen Ausführungsformen nicht unnötig zu verunklaren.
Es versteht sich, dass, obwohl die Begriffe „erste/r/s“, „zweite/r/s“, „dritte/r/s“ ohne Einschränkung hierin dazu verwendet werden können, verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden sollten. Diese Begriffe werden nur verwendet, um ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Somit könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt, die nachstehend erörtert werden, auch als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) die gleiche Bedeutung, wie sie von einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, gemeinhin verstanden wird. Ferner versteht es sich, dass Begriffe, wie diejenigen, die in allgemein gebräuchlichen Wörterbüchern definiert sind, so interpretiert werden sollten, dass sie eine Bedeutung aufweisen, die mit ihrer Bedeutung im Kontext des relevanten Gebiets übereinstimmt, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinne interpretiert werden, es sei denn, dass diese hierin ausdrücklich so definiert sind.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Netzwerk-Switch 100, wie z. B. ein Netzwerk-Switch, der Datenpakete von einem oder mehreren Ingress-Ports 105, 110, 115 zu einem oder mehreren Ausgangsports 160, 165, 170 über eine Switch-Fabric 180 vermittelt, dargestellt. Der Netzwerk-Switch 100 kann Teil eines Netzwerks sein, das verschiedene Netzwerkgeräte, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, einen oder mehrere Server, Computer und Sensoren, einschließen kann. Jedes der Netzwerkgeräte kann mit einem oder mehreren der Ingress-Ports und der Ausgangsports verbunden sein, und die Netzwerkgeräte können über den Netzwerk-Switch miteinander verbunden sein oder auf andere Weise paketbasiert miteinander kommunizieren. Obwohl drei Ingress-Ports 105, 110, 115 und drei Egress-Ports 160, 165, 170 dargestellt sind, ist dies in keiner Weise einschränkend gemeint. Die Anzahl der Ingress-Ports muss nicht zwingend gleich der Anzahl der Egress-Ports sein, die Anzahl der Ingress-Ports kann beliebig hoch sein und die Anzahl der Egress-Ports kann beliebig hoch sein.
Der Netzwerk-Switch 100 kann Netzwerkdaten in Form von Datenpaketen empfangen, und der Netzwerk-Switch 100 kann die Datenpakete zwischen den Ingress-Ports 105, 110, 115 und den Egress-Ports 160, 165, 170 über eine Switch-Fabric 180 des Netzwerk-Switch 100 übertragen, um die Kommunikation zwischen den verschiedenen Netzwerkgeräten herzustellen. Die Switch-Fabric 180 stellt einen Kommunikationspfad für die Datenpakete zwischen den Ingress-Ports 105, 110, 115 und den Egress-Ports 160, 165, 170 bereit, so dass jeder der Ingress-Ports 105, 110, 115 mit jedem der Egress-Ports 160, 165, 170 in Verbindung stehen kann.
Der Netzwerk-Switch 100 und die Switch-Fabric 180 können programmierbare Schaltkreise einschließen, um die Funktionen des Netzwerk-Switches 100 und der Switch-Fabric 180 auszuführen.
Latenzzeiten werden durch einen Netzwerk-Switch während des Empfangs von Datenpaketen, der Analyse, der Einreihung in eine Warteschlange, der Planung, der Weiterleitung und der Übertragung der Datenpakete durch die Switch-Fabric 180 verursacht. In verschiedenen Anwendungen, u. a. in der Automobilbranche und in der Industrie, sind Netzwerk-Switches häufig für die Übertragung von sowohl zeitkritischem als auch Best-Effort-Netzwerkverkehr zuständig. In Netzwerken, in denen eine Mischung aus Best-Effort-Verkehr und hochgradig zeitempfindlichem Verkehr in derselben Infrastruktur verschachtelt ist, bietet der offengelegte Netzwerk-Switch 100 eine Vermittlung mit geringer Latenz für zeitempfindlichen Verkehr und reduziert so die Latenz dieses Verkehrs.
In dem Ausführungsbeispiel von 1 schließt die Switch-Fabric 180 des Netzwerk-Switches 100 eine Paketwarteschlange und einen Scheduler 145 ein, der die Übertragung der an den Ingress-Ports 105, 110, 115 empfangenen Pakete über die jeweiligen Ausgangsports 160, 165, 170 plant. Datenpakete, die als Netzwerkverkehr identifiziert wurden und eine bestmögliche Übertragung durch den Netzwerk-Switch 100 erfordern, werden von der Paketwarteschlange und dem Scheduler 145 geplant. Der Netzwerk-Switch 100 schließt zusätzlich über einen Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenz zur Umgehung der Paketwarteschlange und des Schedulers 145 der Switch-Fabric 180 ein. So kann der Übertragungspfad 185 der Switch-Fabric 180 mit niedriger Latenz für die Übertragung von zeitkritischem Verkehr zwischen den Ingress-Ports 105, 110, 115 und den Egress-Ports 160, 165, 170 verwendet werden, während die Paketwarteschlange und der Scheduler 145 für die Planung der Übertragung von Best-Effort-Verkehr verwendet werden können, wie unten im Detail beschrieben.
