JP2006074484A - Network switch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ルータ、ブリッジなどのネットワークスイッチに関し、特に、輻輳時にパケットの優先度に応じて効率的に廃棄処理を行うネットワークスイッチに関する。 The present invention relates to a network switch such as a router or a bridge, and more particularly to a network switch that efficiently performs discard processing according to packet priority during congestion.
近年、インターネットが広く普及しており、利用者は世界各地で運営されているサイトの様々な情報にアクセスし、その情報を入手することが可能である。それに伴って、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)、FTTH(Fiber To The Home)などのブロードバンドアクセスに対する要望も急速に高まってきている。 In recent years, the Internet has become widespread, and users can access various information on sites operated in various parts of the world and obtain the information. Along with this, the demand for broadband access such as ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) and FTTH (Fiber To The Home) is also increasing rapidly.
このような通信において、パケットを中継するためにルータ、ブリッジなどのネットワークスイッチが使用されている。一般に、このようなネットワークスイッチにおいては、輻輳時に優先度の低いパケットを破棄する機能が設けられており、これに関連する技術として特開2002−26965号および特開平7−135512号公報に開示された発明がある。 In such communication, network switches such as routers and bridges are used to relay packets. In general, such a network switch is provided with a function of discarding a low-priority packet at the time of congestion, which is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-26965 and Japanese Patent Laid-Open No. 7-135512. There are other inventions.
特開2002−26965号公報に開示された送信キュー管理システムにおいては、パケットヘッダ情報識別部が受信パケットのヘッダと廃棄優先情報保持部内のルックアップ・テーブルのパケットヘッダパタンとを比較し、一致の場合そのパケットヘッダパタンに対応する廃棄優先情報を出力する。廃棄優先情報付与部はこの廃棄優先情報に基づきパケットに廃棄優先情報を付与する。廃棄優先情報が付与されたパケットは送信キューに蓄積されるが、蓄積数がしきい値に達すると一括廃棄処理により廃棄優先度の最も高いパケットが一括廃棄される。 In the transmission queue management system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-26965, the packet header information identifying unit compares the header of the received packet with the packet header pattern of the lookup table in the discard priority information holding unit, and In this case, discard priority information corresponding to the packet header pattern is output. The discard priority information adding unit adds discard priority information to the packet based on the discard priority information. Packets to which the discard priority information is added are accumulated in the transmission queue, but when the accumulation number reaches the threshold value, the packet having the highest discard priority is collectively discarded by the batch discard process.
また、特開平7−135512号公報に開示されたルータ装置においては、優先度制御ユニットによって、受信したパケットの優先度情報およびプロトコル情報から処理優先度および廃棄許容度を決定し、優先度キューにパケットを追加する。パケット管理ユニットにおいて空きバッファ領域の状態を監視し、空きバッファ領域の容量が不足し輻輳状態となった場合は、廃棄制御ユニットにおいて処理優先度および廃棄許容度に基づいて選択したパケットを廃棄する。
近年、ネットワークスイッチに要求される仕様が変わってきており、フレームをなるべく落とさないようにキューを管理することよりも、必要なフレームを絶対に落とさないようにキューを管理する方向へと向かっている。 In recent years, the specifications required for network switches have changed, and instead of managing queues so as not to drop frames as much as possible, the direction is toward managing queues so that necessary frames are never dropped. .
しかしながら、上述した特許文献においては、輻輳時に優先度の低いパケットを廃棄する機能が設けられているが、バッファの空き容量の多寡にかかわらず入力側でフレームを受信してしまう。これは、ネットワークスイッチが一度入力されたフレームをなるべくバッファに溜め込むという方式で設計がなされており、かつ各キューの「廃棄処理」は出力側のトラフィックマネージャによって行なわれるためである。 However, in the above-mentioned patent document, a function of discarding a low priority packet at the time of congestion is provided. However, the frame is received on the input side regardless of the free capacity of the buffer. This is because the network switch is designed in such a manner that the frames once input are stored in the buffer as much as possible, and “discard processing” of each queue is performed by the traffic manager on the output side.
このように、入力側に到着したフレームはとりあえずバッファに溜め込むように設計されているため、輻輳時に優先度の高いフレームを落とすことがあるといった問題点があった。 As described above, since the frame arrived at the input side is designed to be stored in the buffer for the time being, there is a problem that a frame having a high priority may be dropped at the time of congestion.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、輻輳時において優先度が低いフレームをバッファに溜め込んでしまい、優先度が高いフレームを落としてしまうといった不具合を防止することが可能なネットワークスイッチを提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to prevent a problem that a frame having a low priority is accumulated in a buffer at the time of congestion and a frame having a high priority is dropped. It is to provide a network switch that can do this.
