JP2006324864A - Network switch and back pressure control method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、バックプレッシャによって出力バッファの輻輳制御をおこなう出力バッファ型のネットワークスイッチおよびこのネットワークスイッチにおけるバックプレッシャ制御方法に関し、特に、高速なネットワークに接続された状況であっても出力バッファのバッファサイズを増やすことなく、高品質な通信を実現することができるネットワークスイッチおよびバックプレッシャ制御方法に関するものである。 The present invention relates to an output buffer type network switch for controlling congestion of an output buffer by back pressure and a back pressure control method in the network switch, and more particularly to a buffer size of an output buffer even in a situation where it is connected to a high-speed network. The present invention relates to a network switch and a back pressure control method capable of realizing high-quality communication without increasing the number.
ネットワーク化の進展にともない、レイヤ2やレイヤ3においてパケット(フレーム)の中継をおこなうネットワークスイッチの品質が重要視されるようになっている。ネットワークスイッチの品質は、たとえば、スループットの安定性、パケットロスの少なさ、優先制御の信頼性等により表される。
With the progress of networking, the quality of network switches that relay packets (frames) in
ネットワークスイッチには、入力バッファ型、共有バッファ型、出力バッファ型等のアーキテクチャが存在するが、このうち、出力バッファ型は、出力側に優先制御用のバッファを備える方式であり、比較的簡易な構成で実現することができ、出力インターフェースと出力バッファとの距離が近いことからメモリの実装量が比較的少なくて済むという利点がある。 Network switches have architectures such as an input buffer type, a shared buffer type, and an output buffer type. Among these, the output buffer type is a method in which a buffer for priority control is provided on the output side, which is relatively simple. The configuration can be realized, and since the distance between the output interface and the output buffer is short, there is an advantage that a relatively small amount of memory is required.
その反面、出力バッファ型には、特定の出力先にパケットが集中した場合にパケットロスが発生しやすいという欠点が存在する。この欠点を解消するため、特許文献1においては、トラフィック量に応じて優先制御の内容を変更することにより、出力バッファの溢れによるパケットロスの発生を回避する技術が開示されている。
On the other hand, the output buffer type has a drawback that packet loss is likely to occur when packets are concentrated on a specific output destination. In order to eliminate this drawback,
しかしながら、近年のネットワークの高速化、および、映像や音声といった大容量データのネットワーク配信の一般化により、特定の出力先にパケットが集中した場合の影響は以前にも増して大きくなっている。特許文献1の技術は、出力バッファの容量を有効活用するものであるが、この技術をもちいたとしても、負荷集中時の品質を維持するには、出力バッファの容量を大規模化することが必要になる。
However, due to the recent increase in network speed and the generalization of network distribution of large-capacity data such as video and audio, the impact when packets are concentrated on a specific output destination is greater than before. The technique of
出力バッファの容量を大きくした場合、ネットワークスイッチのコストが上昇するのに加え、メモリの実装量が少なくて済むという出力バッファ方式の利点がなくなり、他の方式に対する優位性が失われてしまう。 When the capacity of the output buffer is increased, the cost of the network switch increases, and the advantage of the output buffer method that the amount of memory is small is lost, and the superiority to other methods is lost.
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、高速なネットワークに接続された状況であっても出力バッファのバッファサイズを増やすことなく、高品質な通信を実現することができるネットワークスイッチおよびバックプレッシャ制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems caused by the prior art, and realizes high-quality communication without increasing the buffer size of the output buffer even in a situation where it is connected to a high-speed network. An object of the present invention is to provide a network switch and a back pressure control method that can be used.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、バックプレッシャによって出力バッファの輻輳制御をおこなう出力バッファ型のネットワークスイッチであって、輻輳状況に応じて作用先が異なる複数の段階のバックプレッシャを送信するバックプレッシャ出力バッファを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is an output buffer type network switch that performs output buffer congestion control by back pressure, and has a plurality of stages whose operation destinations differ depending on the congestion state. A back pressure output buffer for transmitting back pressure is provided.