Zusätzlich zu der Paketwarteschlange und dem Scheduler 145 schließt die Switch-Fabric 180 ein Sammelmodul 120 ein, das mit den Ingress-Ports 105, 110, 115 gekoppelt ist, einen Paketanalysator 125, der zwischen dem Sammelmodul 120 und der Paketwarteschlange und dem Scheduler 145 gekoppelt ist, einen Paketleser 150, der mit einem Ausgang der Paketwarteschlange und dem Scheduler 145 gekoppelt ist, ein Splitter-Modul 155, das mit einem Ausgang des Paketlesers 150 gekoppelt ist, und einen Paketpuffer 135, der zwischen einem Ausgang des Sammelmoduls und dem Paketleser 150 gekoppelt ist. Wie in 1 dargestellt, teilt sich der Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenz das Erfassungsmodul 120, den Paketanalysator 125, den Paketpuffer 135, den Paketleser 150 und das Verteilermodul 155 der Switch-Fabric 180. Wie ebenfalls in 1 gezeigt, schließt der Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenz die Paketwarteschlange und den Scheduler 145 der Switch-Fabric 180 nicht ein.
Das Sammelmodul 120 der Switch-Fabric 180 umfasst eine Schaltung, die so konfiguriert ist, dass sie einen ersten Teil eines oder mehrerer der mehreren Datenpakete sammelt, die von den Ingress-Ports 105, 110, 115 empfangen werden. Darüber hinaus sammelt das Sammelmodul 120 die Daten der empfangenen Datenpakete in einer vorgegebenen Wortbreite entsprechend der Konfiguration der Switch-Fabric 180. Der erste Teil jedes Datenpakets wird so ausgewählt, dass er eine geringere Anzahl von Bytes umfasst als das Datenpaket. Es ist nicht erforderlich, dass der erste Teil aller Datenpakete vom Erfassungsmodul 120 erfasst wird, und in einem Beispiel wird der erste Teil jedes Datenpakets nur eines bestimmten ETYPEs vom Erfassungsmodul 120 erfasst, zusätzlich zur Erfassung der Daten aller empfangenen Datenpakete in der vorgegebenen Wortbreite gemäß der Konfiguration der Switch-Fabric 180. Insbesondere schließt jedes der an den Ingress-Ports 105, 110, 115 empfangenen Datenpakete eine Vielzahl von Wörtern ein, wobei jedes der Vielzahl von Wörtern eine Anzahl von Bytes umfasst und die Anzahl von Bytes des ersten Teils jedes der Vielzahl von Datenpaketen, die am Sammelmodul gesammelt werden, geringer ist als die Anzahl von Bytes jedes der Vielzahl von Wörtern jedes der Vielzahl von Datenpaketen. In einem bestimmten, nicht einschränkenden Beispiel können 64-Byte-Datenpakete parallel von den Ingress-Ports 105, 110, 115 übertragen und im Sammelmodul 120 gesammelt werden. Das Sammelmodul 120 kann dann einen ersten Teil eines oder mehrerer Datenpakete sammeln, der nur 32 Byte des 64-Byte-Datenpakets einschließen kann. So ist das Sammelmodul 120 der Switch-Fabric 180 so konfiguriert, dass es einen kleineren Teil der Bytes des Datenpakets sammelt, was einen schnelleren Zugriff auf den Paketanalysator 125 der Switch-Fabric 180 ermöglicht, unabhängig vom Inhalt der Datenpakete. Bei Paketen, die größer als 64-Byte-Datenpakete sind, kann der erste Teil des Datenpakets auch nur 32 Byte des Datenpakets einschließen.
Der Paketanalysator 125 der Switch-Fabric 180 ist so gekoppelt, dass er den ersten Teil jedes Datenpakets vom Sammelmodul 120 empfängt, und ein Paketpuffer 135 der Switch-Fabric 180 ist mit einem Ausgang des Sammelmoduls 120 gekoppelt und so konfiguriert, dass er die an den Ingress-Ports 105, 115, 115 empfangenen Datenpakete speichert. Der Paketanalysator 125 analysiert den ersten Teil jedes der mehreren Datenpakete, um einen der mehreren Ausgangsports 160, 165, 170 als Ziel-Ausgangsport des Datenpakets zu identifizieren und zu bestimmen, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ausgangsport übertragen werden soll oder ob das Datenpaket über die Switch-Fabric 180 vom Ingress-Port zum Ziel-Ausgangsport übertragen werden soll. Der Paketanalysator 125 schließt eine Pattern-Matching-Tabelle 190 ein, um festzustellen, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenzzeit übertragen werden soll. Im Allgemeinen kann die Pattern-Matching-Tabelle 190 in einem Speichergerät und insbesondere in einem ternären inhaltsadressierbaren Speicher (TCAM) implementiert werden. Zusätzlich zu den oben genannten Funktionen bietet der Paketanalysator 125 weitere Funktionen für den Netzwerk-Switch 100, wie z. B. Dienstgüte- und MAC-Adressfunktionen, die dem Fachmann bekannt sind. So kann der Paketanalysator 125 mehr als den ersten Teil jedes Datenpakets empfangen, um die anderen Funktionen für den Netzwerk-Switch 100 bereitzustellen.