本発明のある局面に従えば、受信したフレームを中継するネットワークスイッチであって、受信したフレームを格納するための格納手段と、受信したフレームの優先度を判別するための判別手段と、判別手段による判別結果に応じて、優先度別にフレームを蓄積する複数のキューと、複数のキューに蓄積されているフレームの総容量から格納手段の空き容量を求め、空き容量がしきい値に達している場合に、優先度が低いフレームを格納手段に格納せずに、当該フレームを廃棄するための廃棄手段とを含む。 According to an aspect of the present invention, a network switch that relays a received frame, a storage unit for storing the received frame, a determination unit for determining the priority of the received frame, and a determination unit According to the determination result, the free space of the storage means is obtained from the multiple queues that accumulate frames by priority and the total capacity of the frames that are accumulated in the multiple queues, and the free space has reached the threshold value. And a discarding unit for discarding the low priority frame without storing the frame in the storage unit.
好ましくは、判別手段は、受信したフレームの所定領域を参照してフレームの優先度を判別する。 Preferably, the discriminating unit discriminates the priority of the frame with reference to a predetermined area of the received frame.
本発明のある局面によれば、廃棄手段が、複数のキューに蓄積されているフレームの総容量から格納手段の空き容量を求め、空き容量がしきい値に達している場合に、優先度が低いフレームを格納手段に格納せずに、当該フレームを廃棄するので、輻輳時において優先度が低いフレームをバッファに溜め込んでしまい、優先度が高いフレームを落としてしまうといった不具合を防止することが可能となった。 According to an aspect of the present invention, the discarding unit obtains the free space of the storage unit from the total capacity of the frames accumulated in the plurality of queues, and when the free space has reached the threshold, the priority is Since the frame is discarded without storing the low frame in the storage means, it is possible to prevent a problem that the frame with low priority is accumulated in the buffer at the time of congestion and the frame with high priority is dropped. It became.
また、判別手段が、受信したフレームの所定領域を参照してフレームの優先度を判別するので、フレームの優先度を容易に判別することが可能となった。 In addition, since the discriminating unit discriminates the priority of the frame with reference to a predetermined area of the received frame, it becomes possible to easily discriminate the priority of the frame.
図1は、本発明の実施の形態におけるネットワークスイッチの概略構成を示すブロック図である。このネットワークスイッチは、ポート#1〜#Nのそれぞれのキュー管理を行なうキュー管理部10−1〜10−Nと、ポート#1〜#Nに対応したフレームが格納されるシェアードバッファメモリ(以下、単にバッファメモリと呼ぶ。)21と、バッファメモリ21に蓄積されたフレームの容量を監視し、バッファメモリ21の空き容量がしきい値に達している場合にフレームの廃棄情報を出力するメモリ監視部22と、上位ネットワークにフレームを出力するフレーム出力部23とを含む。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a network switch according to an embodiment of the present invention. The network switch includes a queue management unit 10-1 to 10-N that manages the queues of the ports # 1 to #N, and a shared buffer memory (hereinafter, referred to as a shared buffer memory that stores frames corresponding to the ports # 1 to #N 21) and a memory monitoring unit that monitors the capacity of the frames stored in the
また、キュー管理部10−1〜10−Nのそれぞれは、下位ネットワークから入力したフレームの優先度を判別するフレーム判別部11と、フレーム判別部11による判別結果に応じて優先度別にフレームがキューイングされるキューQ0〜Q3と、キューQ0〜Q3に蓄積されるフレームを管理し、メモリ監視部22から出力される廃棄情報に応じてフレームを廃棄するメモリマネージャ12とを含む。なお、フレーム自体はバッファメモリ21に格納され、バッファメモリ21に格納されたフレームを指し示すポインタ等の情報がキューQ0〜Q3にキューイングされる。また、Q0〜Q3はそれぞれ、優先度が最高、高、中、低に対応しており、優先度が低いキューにキューイングされたフレームから順に廃棄される。
