JP2005328292A - ネットワーク機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＳＤＲＡＭなどの制御のオーバーヘッドが大きくバースト読み出し／書き込みモードを有する大容量メモリをフレームの一時格納用に備えるネットワーク機器において、短いフレームを処理するときのオーバーヘッドを低減する。
【解決手段】 クラスバッファ１２₁−１２_nに格納されたフレームをフレーム長加算カウンタ３２を用いて結合長を確認しつつフレーム結合処理部３４において所定長を限度として結合した後、ＳＤＲＡＭ２０へ格納する。ＳＤＲＡＭ２０から読み出された結合フレームをフレーム分離処理部３８において個々のフレームに分離した後、送信する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、受信したフレームを一時的に格納するための、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic RAM），ＤＤＲ（Double Data Rate）−ＳＤＲＡＭ，ＱＤＲ（Quad Data Rate）−ＳＤＲＡＭ，ＦＣＲＡＭ（Fast Cycle RAM）などの、１回のアドレス指定で複数のアドレスへの読み書きが可能なメモリを有するネットワーク機器に関する。

図１に本発明の対象となるネットワーク機器の従来技術の一例を示す。図１に示したネットワーク機器は、多数のホストから到来するフレームを各フレームに付された優先度に従って処理（例えばルーティング）するもので、流量のゆらぎを吸収するために大容量のメモリを備えている。なお、フレームの宛先アドレスまたは発信元アドレスそのものを優先度として扱うことによって、フレームの宛先またはフレームの発信元に応じた優先度で制御が行なわれる場合もある。

図１において、受信したフレームは、優先順確認部１０においてフレームの正常性の確認及び優先順位（ＱＯＳクラス）を識別し、対応するクラスのクラスバッファ部１２₁−１２_nに格納される。その後、書き込み優先制御部１４およびＳＤＲＡＭコントローラ１６の書き込み制御部１８の制御により、ＳＤＲＡＭ２０への書き込みが可能なタイミングで優先順位の高いクラスに蓄積されているフレームを１フレーム毎に読み出しつつＳＤＲＡＭ内の対応するクラスの領域への書き込みを行い、かつ読み出し時にも、読み出し優先制御部２２およびＳＤＲＡＭコントローラ１６の読み出し制御部２４の制御により、優先順位の高いクラスの領域に書かれたフレームから読み出す事でＱＯＳ制御を実現している。

この種の機器では、フレームを格納するメモリ２０として、ネットワーク流量のゆらぎを吸収するため等の理由から大容量のメモリが必要であり、そのためビット単価の安いＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭ，ＱＤＲ−ＳＤＲＡＭを含む）などが使用される。ＳＤＲＡＭなどのＤＲＡＭ（Dynamic RAM）では、行アドレスと列アドレスの指定（ＳＤＲＡＭ制御）のために例えば数クロックのオーバーヘッドを要するので、アドレス指定後にそのアドレスから始まるメモリ領域にアドレス指定なしで連続して複数のデータの読み出しまたは書き込みを行なうバースト読み出しまたはバースト書き込みのモードが用意されている。

しかしながら図１の従来技術の場合、バースト読み出し／書き込みのモードを使用したとしても、フレーム長の短いフレームの割合が大きい場合は１フレーム毎のＳＤＲＡＭ制御用のオーバーヘッドの割合が増加する。例えば６４バイトのフレームの場合、１フレームごとにフレームデータの読み出し／書き込みに要する１６クロックに先だって数クロックのオーバーヘッドが必要となる。短いフレームの割合が大きい場合にはこれが帯域に影響を与える事となり、帯域の有効活用のネックとなっていた。

特開２００２−１９９０２９号公報 特開平９−４４３９６号公報 特開平１０−１３５９６８号公報 特開平１１−３１７０７２号公報

そこで本発明は、ＳＤＲＡＭなどの大容量のメモリを使用した装置において、フレーム長の短いフレームの書き込み／読み出し時のＳＤＲＡＭ制御用のオーバーヘッドを削減し、帯域の有効活用を可能とする事を目的とする。

本発明のネットワーク機器は、入力した複数のフレームを、フレーム長の合計が所定の上限を超えない範囲で１つの結合フレームに結合するフレーム結合処理部と、１回のアドレス指定で複数のアドレスへの読み書きが可能なメモリであって、フレーム結合処理部が結合した結合フレームを格納する大容量メモリと、大容量メモリから読み出された結合フレームを個々のフレームに分離するフレーム分離処理部とを具備することを特徴とする。

図２は本発明の第１の実施形態に係るネットワーク機器の構成を示す。

説明を簡単にするため、ＳＤＲＡＭ２０としてはプリチャージ動作（リフレッシュ動作）の必要のないＳＤＲＡＭが使用されるか、または、プリチャージ動作が必要なＳＤＲＡＭであってもそのプリチャージ動作の説明を省略するものとする。またＳＤＲＡＭは１回のバースト読み出し／書き込みで例えば２０４８バイトまでの読み出し／書き込みが可能であるものとする。また、フレーム処理の優先順位はクラス０＞クラス１＞・・・・・＞クラスｎであり、最大フレーム長が１５３６バイト、最小フレームが６４バイトのシステムとする。