Die Pattern-Matching-Tabelle 190 speichert bekannte Bytemuster für Datenpakete, die als zeitkritisch gelten und daher über den Übertragungspfad 185 mit geringer Latenz übertragen werden sollten. Insbesondere ist der Paketanalysator 125 so konfiguriert, dass er ein oder mehrere Bytes des ersten Teils eines jeden Datenpakets analysiert, um einen Ziel-Egress-Port für das Datenpaket zu identifizieren. Der Paketanalysator 125 gleicht auch das eine oder die mehreren Bytes des ersten Teils jedes Datenpakets mit der Pattern-Matching-Tabelle 190 ab, um festzustellen, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenz übertragen werden sollte. Wenn ein Muster des einen oder der mehreren Bytes des ersten Teils des Datenpakets mit einem in der Pattern-Matching-Tabelle 190 gespeicherten Muster übereinstimmt, wird das Datenpaket als über den Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenz zu übertragen identifiziert. Wenn das Muster des ersten Teils des Datenpakets nicht mit der Pattern-Matching-Tabelle 190 übereinstimmt, wird das Datenpaket über die Paketwarteschlange und den Scheduler 145 und nicht über den Übertragungspfad 185 mit geringer Latenz übertragen.
In einer spezifischen Ausführungsform für ein Beispielprotokoll extrahiert der Paketanalysator 125 mindestens ein Bytemuster, das eine Ziel-MAC-Adresse (DMAC), ein EtherType-Feld (ETYPE) und eine Kennung (ID) aus dem ersten Teil des Datenpakets umfasst. Der Paketanalysator 125 versucht dann, das extrahierte Muster mit einem in der Pattern-Matching-Tabelle 190 gespeicherten Muster abzugleichen. Wird eine Übereinstimmung festgestellt, setzt der Paketanalysator 125 ein Flag für das Datenpaket, das anzeigt, dass das Datenpaket über den Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenzzeit übertragen werden soll.
In einer nicht einschränkenden beispielhaften Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass der Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenz für zeitempfindliche Datenpakete, die durch die Werte identifiziert werden, verwendet werden soll: DMAC=0011222334455, ETYPE=88F6 und die Bytes 16-18 enthalten die 3-Byte-ID=010203. Durch die Programmierung dieser Werte in die Pattern-Matching-Tabelle 190 des Paketanalysators 125 setzt der Paketanalysator 125 bei einer Übereinstimmung zwischen einem empfangenen Datenpaket und der Pattern-Matching-Tabelle 190 ein Flag, das anzeigt, dass das Datenpaket zeitempfindlich ist und über den Übertragungspfad 185 mit geringer Latenz übertragen werden soll.
Der Paketpuffer 135 der Switch-Fabric 180 speichert die Datenpakete, die vom Sammelmodul 120 gesammelt werden, während der erste Teil der Datenpakete vom Paketanalysator 125 analysiert wird. Wenn nach der Analyse des ersten Teils der Datenpakete ein Flag für ein oder mehrere Datenpakete gesetzt wird, wird das Flag über den Bypass-Pfad 175 des Übertragungspfads 185 mit niedriger Latenz an den Paketleser 150 übermittelt. Zusätzlich zur Adresse des Datenpakets im Paketpuffer 135 werden dem Paketleser 150 über den Umgehungspfad 175 des Übertragungspfads 185 mit niedriger Latenzzeit eine Kennung des Ausgangsports mitgeteilt. Es ist nicht erforderlich, dass ein bestimmtes separates Flag gesetzt wird, und in einem Beispiel reagiert der Paketleser 150 auf den Empfang einer Adresse des Datenpakets im Paketpuffer 135 und einer Kennung des Ausgangsports über den Bypass-Pfad 175 anstelle eines bestimmten Flags. Als Reaktion auf den Empfang der Kommunikation über den Bypass-Pfad 175, wie z. B. das Flag oder eine Adresse des Datenpakets im Paketpuffer 135 und eine Kennung des Ausgangsports, am Paketleser 150 beginnt der Paketleser 150 umgehend mit dem Auslesen der jeweiligen Datenpakete aus dem Paketpuffer 135. So werden die Datenpakete als Reaktion auf die Kommunikation über den Bypass-Pfad 175 nicht von der Paketwarteschlange und dem Scheduler 145 für den Paketleser 150 eingeplant, sondern als Reaktion auf die Kommunikation über den Bypass-Pfad 175 des Übertragungspfads 185 mit geringer Latenz sofort von dem Paketleser 150 aus dem Paketpuffer 135 ausgelesen, wodurch jegliche durch die Paketwarteschlange und den Scheduler 145 verursachte Latenz vermieden wird. Der Paketleser 150 stellt dann die aus dem Paketpuffer 135 gelesenen Datenpakete dem Splitter-Modul 150 zur Verfügung. Das Verteilermodul 150 ist so konfiguriert, dass es die Datenpakete an den identifizierten Ziel-Egress-Port der Vielzahl von Egress-Ports 160, 165, 170 für das Datenpaket verteilt, wobei der identifizierte Ziel-Egress-Port vom Paketanalysator 125 bereitgestellt wird. So überträgt der Netzwerk-Switch 100 jedes der Datenpakete an den identifizierten Ziel-Ingress-Port über die Übertragung mit niedriger Latenz 185, wenn das Datenpaket identifiziert wird, um über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz 185 vom Ingress-Port zum Ziel-Ingress-Port übertragen zu werden, und die Switch-Fabric 180 überträgt das Datenpaket an den Ziel-Ingress-Port als Reaktion auf die Planung durch die Paketwarteschlange und den Scheduler 145, wenn das Datenpaket nicht identifiziert wird, um über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz 185 vom Ingress-Port zu den Ziel-Ingress-Ports übertragen zu werden.