また、本発明は、出力バッファ型のネットワークスイッチにおけるバックプレッシャ制御方法であって、出力バッファの輻輳状況に応じて複数の段階のバックプレッシャを送信する工程と、バックプレッシャの段階に応じてバックプレッシャの作用先を変更する工程とを含んだことを特徴とする。 The present invention also relates to a back pressure control method for an output buffer type network switch, the step of transmitting a plurality of stages of back pressure according to the congestion state of the output buffer, and the back pressure according to the stage of the back pressure. And a step of changing the actuating destination.
この発明によれば、出力バッファの輻輳状況に応じて作用先の異なるバックプレッシャを送信することができるように構成したので、出力バッファの輻輳状況が逼迫している場合に、出力バッファに近い位置に送信停止要求をおこなうことによって出力バッファのバッファサイズを小さくすることができる。 According to the present invention, since it is configured to be able to transmit back pressure with different destinations according to the congestion status of the output buffer, when the output buffer is congested, the position close to the output buffer The buffer size of the output buffer can be reduced by making a transmission stop request.
また、本発明は、上記の発明において、自装置の入力側に優先制御クラスを縮退した全出力先共通の縮退クラスバッファをさらに備え、特定の優先制御クラスの送信停止を要求するバックプレッシャが受信された場合に、該優先制御クラスに対応する縮退クラスバッファのみを送信停止状態とすることを特徴とする。 Further, the present invention, in the above invention, further includes a degenerate class buffer common to all output destinations degenerated in the priority control class on the input side of the own device, and the back pressure that requests transmission stop of the specific priority control class is received. In this case, only the degenerate class buffer corresponding to the priority control class is set in a transmission stop state.
この発明によれば、優先制御クラスを縮退した全出力先共通の縮退クラスバッファに処理過程のパケット(フレーム)を保持するように構成したので、少量のメモリの追加によって出力バッファのバッファ溢れによるパケットロスを回避することができる。 According to the present invention, the packet (frame) in the process is held in the degenerate class buffer common to all output destinations degenerated in the priority control class, so that the packet due to the overflow of the output buffer by adding a small amount of memory Loss can be avoided.
また、本発明は、上記の発明において、入力トラフィック量を監視する監視手段をさらに備え、前記監視手段がトラフィック量が所定の閾値よりも低いと判断した場合は、バックプレッシャによる送信停止要求を無視することを特徴とする。 The present invention further includes a monitoring means for monitoring the amount of input traffic in the above invention, and when the monitoring means determines that the traffic volume is lower than a predetermined threshold value, the transmission stop request by the back pressure is ignored. It is characterized by doing.
この発明によれば、入力トラフィックが低い場合には、バックプレッシャによる送信停止要求を無視するように構成したので、判断を誤ったバックプレッシャによるスループットの低下を回避することができる。 According to the present invention, when the input traffic is low, the transmission stop request due to the back pressure is ignored. Therefore, it is possible to avoid a decrease in the throughput due to erroneous back pressure.
また、本発明は、上記の発明において、出力バッファから出力された細分化されたセルを組み立て直す組立バッファを優先制御クラスごとにさらに備え、前記組立バッファは、使用量が所定の閾値を超過した場合に当該の優先制御クラスの送信停止を要求するバックプレッシャを入力部に送信することを特徴とする。 The present invention further includes an assembly buffer for reassembling the subdivided cells output from the output buffer for each priority control class in the above invention, and the usage amount of the assembly buffer exceeds a predetermined threshold value. In this case, a back pressure requesting to stop transmission of the priority control class is transmitted to the input unit.
この発明によれば、出力部の組立バッファにおいて優先制御クラスごとに輻輳制御をおこなうように構成したので、小刻みな輻輳制御が実現され、もって、出力バッファのバッファサイズが小さい場合でも出力バッファのバッファ溢れによるパケットロスが発生する可能性を低減することができる。 According to the present invention, since the congestion control is performed for each priority control class in the assembly buffer of the output unit, the congestion control is realized every minute, so that even if the buffer size of the output buffer is small, the buffer of the output buffer The possibility of packet loss due to overflow can be reduced.