クラスバッファ部１２₁−１２_nおよび送信バッファ２６はいずれも図３の構成を有している。クラスバッファ部１２₁−１２_nの場合、制御メモリ（ＦＩＦＯ）２６に対して情報メモリ読み出し信号を与えることによりクラスバッファ部１２₁−１２_nのメモリ２８にフレームが到着したか否か（empty情報）、フレームが到着している場合そのフレーム長などの情報が読み出される。読み出し制御部３０にパケットメモリ読み出し信号を与えることにより、メモリ２８内のフレームが読み出される。なお、メモリ２８は小容量であるので、ＳＲＡＭ（Static RAM）などの、１クロック内でアドレス指定とデータの読み出し／書き込みができる、すなわちオーバーヘッドのないメモリが使用される。

図２に戻って、書き込み優先制御部１４はクラスバッファ部１２₁−１２_nへ情報メモリ読み出し信号を与えてｅｍｐｔｙ情報を読み出すことによって、クラス毎にフレーム蓄積の有無の判断を行い、フレームの蓄積された優先順位の高いクラスのフレームからＳＤＲＡＭ内の対応するクラスの領域への書き込みを行う。その際に、そのクラスに複数のフレームが蓄積されている場合は、フレーム長加算カウンタ部３２に付加情報（後述）を含めたフレーム長の加算を指令して２０４８バイトを超えない範囲の監視を行いながらフレーム結合処理部３４にフレームを結合させＳＤＲＡＭに書き込みを行う。

また、ＳＤＲＡＭ２０の読み出し側でも優先順位の高いクラスの領域から読み出しを行う事で優先処理を実現する。優先順位の低いフレームはＳＤＲＡＭ内に蓄積されていく為、規定時間を越えたフレームはエージング処理を行う。その際には結合フレームの各フレームの先頭のみの読み出しで判断し、削除対象のフレームだった場合は結合フレーム内の次のフレームの先頭までアドレスを飛ばす処理を行う。詳細には、例えば、フレーム結合時にエージング用タイマ３６の値をフレームに付し、エージング用タイマの現在値との差が規定値以上であるフレームを削除対象とする。

図４に結合フレームの構成の一例を示す。ハッチングが施された領域が結合前のフレームのデータを示し、それ以外の部分がフレームの結合の際に追加される付加情報である。付加情報は、それ以降にフレームデータが存在することを“１”で示すフラグ３８と、フレーム長４０と優先度を示すＱＯＳ情報４２と、エージング用タイマの値４４を含んでいる。図４に示した例では、最小フレーム６４バイトを最大３１フレームまで結合することができる。

優先度の高い順にＳＤＲＡＭ２０から読み出された結合フレームはフレーム分離処理部３８において個々のフレームに分離され、送信バッファ２６を経て出力される。

図５に本発明の第２の実施形態に係るネットワーク機器の構成を示す。第１の実施形態においてはフレームを結合する際に同一優先度クラスに属するフレームのみを結合してＳＤＲＡＭ２０に優先度クラス毎に格納していたが、本実施形態ではＳＤＲＡＭ２０には優先度クラスの区切りはなく、同一優先度クラスに属するフレームのみを結合するという制限なしで優先順位の高いフレームから順にフレームを結合する。そして、読み出し側に追加された流量監視部４０において、フレーム分離処理後のフレームについて、一定時間に送信されるフレームの数をクラス毎にカウントすることによってクラス毎に流量を算出し、予め定めた流量を超えている優先度クラスのフレームについてはＳＤＲＡＭ２０からの読み出し時に結合フレーム内で読み飛ばすことにより廃棄する。図示されているように、第１の実施形態におけるエージング処理も併用することができる。

図６は本発明の第３の実施形態に係るネットワーク機器の構成を示す。第２の実施形態では予め定めた流量を超えているフレームについて読み飛ばすことにより廃棄していたが、本実施形態では廃棄せずにＳＤＲＡＭ２０に残し、そのアドレスを空きアドレス管理部４２において管理する。そして、流量監視部４０において測定される流量が規定流量よりも低下して読み出しが可能になったら、空きアドレス管理部４２に格納されている情報に基いて古い順に読み出す。図示されているように、エージング処理の併用も同様に可能である。

従来のネットワーク機器の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るネットワーク機器のブロック図である。 図２のクラスバッファおよび送信バッファの詳細構成を示すブロック図である。 結合フレームの構成の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るネットワーク機器のブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係るネットワーク機器のブロック図である。

Claims (5)

1. 入力した複数のフレームを、フレーム長の合計が所定の上限を超えない範囲で１つの結合フレームに結合するフレーム結合処理部と、
   １回のアドレス指定で複数のアドレスへの読み書きが可能なメモリであって、フレーム結合処理部が結合した結合フレームを格納する大容量メモリと、
   大容量メモリから読み出された結合フレームを個々のフレームに分離するフレーム分離処理部とを具備するネットワーク機器。
2. エージング用タイマをさらに具備し、
   前記フレーム結合処理部は、結合するフレームの各々に該エージング用タイマの現在値を付し、
   付されたエージング用タイマの値とエージング用タイマの現在値との差が所定値以上となったフレームが廃棄される請求項１記載のネットワーク機器。
3. 前記フレーム結合処理部は、与えられた優先度が同じである複数のフレームを結合する請求項１または２記載のネットワーク機器。
4. 出力されるフレームの流量を各フレームに与えられた優先度ごとに監視する流量監視部をさらに具備し、
   大容量メモリに格納されている結合フレームに含まれる複数のフレームのうち、出力されるフレームの流量が予め定められた値以下である優先度のフレームのみが大容量メモリから読み出されて出力される請求項１または２記載のネットワーク機器。
5. 流量が前記予め定められた値以下になって読み出しが可能になるまで大容量メモリ内に留まるフレームの格納位置を管理するアドレス管理部をさらに具備する請求項４記載のネットワーク機器。

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