Die Paketwarteschlange und der Scheduler 145 der Switch-Fabric 180 arbeiten in ähnlicher Weise wie bekannte Standard-Vermittlungstechniken, bei denen die an den Ingress-Ports 105, 110, 115 empfangenen Datenpakete in einer Round-Robin-Methode oder auf andere Weise verarbeitet werden, wobei nur ein Ingress-Port während jedes Taktzyklus der Switch-Fabric 180 Zugriff auf die Paketwarteschlange und den Scheduler 145 hat. Der Paketpuffer 135 stellt die Datenpakete in eine Warteschlange, und der Paketleser 150 liest die Pakete aus dem Paketpuffer 135 in Übereinstimmung mit der Paketwarteschlange und dem Zeit-Scheduler 145. Wie bereits beschrieben, fügt der Prozess der Warteschlangenbildung und der Round-Robin-Verarbeitung durch die Paketwarteschlange und den Scheduler 145 dem Netzwerk-Switch 100 unerwünschte Latenzzeiten hinzu. Während die zusätzliche Latenzzeit für Best-Effort-Netzwerkverkehr akzeptabel ist, ist sie für zeitkritischen Netzwerkverkehr möglicherweise nicht akzeptabel. Der beschriebene Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenz bietet eine Lösung für die Übertragung von Best-Effort-Netzwerkverkehr und zeitkritischem Netzwerkverkehr in einem gemeinsamen Netzwerk-Switch 100.
Zusätzlich zur Identifizierung von Datenpaketen für die Übertragung über den Übertragungspfad 185 mit geringer Latenzzeit ist die Switch-Fabric 180 so konfiguriert, dass sie nach den Standards für zeitempfindliche Netzwerke (TSN) arbeitet. Die IEEE-Normen für TSN ermöglichen eine deterministische Echtzeit-Kommunikation über Ethernet durch Zeitsynchronisation und Zeitschlitze, die von den Netzwerkgeräten gemeinsam genutzt werden. Durch die Definition von Zeitschlitzen oder Fenstern für die Übertragung von Datenpaketen gewährleistet TSN eine begrenzte maximale Latenzzeit für den geplanten Datenverkehr über den Netzwerk-Switch 100. Wenn alle in einem TSN betriebenen Geräte eine gemeinsame Vorstellung von den Zeitfenstern haben, in denen Übertragungen mit geringer Latenz stattfinden können, trägt der Übertragungspfad 185 mit geringer Latenz in jedem Netzwerk-Switch 100 zu einer niedrigen End-to-End-Übertragungsverzögerung bei. Durch die Implementierung von TSN im Netzwerk-Switch 100 wird garantiert, dass der Ziel-Egress-Port während des vorbestimmten Zeitfensters für den Empfang von Datenpaketen über den Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenz verfügbar ist.
Wenn der Netzwerk-Switch 100 als zeitempfindlicher (TS) Netzwerk-Switch in einem TS-Netzwerk arbeitet, werden die zeitempfindlichen Datenpakete an den mehreren Ingress-Ports 105, 110, 115 während eines bestimmten Zeitfensters empfangen, der Ziel-Ingress-Port wird von der Paketwarteschlange und dem Scheduler 145 so konfiguriert, dass er während des bestimmten Zeitfensters verfügbar ist, und die zeitempfindlichen Datenpakete werden während des bestimmten Zeitfensters über den Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenz übertragen.
In einem nicht einschränkenden Beispiel für den Betrieb des Netzwerk-Switch 100 in einer TSN-Umgebung kann ein Zyklus mit einer Dauer von einer Sekunde in Zeitfenster aufgeteilt werden. Die Ingress-Ports 105, 110, 115, die Ausgangsports 160, 165, 170 und der Netzwerk-Switch 100 kennen alle diese Zeitfenster und sind auf ein gemeinsames Taktsignal abgestimmt. In diesem Beispiel kann ein erstes Zeitfenster zwischen 0 ms und 850 ms in jedem Zyklus für die Übertragung von Best-Effort-Verkehr in Reaktion auf die Planung durch die Paketwarteschlange und den Scheduler 145 der Switch-Fabric 180 verwendet werden. Ein zweites Zeitfenster zwischen 850 ms und 860 ms in jedem Zyklus kann für die Übertragung zeitempfindlicher Datenpakete über den Übertragungspfad 185 mit geringer Latenz zu einem für zeitempfindliche Datenpakete identifizierten Ziel-Egress-Port reserviert werden. Während dieses zweiten Zeitfensters wird der Best-Effort-Verkehr zu diesem identifizierten Ziel-Egress-Port blockiert. Ein drittes Zeitfenster zwischen 860ms und 1000ms kann dann wieder für die Übertragung von Best-Effort-Verkehr genutzt werden. Im Netzwerk-Switch 100 können mehrere solcher Ziel-Egress-Ports für zeitkritische Datenpakete identifiziert werden.