本発明によれば、出力バッファの輻輳状況に応じて作用先の異なるバックプレッシャを送信することができるように構成したので、出力バッファの輻輳状況が逼迫している場合に、出力バッファに近い位置に送信停止要求をおこなうことによって出力バッファのバッファサイズを小さくすることができるという効果を奏する。 According to the present invention, since it is configured to be able to transmit back pressure with different operation destinations according to the congestion status of the output buffer, the position close to the output buffer when the congestion status of the output buffer is tight By making a transmission stop request at the same time, the buffer size of the output buffer can be reduced.
また、本発明によれば、優先制御クラスを縮退した全出力先共通の縮退クラスバッファに処理過程のパケット(フレーム)を保持するように構成したので、少量のメモリの追加によって出力バッファのバッファ溢れによるパケットロスを回避することができるという効果を奏する。 In addition, according to the present invention, the packet (frame) in the process is held in the degenerate class buffer common to all output destinations in which the priority control class is degenerated, so that the buffer overflow of the output buffer can be achieved by adding a small amount of memory. The packet loss due to can be avoided.
また、本発明によれば、入力トラフィックが低い場合には、バックプレッシャによる送信停止要求を無視するように構成したので、判断を誤ったバックプレッシャによるスループットの低下を回避することができるという効果を奏する。 In addition, according to the present invention, when the input traffic is low, the transmission stop request due to the back pressure is ignored, so that it is possible to avoid a decrease in throughput due to an erroneous back pressure. Play.
また、本発明によれば、出力部の組立バッファにおいて優先制御クラスごとに輻輳制御をおこなうように構成したので、小刻みな輻輳制御が実現され、もって、出力バッファのバッファサイズが小さい場合でも出力バッファのバッファ溢れによるパケットロスが発生する可能性を低減することができるという効果を奏する。 In addition, according to the present invention, since the congestion control is performed for each priority control class in the assembly buffer of the output unit, the congestion control is realized in a short time, so that even when the buffer size of the output buffer is small, the output buffer There is an effect that it is possible to reduce the possibility of packet loss due to buffer overflow.
以下に添付図面を参照して、本発明に係るネットワークスイッチおよびバックプレッシャ制御方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。以下の実施例では、まず、従来の出力バッファ型のネットワークスイッチについて説明し、その後、本発明に係るネットワークスイッチおよびバックプレッシャ制御方法について説明することとする。 Exemplary embodiments of a network switch and a back pressure control method according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. In the following embodiments, first, a conventional output buffer type network switch will be described, and then a network switch and a back pressure control method according to the present invention will be described.
なお、ここでいうネットワークスイッチとは、特定の通信方式やネットワークレイヤに限定されたものでなく、たとえば、レイヤ2スイッチ、レイヤ3スイッチ、ルータ装置、ATMスイッチ等がこれに相当する。
Note that the network switch here is not limited to a specific communication method or network layer, and corresponds to, for example, a
まず、従来の出力バッファ型のネットワークスイッチについて説明する。図12は、従来のネットワークスイッチ1000の構成を示す機能ブロック図である。ここでは、n個の入力ポートと、同じくn個の出力ポートとを有するネットワークスイッチの例を示している。