Each of the queue managers 10-1 to 10-N includes a frame
フレーム判別部11は、フレームのヘッダを参照して、そのフレームがVLAN(Virtual Local Area Network)フレーム、IP(Internet Protocol)フレームおよびその他のフレームの属性を判別する。フレームがVLANフレームであれば、ヘッダのVLAN IDのプライオリティフィールドを参照して優先度を判別する。また、フレームがIPv4フレームであれば、ヘッダのTOS(Type Of Service)フィールドを参照して優先度を判別する。
The frame
メモリマネージャ12は、キューQ0〜Q3に入力されるフレームと、キューQ0〜Q3から出力されるフレームとを管理すると共に、キューQ0〜Q3のフレーム容量を管理する。また、メモリマネージャ12は、優先度別のフレーム容量を統計情報としてメモリ監視部22に送出する。
The
メモリマネージャ12は、メモリ監視部22から出力される廃棄情報に応じて、キューQ0〜Q3に入力されるフレームを廃棄し、そのフレームをバッファメモリ21に蓄積しない。たとえば、廃棄情報がキューQ3(優先度が低)のフレームの廃棄を示していれば、キューQ3に入力されるフレームを廃棄して、そのフレームのバッファメモリ21への蓄積を行なわない。
The
メモリ監視部22は、予め設定された計算式にしたがって各キューからフレームを順番に取出して対応するフレームをフレーム出力部24に出力させる。このとき、メモリ監視部22は、キュー管理部10−1〜10−Nから出力される統計情報を参照し、バッファメモリ21の空き容量がしきい値に達していれば、優先度の低いフレームの廃棄を指示する廃棄情報を生成してメモリマネージャ12に出力する。
The
たとえば、バッファメモリ21に格納されるフレーム容量の総和がバッファメモリ21の総容量の1/2(空き容量が1/2)となれば、キューQ3(優先度が低)のフレームの廃棄を指示する廃棄情報を出力する。
For example, if the sum of the frame capacities stored in the
また、バッファメモリ21に格納されるフレーム容量の総和がバッファメモリ21の総容量の3/4(空き容量が1/4)となれば、キューQ2(優先度が中)およびキューQ3(優先度が低)のフレームの廃棄を指示する廃棄情報を出力する。
If the sum of the frame capacities stored in the
また、バッファメモリ21に格納されるフレーム容量の総和がバッファメモリ21の総容量の7/8(空き容量が1/8)となれば、キューQ3(優先度が高)、キューQ2(優先度が中)およびキューQ3(優先度が低)のフレームの廃棄を指示する廃棄情報を出力する。
Also, if the sum of the frame capacities stored in the
ここで、イーサネット(登録商標)フレームの容量の管理は、バイト数ではなくフレーム数で行なわれる。イーサネット(登録商標)フレームはVLANフレームでも1522バイトを超えることはないので、1536バイトを1フレーム単位とすると、バッファメモリ21の容量が3Mバイトであれば2048個のフレーム毎バッファを確保することができる。これによって、空き容量のしきい値を、1024(空き容量が1/2)、512(空き容量が1/4)、256(空き容量が1/8)と定義することができる。
Here, the capacity of the Ethernet (registered trademark) frame is managed not by the number of bytes but by the number of frames. The Ethernet® frame does not exceed 1522 bytes even in a VLAN frame. Therefore, if 1536 bytes are set as one frame unit, 2048 buffers for each frame can be secured if the capacity of the
図2は、本発明の実施の形態におけるネットワークスイッチの処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、フレーム判別部11は、フレームに優先度タグがあるか否かを判定する(S11)。フレームに優先度タグがあれば(S11,Yes)、そのフレームがVLANフレームであると判断し、優先度タグをキュー番号に変換して対応するキューにフレームをキューイングし(S12)、ステップS16に処理が進む。キュー番号の変換は、優先度タグに応じて優先度を判別し、その優先度に対応するキュー番号を求めることによって行なわれる。
FIG. 2 is a flowchart for explaining the processing procedure of the network switch in the embodiment of the present invention. First, the
フレームに優先度タグがなければ(S11,No)、フレームのヘッダを参照してIPフレームであるか否かを判定する(S13)。フレームがIPフレームであれば(S13,Yes)、TOSフィールドをキュー番号に変換して対応するキューにフレームをキューイングし(S14)、ステップS16に処理が進む。キュー番号の変換は、TOSフィールドに応じて優先度を判別し、その優先度に対応するキュー番号を求めることによって行なわれる。 If there is no priority tag in the frame (S11, No), it is determined by referring to the header of the frame whether it is an IP frame (S13). If the frame is an IP frame (S13, Yes), the TOS field is converted into a queue number and the frame is queued in the corresponding queue (S14), and the process proceeds to step S16. The conversion of the queue number is performed by determining the priority according to the TOS field and obtaining the queue number corresponding to the priority.