So kann der Netzwerk-Switch 100 durch das von TSN bereitgestellte gemeinsame Netzwerk-Zeitverständnis sicherstellen, dass Datenpakete, die eine Übertragung mit geringer Latenz erfordern, nur in dem Zeitfenster von 850 ms bis 860 ms empfangen werden. Während dieser Zeit kann der Netzwerk-Switch 180 sicherstellen, dass der identifizierte Ziel-Egress-Port für zeitkritische Datenpakete während der Zeit verfügbar ist, in der der Übertragungspfad 185 mit geringer Latenz zur Übertragung der zeitkritischen Datenpakete benötigt wird.
Unter Bezugnahme auf 2 wird ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens 200 für den Betrieb des Netzwerk-Switch 100 mit dem Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenzzeit bereitgestellt.
Bei 205 schließt das Verfahren die Einrichtung eines Übertragungspfades mit niedriger Latenz durch einen Netzwerk-Switch ein, wobei der Netzwerk-Switch eine Vielzahl von Ingress-Ports, eine Vielzahl von Egress-Ports und eine Switch-Fabric umfasst, die eine Paketwarteschlange und einen Scheduler umfasst, über die die Vielzahl von Ingress-Ports mit der Vielzahl von Egress-Ports kommuniziert, und wobei der Übertragungspfad mit niedriger Latenz die Paketwarteschlange und den Scheduler der Switch-Fabric umgeht. Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Übertragungspfad mit niedriger Latenz 185 durch den Netzwerk-Switch 100 eingerichtet, der eine Vielzahl von Ingress-Ports 105, 110, 115, eine Vielzahl von Ausgangsports 160, 165, 170 und eine Switch-Fabric 180 umfasst. Die Switch-Fabric 180 umfasst eine Paketwarteschlange und einen Scheduler 145, über die die mehreren Ingress-Ports 105, 110, 115 mit den mehreren Ausgangsports 160, 165, 170 kommunizieren, und der Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenz umgeht die Paketwarteschlange und den Scheduler 145 der Switch-Fabric 180.
Bei 210 wird das Verfahren fortgesetzt durch den Empfang einer Vielzahl von Datenpaketen an einem oder mehreren der Vielzahl von Ingress-Ports und bei 215 durch das Sammeln eines ersten Teils von einem oder mehreren der Vielzahl von Datenpaketen an einem Sammelmodul. Wie in 1 dargestellt, werden Datenpakete, die an einem oder mehreren der mehreren Ingress-Ports 105, 110, 115 empfangen werden, einem Sammelmodul 120 zugeführt, und das Sammelmodul 120 ist so konfiguriert, dass es einen ersten Teil eines oder mehrerer der mehreren Datenpakete sammelt. In einigen Beispielen wird ein erster Teil von nur einigen der mehreren Datenpakete als Reaktion auf eine ETYPE-Bezeichnung gesammelt.
Bei 220 wird das Verfahren fortgesetzt, indem für jedes Datenpaket aus der Vielzahl von Datenpaketen der erste Teil der Vielzahl von Datenpaketen analysiert wird, um einen aus der Vielzahl von Egress-Ports als Ziel-Egress-Port des Datenpakets zu identifizieren und festzustellen, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Egress-Port übertragen werden soll. Wie in 1 dargestellt, wird ein Paketanalysator 125 mit einer Pattern-Matching-Tabelle 190 verwendet, um den ersten Teil der Datenpakete zu analysieren, um einen der mehreren Ausgangsports als Ziel-Ausgangsport des Datenpakets zu identifizieren und um festzustellen, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ausgangsport übertragen werden soll.
Das Verfahren endet bei 225 mit der Übertragung des Datenpakets an den identifizierten Ziel-Egress-Port über die Übertragung mit niedriger Latenz, wenn das Datenpaket identifiziert wird, um über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Egress-Port übertragen zu werden, und mit der Übertragung des Datenpakets an den Ziel-Egress-Port als Reaktion auf die Paketwarteschlange und den Scheduler, wenn das Datenpaket nicht identifiziert wird, um über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zu den Ziel-Egress-Ports übertragen zu werden. Mit Bezug auf 1 werden die Datenpakete, die vom Paketanalysator 125 zur Übertragung über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz identifiziert wurden, über den Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenz an den Ziel-Egress-Port des Datenpakets übertragen. Alternativ werden die Datenpakete, die nicht für die Übertragung über den Übertragungspfad 185 mit geringer Latenz identifiziert wurden, in Abhängigkeit von der Planung durch die Paketwarteschlange und den Scheduler 145 an den Ziel-Egress-Port übertragen.
3 ist ein Flussdiagramm 300, das ein Beispielverfahren zum Setzen eines Flags für ein oder mehrere Datenpakete zeigt, die über einen Übertragungspfad mit geringer Latenz übertragen werden sollen.
Bei 305 beginnt das Verfahren mit dem Setzen eines Flags, wenn das Datenpaket als über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Egress-Port des Ziels zu übertragen identifiziert wird. Unter Bezugnahme auf 1 wird der Paketanalysator 125 in Kombination mit der Pattern-Matching-Tabelle 190 verwendet, um festzustellen, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad 185 mit geringer Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ingress-Port übertragen werden soll, wie vom Paketanalysator 125 bestimmt.
Das Verfahren endet bei 310, indem das Datenpaket als Reaktion auf das gesetzte Flag über den Übertragungspfad mit geringer Latenz an den Ziel-Egress-Port übertragen wird. Unter Bezugnahme auf 1 stellt der Paketanalysator 125 dem Paketleser 150 das Flag zur Verfügung, und der Paketleser 150 liest die Datenpakete aus dem Paketpuffer 135 als Reaktion auf das gesetzte Flag, wodurch das Datenpaket über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz an den Ziel-Egress-Port übertragen wird.