First, a conventional output buffer type network switch will be described. FIG. 12 is a functional block diagram showing a configuration of a
同図に示すように、ネットワークスイッチ1000は、入側スイッチブレード1100a〜1100nと、メインスイッチ部1200と、出側スイッチブレード1300a〜1300nとを有する。
As shown in the figure, the
入側スイッチブレード1100a〜1100nは、入力ポートごとに存在する装置である。これらは、同様の構成を有するので、入側スイッチブレード1100aを例にして構成の詳細を説明する。
The
入側スイッチブレード1100aは、インターフェース1110aと、ネットワークプロセッサ1120aと、トラフィックマネージャ1130aとを有する。インターフェース1110aは、ネットワーク回線と接続するためのインターフェースである。
The
ネットワークプロセッサ1120aは、インターフェース1110aを通じて入力されたパケットのヘッダ部等を解析し、優先制御のためのQoS(Quality of Service)クラスと出力先のポートとを決定する処理部である。本実施例では、1〜xのQoSクラスが存在するものとする。
The
トラフィックマネージャ1130aは、メインスイッチ部1200での処理を簡便にするために、QoSクラスが決定されたパケットを固定長のセルに分割する処理部である。セルに分割されたパケットは、輻輳制御のために、QoSクラス別かつ出側スイッチブレード別に設けられたトラフィックマネージャ1130a内のバッファに一時的に格納される。
The
メインスイッチ部1200は、セルの振り分けと優先制御とをおこなう処理部であり、FIFO(First In First Out)1210a〜1210nと、スイッチ1220と、出力バッファ部1230a〜1230nと、スケジューラ1240とを有する。FIFO1210a〜1210nは、入側スイッチブレード1100a〜1100nに対応して一つずつ存在し、対応する入側スイッチブレードから出力されたセルを一時保持し、先入れ先出し方式でスイッチ1220へ出力する。
The
スイッチ1220は、FIFO1210a〜1210nが出力したセルをネットワークプロセッサ1120a〜1120nが出力先と決定したポートへ向けて振り分ける処理部である。
The
出力バッファ部1230a〜1230nは、出側スイッチブレード1300a〜1300nに対応して一つずつ存在し、QoSクラスの優先度に従ってセルを対応する出側スイッチブレードへ出力する処理部である。各出力バッファ部は、QoSクラスごとのバッファを備え、ここに格納したセルをスケジューラ1240が決定したスケジュールに従って対応する出側スイッチブレードへ出力する。
The
特定の出力ポートへの負荷集中にともなうバッファ溢れによるパケットロスを回避するため、出力バッファ部1230a〜1230nが備えるバッファは容量が比較的大きくなっている。
In order to avoid packet loss due to buffer overflow due to load concentration on a specific output port, the buffers provided in the
スケジューラ1240は、パケットの優先制御をおこなう処理部であり、出力バッファ部1230a〜1230n内のバッファに格納されたセルを出側スイッチブレード1300a〜1300nに出力するスケジュールを所定のルールに基づいて決定する。
The
出側スイッチブレード1300a〜1300nは、出力ポートごとに存在する装置である。これらは、同様の構成を有するので、出側スイッチブレード1300aを例にして構成の詳細を説明する。
The
出側スイッチブレード1300aは、トラフィックマネージャ1310aと、ネットワークプロセッサ1320aと、インターフェース1330aとを有する。トラフィックマネージャ1310aは、セルを組み立ててパケットを再現する処理部である。
The
ネットワークプロセッサ1320aは、再現されたパケットが転送先に到達するようにヘッダ部の書き換え等をおこなう処理部であり、書き換え等をおこなったパケットをインターフェース1330aを通じて送出する。インターフェース1330aは、ネットワーク回線と接続するためのインターフェースである。
The
次に、従来のバックプレッシャ方式について説明する。バックプレッシャとは、バッファ溢れによるパケットロスが生じないように、バッファに格納されているセルの数が所定の閾値を超過した場合に、その旨を前工程に伝えて、転送処理を一時的に停止させるものである。 Next, a conventional back pressure system will be described. Back pressure means that when the number of cells stored in the buffer exceeds a predetermined threshold so that packet loss due to buffer overflow does not occur, this is communicated to the previous process, and the transfer process is temporarily performed. It is to stop.
図13は、従来のバックプレッシャ方式を説明するための説明図である。同図に示すように、従来のバックプレッシャ方式では、3種類のバックプレッシャが存在する。 FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining a conventional back pressure system. As shown in the figure, in the conventional back pressure system, there are three types of back pressure.