フレームがIPフレームでなければ(S13,No)、キュー番号として規定値を設定して対応するキューにフレームをキューイングし(S15)、ステップS16に処理が進む。 If the frame is not an IP frame (S13, No), a prescribed value is set as the queue number and the frame is queued in the corresponding queue (S15), and the process proceeds to step S16.
ステップS16において、メモリ監視部22は、バッファメモリ21の空き容量がしきい値に達しているか否かを判定する(S16)。バッファメモリ21の空き容量がしきい値に達していなければ(S16,No)、メモリマネージャ12はキューQ0〜Q3に入力されるフレームに応じて、バッファメモリ21にそのフレームを蓄積して(S19)、処理を終了する。
In step S16, the
また、バッファメモリ21の空き容量がしきい値に達していれば(S16,Yes)、メモリ監視部22はそのしきい値に対応する廃棄情報を生成してメモリマネージャ12に出力する。メモリマネージャ12は、その廃棄情報に応じてキューQ0〜Q3に入力されるフレームがしきい値に対応するフレームであるか否かを判定する(S17)。
If the free capacity of the
キューQ0〜Q3に入力されるフレームがしきい値に対応するフレームでなければ(S17,No)、メモリマネージャ12はキューQ0〜Q3に入力されるフレームに応じて、バッファメモリ21にそのフレームを蓄積して(S19)、処理を終了する。また、キューQ0〜Q3に入力されるフレームがしきい値に対応するフレームであれば(S17,Yes)、メモリマネージャ12はそのフレームを廃棄してバッファメモリ21への蓄積を行なわずに(S18)、処理を終了する。
If the frame input to the queues Q0 to Q3 is not a frame corresponding to the threshold value (S17, No), the
なお、以上の説明においては、しきい値を固定値として説明したが、各キューの占有率などからしきい値を動的に変更するようにしてもよい。また、各ポート毎に異なるしきい値を設定できるようにし、ポート間で優先度をつけるようにしてもよい。 In the above description, the threshold value is described as a fixed value. However, the threshold value may be dynamically changed based on the occupation ratio of each queue. Also, different thresholds may be set for each port, and priority may be assigned between ports.
以上説明したように、本実施の形態におけるネットワークスイッチにおいては、バッファメモリ21の空き容量がしきい値に達すると優先度の低いフレームから廃棄し、バッファメモリ21に格納しないようにしたので、輻輳時において優先度が低いフレームをバッファに溜め込んでしまい、優先度が高いフレームを落としてしまうといった不具合を防止することが可能となった。
As described above, in the network switch according to the present embodiment, when the free capacity of the
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10−1〜10−N キュー管理部、11 フレーム判別部、12 メモリマネージャ、21 シェアードバッファメモリ、22 メモリ監視部、23 フレーム出力部、Q0〜Q3 キュー。 10-1 to 10-N Queue management unit, 11 frame discrimination unit, 12 memory manager, 21 shared buffer memory, 22 memory monitoring unit, 23 frame output unit, Q0 to Q3 queue.
Claims (2)
受信したフレームを格納するための格納手段と、
受信したフレームの優先度を判別するための判別手段と、
前記判別手段による判別結果に応じて、優先度別にフレームを蓄積する複数のキューと、
前記複数のキューに蓄積されているフレームの総容量から前記格納手段の空き容量を求め、該空き容量がしきい値に達している場合に、優先度が低いフレームを前記格納手段に格納せずに、当該フレームを廃棄するための廃棄手段とを含む、ネットワークスイッチ。 A network switch that relays received frames,
Storage means for storing received frames;
A discriminating means for discriminating the priority of the received frame;
A plurality of queues for accumulating frames according to priority according to a determination result by the determination unit;
The free capacity of the storage means is obtained from the total capacity of the frames accumulated in the plurality of queues, and when the free capacity has reached the threshold value, the low priority frame is not stored in the storage means. And a discarding means for discarding the frame.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004255932A JP2006074484A (en) | 2004-09-02 | 2004-09-02 | Network switch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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JP2006074484A true JP2006074484A (en) | 2006-03-16 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015115842A (en) * | 2013-12-12 | 2015-06-22 | 富士通株式会社 | Packet storage method, packet storage program, and packet storage device |
-
2004
- 2004-09-02 JP JP2004255932A patent/JP2006074484A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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