4 ist ein Flussdiagramm 400, das ein beispielhaftes Verfahren für den Betrieb eines Netzwerk-Switches mit einem Übertragungspfad mit niedriger Latenz als zeitempfindlicher Netzwerk-Switch (TS) darstellt.
Bei 405 beginnt das Verfahren mit der Identifizierung eines bestimmten Zeitfensters für die Übertragung von Datenpaketen über den Übertragungspfad mit geringer Latenz eines zeitempfindlichen (TS) Netzwerk-Switches. Der in 1 gezeigte Netzwerk-Switch 100 kann ein TS-Netzwerk-Switch mit einem Übertragungspfad mit niedriger Latenz 185 sein, und das festgelegte Zeitfenster für die Übertragung von Datenpaketen über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz 185 kann von der Switch-Fabric 180 des Netzwerk-Switch 100 identifiziert werden.
Bei 410 wird das Verfahren fortgesetzt, indem der Ziel-Egress-Port so konfiguriert wird, dass er für den Empfang eines oder mehrerer Datenpakete über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz während des angegebenen Zeitfensters verfügbar ist. Unter Bezugnahme auf 1 kann einer oder mehrere der Ausgangsports 160, 165, 170 als Ziel-Ausgangsport konfiguriert werden, um für den Empfang eines oder mehrerer Datenpakete über den Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenz während des vom TS-Netzwerk-Switch 100 identifizierten spezifizierten Zeitfensters verfügbar zu sein.
Das Verfahren wird bei 415 fortgesetzt, indem während des spezifizierten Zeitfensters ein erster Teil eines oder mehrerer der mehreren Datenpakete analysiert wird, um festzustellen, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Egress-Port übertragen werden soll. Der Paketanalysator 125 und die Pattern-Matching-Tabelle 190 von 1 sind so konfiguriert, dass sie einen ersten Teil eines oder mehrerer der mehreren Datenpakete analysieren, die während des angegebenen Zeitfensters empfangen wurden, um festzustellen, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad 185 mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ingress-Port übertragen werden soll.
Das Verfahren wird bei 420 abgeschlossen, indem das Datenpaket über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz während des festgelegten Zeitfensters an den Ziel-Ingress-Port übertragen wird, wenn als Ergebnis der Analysen von 415 festgestellt wird, dass das Datenpaket über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz 185 vom Ingress-Port zum Ziel-Ingress-Port übertragen werden soll. Wenn als Ergebnis der Analysen von 415 nicht festgestellt wird, dass das Datenpaket über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ingress-Port übertragen werden soll, wird das Datenpaket über die Switch-Fabric übertragen. Wie in 1 dargestellt, wird der Übertragungspfad mit niedriger Latenz 185 zur Übertragung der Datenpakete verwendet, die während des festgelegten Zeitfensters über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz übertragen werden sollen, und die Switch-Fabric 180 wird zur Übertragung der Datenpakete verwendet, die während des festgelegten Zeitfensters nicht über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz übertragen werden sollen.
In verschiedenen Ausführungsformen bietet der offengelegte Netzwerk-Switch 100 festere und latenzärmere Switching-Funktionen als herkömmliche Lösungen. Die Übertragung mit niedriger Latenz 185 ist in einem integrierten Schaltkreis (IC) implementiert, der den Netzwerk-Switch 100 umfasst, und nicht in einem dedizierten externen Fast-Path-Baustein (wie einem Fast-Path-FPGA), der in einem separaten IC-Baustein implementiert ist, wobei zeitempfindliche Pakete nicht an den Ingress-Ports des Netzwerk-Switches empfangen werden. So fügt das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung einen Übertragungspfad mit niedriger Latenz 185 zu einer bestehenden Switch-Fabric 180 hinzu. Der Netzwerk-Switch 100 kann in jeder Netzwerkanwendung implementiert werden, ist jedoch am besten geeignet, wenn TSN-Funktionen den Netzwerkverkehr steuern.