バックプレッシャ11は、メインスイッチ部1200のFIFO1210a〜1210nにおいて格納されているセルの数が所定の閾値を超過した場合に、その旨を対応する入側スイッチブレードに伝達するものである。
When the number of cells stored in the
入側スイッチブレード1100a〜1100nのトラフィックマネージャ1130a〜1130nは、既に説明した通り、QoSクラス別かつ出側スイッチブレード別にバッファ1131a〜1132xを有している。そして、これらのバッファに格納されたセルは、所定の優先順位に従って優先順位制御部1133によって読み出され、FIFO1134に一時的に格納された後、メインスイッチ部1200に向けて送出される。
As described above, the
バックプレッシャ11は、対応する入側スイッチブレードからのセルの送出を全面的に停止させる効果を有する。
The
バックプレッシャ12は、出側スイッチブレード1300a〜1300nにおいてパケット組み立て用のバッファに格納されているセルの数が所定の閾値を超過した場合に、その旨を対応する出力バッファ部に伝達するものである。
When the number of cells stored in the packet assembly buffer in the
出力バッファ部1230a〜1230nは、既に説明した通り、QoSクラス別にバッファ1231a〜1232xを有している。そして、これらのバッファに格納されたセルは、所定の優先順位に従って優先順位制御部1232によって読み出され、FIFO1233に一時的に格納された後、対応する出側スイッチブレードに向けて送出される。
As already described, the
出側スイッチブレード1300a〜1300nのトラフィックマネージャ1310a〜1310nは、セルに分割されたパケットを組み立て直すため、QoSクラス別かつ入側スイッチブレード別にバッファ1311a〜1312xを有している。これらのバッファに格納されたセルは、再組み立てが可能なセルが揃った段階でフレーム組立部1313によってパケットに組み立てられて次工程へ送られる。
The traffic managers 1310a to 1310n of the
バックプレッシャ12は、対応する出力バッファ部からのセルの送出を全面的に停止させる効果を有する。
The
バックプレッシャ13は、出力バッファ部1230a〜1230nにおいて優先制御用のバッファ1231a〜1232xに格納されているセルの数が所定の閾値を超過した場合に、その旨を入側スイッチブレード1100a〜1100nに伝達するものである。
When the number of cells stored in the
バックプレッシャ13は、バッファ1231a〜1232xのいずれが閾値を超過したのかが区別可能な形で送信され、入側スイッチブレード1100a〜1100nの対応するバッファからのセルの送出のみを停止させる効果を有する。
The
たとえば、出側スイッチブレード1300aに対応する出力バッファ部1230aにおいて、QoSクラスxに対応するバッファ1231xに格納されたセルの数が所定の閾値を超過した場合、各入側スイッチブレードにおいて、出側スイッチブレード1300aとQoSクラスxに対応するバッファ1131xからのセルの送出が停止される。
For example, in the
次に、出力バッファ部1230a〜1230nに必要とされるバッファサイズについて説明する。ここでは、出力バッファ部1230aを例として説明する。図14は、従来のネットワークスイッチにおいて出力バッファ部1230aに必要とされるバッファサイズを説明するための説明図である。
Next, the buffer size required for the
出力バッファ部1230aは、セルの送信停止を要求した後、実際にセルの送信が停止するまでに到達するセルを格納できるだけのサイズのバッファを各QoSクラスごとに確保していないとパケットロスが発生してしまう。
The
出力バッファ部1230aからのセルの送信停止要求は、バックプレッシャ13によっておこなわれるが、このバックプレッシャ13が出力バッファ部1230aから入側スイッチブレード1100a〜1100nに到達するまでの遅延時間をT1、バックプレッシャ13の到達の直前に送出されたセルが出力バッファ部1230aに到達するまでの遅延時間をT2、セルの最大入力速度をSとすると、出力バッファ部1230aは、少なくとも
S×(T1+T2)×n
のバッファサイズを備えていなければならないことになる。
The cell transmission stop request from the
The buffer size must be provided.