In einer Ausführungsform kann der Netzwerk-Switch in einem integrierten Schaltkreis als einzelner Halbleiterchip implementiert werden, wobei der Ingress-Port, die mehreren Egress-Ports, die Switch-Fabric, die Paketwarteschlange und der Scheduler sowie der Übertragungspfad mit niedriger Latenz vollständig auf dem einzelnen Halbleiterchip untergebracht sind
In verschiedenen Ausführungsformen können Abschnitte des Systems der vorliegenden Erfindung in einem feldprogrammierbaren Gate-Array (FPGA) oder in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) implementiert sein. Wie der Fachmann erkennt, können verschiedene Funktionen von Schaltungselementen auch als Verarbeitungsschritte in einem Softwareprogramm implementiert sein. Eine solche Software kann zum Beispiel in einem Digitalsignalprozessor, einem Netzwerkprozessor, einem Mikrocontroller oder einem Universalcomputer eingesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 63/126482 [0001]
US 17/383755 [0001]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Netzwerk-Switches, wobei das Verfahren umfasst: Einrichten eines Übertragungspfades mit niedriger Latenz durch einen Netzwerk-Switch, wobei der Netzwerk-Switch eine Vielzahl von Ingress-Ports, eine Vielzahl von Ausgangs-Ports und eine Switch-Fabric umfasst, die eine Paketwarteschlange und einen Scheduler umfasst, über die die Vielzahl von Ingress-Ports mit der Vielzahl von Ausgangs-Ports kommuniziert, und wobei der Übertragungspfad mit niedriger Latenz die Paketwarteschlange und den Scheduler der Switch-Fabric umgeht; Empfangen einer Vielzahl von Datenpaketen an einem oder mehreren der Vielzahl von Ingress-Ports; Sammeln eines ersten Teils eines oder mehrerer der Vielzahl von Datenpaketen in einem Sammelmodul; für jedes Datenpaket des einen oder der mehreren Datenpakete, Analysieren des ersten Teils des Datenpakets, um einen der mehreren Ausgangsports als einen Ziel-Ausgangsport des Datenpakets zu identifizieren und um zu identifizieren, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ausgangsport übertragen werden soll; und Übertragen des Datenpakets an den identifizierten Ziel-Ingress-Port über die Übertragung mit niedriger Latenz, wenn das Datenpaket identifiziert wird, um über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ingress-Port übertragen zu werden, und Übertragen des Datenpakets an den Ziel-Ingress-Port als Reaktion auf die Paketwarteschlange und den Planer, wenn das Datenpaket nicht identifiziert wird, um über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zu den Ziel-Ingress-Ports übertragen zu werden.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Setzen eines Flags umfasst, wenn das Datenpaket als über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ingress-Port zu übertragen identifiziert wird, wobei das Datenpaket als Reaktion auf das gesetzte Flag über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz zum Ziel-Ingress-Port übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Netzwerk-Switch ein zeitempfindlicher Netzwerk-Switch ist und wobei das Datenpaket während eines bestimmten Zeitfensters über den Übertragungspfad mit geringer Latenz an den Ziel-Egress-Port übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Netzwerk-Switch ein zeitempfindlicher Netzwerk-Switch ist und wobei das Analysieren des ersten Teils des Datenpakets, um zu identifizieren, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ausgangs-Port übertragen werden soll, während eines spezifizierten Zeitfensters durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, das ferner das Konfigurieren des Ziel-Egress-Ports so umfasst, dass er während des spezifizierten Zeitfensters für den Empfang eines oder mehrerer Datenpakete über den Übertragungspfad mit geringer Latenz zur Verfügung steht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehreren Datenpakete parallel an dem einen oder den mehreren Ingress-Ports empfangen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Analysieren des ersten Teils des Datenpakets zum Identifizieren, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ingress-Port übertragen werden soll, den Abgleich des ersten Teils des Datenpakets mit einer Pattern-Matching-Tabelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Pattern-Matching-Tabelle ein ternärer inhaltsadressierbarer Speicher ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Speichern des Datenpakets in einem Paketpuffer des Übertragungspfades mit niedriger Latenzzeit vor der Übertragung des Datenpakets an den Ziel-Egress-Port über den Übertragungspfad mit niedriger Latenzzeit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jedes Datenpaket der Vielzahl von Datenpaketen eine Vielzahl von Wörtern umfasst, jedes der Vielzahl von Wörtern eine Anzahl von Bytes umfasst und die Anzahl von Bytes des ersten Teils jedes Datenpakets des einen oder mehrerer der Vielzahl von Datenpaketen, die am Sammelmodul gesammelt werden, geringer ist als die Anzahl von Bytes jedes der Vielzahl von Wörtern jedes Datenpakets des einen oder mehrerer der Vielzahl von Datenpaketen.
Netzwerk-Switch, umfassend: eine Vielzahl von Ingress-Ports; eine Vielzahl von Ausgangsports; eine Switch-Fabric mit einer Paketwarteschlange und einem Scheduler, über die die mehreren Ingress-Ports mit den mehreren Ausgangsports kommunizieren; und einen Übertragungspfad mit geringer Latenz zur Umgehung der Paketwarteschlange und des Schedulers der Switch-Fabric, wobei die Switch-Fabric so konfiguriert ist, um: eine Vielzahl von Datenpaketen an einem oder mehreren der Vielzahl von Ingress-Ports empfangen; für jedes Datenpaket von einem oder mehreren der Vielzahl von Datenpaketen einen ersten Teil des Datenpakets zu analysieren, um einen der Vielzahl von Egress-Ports als einen Ziel-Egress-Port des Datenpakets zu identifizieren und um zu identifizieren, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Egress-Port übertragen werden soll; und Übertragen des Datenpakets an den identifizierten Ziel-Ingress-Port über die Übertragung mit niedriger Latenz, wenn das Datenpaket identifiziert wird, um über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ingress-Port übertragen zu werden, und Übertragen des Datenpakets an den Ziel-Ingress-Port als Reaktion auf die Paketwarteschlange und den Scheduler, wenn das Datenpaket nicht identifiziert wird, um über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zu den Ziel-Ingress-Ports übertragen zu werden.
Netzwerk-Switch nach Anspruch 11, wobei der Netzwerk-Switch ein Sammelmodul zum Sammeln des ersten Teils jedes Datenpakets von einem oder mehreren der mehreren Datenpakete und einen Paketanalysator zum Analysieren des ersten Teils des Datenpakets umfasst.
Netzwerk-Switch nach Anspruch 11, wobei der Netzwerk-Switch ein zeitempfindlicher Netzwerk-Switch ist und wobei das Datenpaket während eines bestimmten Zeitfensters über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz an den Ziel-Egress-Port übertragen wird.
Netzwerk-Switch nach Anspruch 11, wobei der Netzwerk-Switch ein zeitempfindlicher Netzwerk-Switch ist, und wobei die Switch-Fabric so konfiguriert ist, dass sie den ersten Teil des Datenpakets analysiert, um einen der mehreren Ausgangs-Ports als den Ziel-Ausgangs-Port des Datenpakets zu identifizieren und festzustellen, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ausgangs-Port während eines bestimmten Zeitfensters übertragen werden soll.
Netzwerk-Switch nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Switch-Fabric ferner so konfiguriert ist, dass sie den Ziel-Egress-Port so konfiguriert, dass er während des spezifizierten Zeitfensters für den Empfang eines oder mehrerer Datenpakete über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz verfügbar ist.
Netzwerk-Switch nach Anspruch 12, wobei der Paketanalysator eine Pattern-Matching-Tabelle umfasst, wobei der Paketanalysator so konfiguriert ist, dass er den ersten Teil des Datenpakets mit der Pattern-Matching-Tabelle abgleicht, um festzustellen, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Egress-Port übertragen werden soll.
Netzwerk-Switch nach Anspruch 16, wobei die Pattern-Matching-Tabelle ein ternärer inhaltsadressierbarer Speicher ist.
Netzwerk-Switch nach Anspruch 11, wobei der Übertragungspfad mit niedriger Latenzzeit einen Paketpuffer umfasst, der so konfiguriert ist, dass er das Datenpaket vor der Übertragung des Datenpakets über den Übertragungspfad mit niedriger Latenzzeit an den Ziel-Egress-Port speichert.
Netzwerk-Switch nach Anspruch 11, wobei jedes Datenpaket der Vielzahl von Datenpaketen eine Vielzahl von Wörtern umfasst, jedes der Vielzahl von Wörtern eine Anzahl von Bytes umfasst und die Anzahl von Bytes des ersten Teils jedes der einen oder mehreren der Vielzahl von Datenpaketen, die am Sammelmodul gesammelt werden, geringer ist als die Anzahl von Bytes jedes der Vielzahl von Wörtern jedes Datenpakets der einen oder mehreren der Vielzahl von Datenpaketen.
Switch-Fabric, umfassend: eine Paketwarteschlange und einen Scheduler, über die eine Vielzahl von Ingress-Ports, die mit der Paketwarteschlange und dem Scheduler kommunizieren, mit einer Vielzahl von Egress-Ports kommunizieren, die mit der Paketwarteschlange und dem Scheduler kommunizieren; einen Übertragungspfad mit geringer Latenz, der die Paketwarteschlange und den Scheduler umgeht; ein Sammelmodul zum Sammeln eines ersten Teils eines oder mehrerer einer Vielzahl von Datenpaketen, die an einem oder mehreren der Vielzahl von Ingress-Ports empfangen wurden; einen Paketanalysator, um für jedes Datenpaket des einen oder der mehreren der Vielzahl von Datenpaketen den ersten Teil des Datenpakets zu analysieren, um einen der Vielzahl von Ausgangsports als einen Ziel-Ausgangsport des Datenpakets zu identifizieren und um zu identifizieren, ob das Datenpaket über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ausgangsport übertragen werden soll; und die Switch-Fabric, die ferner so konfiguriert ist, dass sie das Datenpaket über die Übertragung mit niedriger Latenz an den identifizierten Ziel-Egress-Port überträgt, wenn das Datenpaket für die Übertragung über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Egress-Port identifiziert wurde, und dass sie das Datenpaket in Reaktion auf die Paketwarteschlange und den Scheduler an den Ziel-Egress-Port überträgt, wenn das Datenpaket nicht für die Übertragung über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zu den Ziel-Egress-Ports identifiziert wurde.
Switch-Fabric nach Anspruch 20, wobei die Switch-Fabric eine Switch-Fabric eines zeitempfindlichen Netzwerk-Switches ist und wobei die Switch-Fabric so konfiguriert ist, dass sie das Datenpaket über den Übertragungspfad mit geringer Latenz während eines bestimmten Zeitfensters an den Ziel-Egress-Port überträgt.
Switch-Fabric nach Anspruch 20, wobei die Switch-Fabric eine Switch-Fabric eines zeitempfindlichen Netzwerk-Switches ist und wobei die Switch-Fabric ferner so konfiguriert ist, dass sie den ersten Teil des Datenpakets analysiert, um festzustellen, ob das Datenpaket während eines bestimmten Zeitfensters über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz vom Ingress-Port zum Ziel-Ausgangs-Port übertragen werden soll.
Switch-Fabric nach Anspruch 22 oder Anspruch 23, wobei die Switch-Fabric eine Switch-Fabric eines zeitempfindlichen Netzwerk-Switches ist und wobei die Switch-Fabric ferner den Ziel-Egress-Port so konfiguriert, dass er verfügbar ist, um während des spezifizierten Zeitfensters ein oder mehrere Datenpakete über den Übertragungspfad mit niedriger Latenz zu empfangen.