次に、本実施例に係るネットワークスイッチについて説明する。図1は、本実施例に係るネットワークスイッチ2000の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、ネットワークスイッチ2000は、入側スイッチブレード2100a〜2100nと、メインスイッチ部2200と、出側スイッチブレード2300a〜2300nとを有する。
Next, the network switch according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the
入側スイッチブレード2100a〜2100nは、入力ポートごとに存在し、従来のネットワークスイッチ1000と同様の構成を有する。たとえば、入側スイッチブレード2100aは、インターフェース2110aと、ネットワークプロセッサ2120aと、トラフィックマネージャ2130aとを有し、これらは、それぞれ、インターフェース1110aと、ネットワークプロセッサ1120aと、トラフィックマネージャ1130aに対応する。
The
メインスイッチ部2200は、セルの振り分けと優先制御とをおこなう処理部であり、入力制御部2210a〜2210nと、スイッチ2220と、出力バッファ部2230a〜2230nと、スケジューラ2240とを有する。スイッチ2220とスケジューラ2240は、従来のネットワークスイッチ1000におけるスイッチ1220とスケジューラ1240と同様の処理部である。
The
入力制御部2210a〜2210nは、FIFO1210a〜1210nに替わって設けられた処理部であり、出力バッファ部2230a〜2230nのバッファ溢れを回避するためのメモリと、バックプレッシャの伝達を制御するフィルタリング手段とを有する。入力制御部2210a〜2210nの詳細な動作については後述する。
The
出力バッファ部2230a〜2230nは、出側スイッチブレード2300a〜2300nに対応して一つずつ存在し、QoSクラスの優先度に従ってセルを対応する出側スイッチブレードへ出力する処理部である。出力バッファ部2230a〜2230nは、従来のバックプレッシャ13に相当するバックプレッシャ24に加えて、緊急度がさらに高いバックプレッシャ25の送信をおこなう。
The
出側スイッチブレード2300a〜2300nは、出力ポートごとに存在し、従来のネットワークスイッチ1000とほぼ同様の構成を有する。たとえば、出側スイッチブレード2300aは、トラフィックマネージャ2310aと、ネットワークプロセッサ2320aと、インターフェース2330aとを有し、これらは、それぞれ、トラフィックマネージャ1310aと、ネットワークプロセッサ1320aと、インターフェース1330aに対応する。
The
ただし、トラフィックマネージャ2310aは、従来のバックプレッシャ12に相当するバックプレッシャ23に加えて、QoSクラス単位のバックプレッシャであるバックプレッシャ26の送信をおこなう点において従来と異なる。
However, the traffic manager 2310a is different from the conventional one in that it transmits a
次に、本実施例に係るバックプレッシャ方式について説明する。図2は、本実施例に係るバックプレッシャ方式を説明するための説明図である。同図に示すように、本実施例バックプレッシャ方式では、8種類のバックプレッシャが存在する。 Next, the back pressure system according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the back pressure system according to the present embodiment. As shown in the figure, in the back pressure system of this embodiment, there are eight types of back pressure.
8種類のバックプレッシャのうち、従来のバックプレッシャ12に相当するバックプレッシャ23以外のバックプレッシャは、入力制御部2210aのバックプレッシャフィルタ部2214に対して送信されるか、ここから送信される。
Of the eight types of back pressure, the back pressure other than the
図3は、図2に示したバックプレッシャフィルタ部2214の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、バックプレッシャフィルタ部2214は、輻輳バックプレッシャ受信部2214aと、緊急バックプレッシャ受信部2214bと、DSWBバックプレッシャ受信部2214cと、入力セルカウント部2214dと、入力量閾値越え判定部2214eと、バックプレッシャ制御部2214fと、縮退クラスバッファバックプレッシャ送信部2214gと、縮退クラスバッファ対応記憶部2214hと、縮退クラスバッファバックプレッシャ受信部2214iと、SSWBバックプレッシャ送信部2214jとを有する。
FIG. 3 is a functional block diagram showing a configuration of the back
輻輳バックプレッシャ受信部2214aは、従来のバックプレッシャ13に相当するバックプレッシャ24を出力バッファ部2230a〜2230nから受信し、これをバックプレッシャ制御部2214fへ入力する処理部である。
The congestion back pressure receiving unit 2214a is a processing unit that receives the
バックプレッシャ24のデータ構成を図4に示す。同図に示すように、バックプレッシャ24は、出側のポート数をn、QoSクラス数をxとした場合、nとxを乗じた数のビットから構成され、各ビットは、出力バッファ部2230a〜2230nが有するQoSクラスごとのバッファと1対1で対応する。そして、ビットの値が0場合は、対応するバッファに格納されているセルの数が所定の閾値以下であることを意味し、ビットの値が1場合は、対応するバッファに格納されているセルの数が所定の閾値を超過していることを意味する。
The data structure of the
緊急バックプレッシャ受信部2214bは、バックプレッシャ25を出力バッファ部2230a〜2230nから受信し、これをバックプレッシャ制御部2214fへ入力する処理部である。バックプレッシャ25のデータ構成は、バックプレッシャ24と同様であり、図4に示した通りである。
The emergency back
バックプレッシャ25は、バックプレッシャ24と同様に、出力バッファ部2230a〜2230nが有するQoSクラスごとのバッファのいずれかにおいて格納されているセルの数が所定の閾値を超過した場合に対応するビットが1に設定される。バックプレッシャ25とバックプレッシャ24の相違は、バックプレッシャ25の方がビットが1に設定される閾値が高く設定されていることと、作用する先が入側スイッチブレード2100a〜2100nではなく、入力制御部2210a〜2210nに設けられたバッファとなることの2点である。
Similarly to the
バックプレッシャ25は、閾値が高く設定されているため、セルの送信を停止させる効果がバックプレッシャ24よりも遅れて作用する。このことは、出力バッファ部2230a〜2230nのバッファサイズがバックプレッシャ24の遅延時間ではなく、バックプレッシャ25の遅延時間に依存することを意味する。
Since the
バックプレッシャ25が作用する先は、入力制御部2210a〜2210nに設けられたバッファであり、出力バッファ部2230a〜2230nからの距離が入側スイッチブレード2100a〜2100nよりも短い。このため、バックプレッシャ25の遅延時間はバックプレッシャ24よりも短くなり、本実施例に係るネットワーク装置では、出力バッファ部2230a〜2230nのバッファサイズをその分だけ少なくすることができる。
The destination to which the
DSWBバックプレッシャ受信部2214cは、バックプレッシャ26を出側スイッチブレード2300a〜2300nから受信し、これをバックプレッシャ制御部2214fへ入力する処理部である。
The DSWB back pressure receiving unit 2214c is a processing unit that receives the
バックプレッシャ26のデータ構成を図5に示す。同図に示すように、バックプレッシャ26は、入側のポート数をn、出側のポート数をn、QoSクラス数をxとした場合、nの2乗とxを乗じた数のビットから構成され、各ビットは、出側スイッチブレード2300a〜2300nが有するパケット組み立て用のバッファと1対1で対応する。そして、ビットの値が0場合は、対応するバッファに格納されているセルの数が所定の閾値以下であることを意味し、ビットの値が1場合は、対応するバッファに格納されているセルの数が所定の閾値を超過していることを意味する。
The data structure of the
パケット組み立て用のバッファは、各出側スイッチブレード中にQoSクラス別かつ入側スイッチブレード別に存在するため、DSWBバックプレッシャ受信部2214cが受信するバックプレッシャ26には、当該の入力制御部と対応する入側スイッチブレード以外のビットも含まれている。
Since the buffer for packet assembly exists in each outgoing switch blade for each QoS class and for each incoming switch blade, the
このため、DSWBバックプレッシャ受信部2214cは、受信するバックプレッシャ26から対応する入側スイッチブレード以外のビットを削除し、その後、バックプレッシャ制御部2214fへ入力する。その結果、DSWBバックプレッシャ受信部2214cからバックプレッシャ制御部2214fへ入力される信号は、図4と同様な構成となる。
For this reason, the DSWB back pressure receiving unit 2214c deletes the bits other than the corresponding input side switch blade from the
パケット組み立て用のバッファは、出力バッファ部のバッファよりもサイズが小さいため、バックプレッシャ26は、バックプレッシャ24よりもビットの閾値の超過が早期かつ頻繁に発生するものと考えられる。これにより、出力ポートへの負荷集中状況に応じたセルの送信停止/送信再開の制御が早期かつ小刻みにおこなわれるようになり、出力バッファ部2230a〜2230nのバッファのサイズを小さくしてもバッファが溢れる危険性が小さくなる。
Since the packet assembly buffer is smaller in size than the buffer of the output buffer unit, it is considered that the bit threshold is exceeded earlier and more frequently in the
入力セルカウント部2214dは、入力制御部2210a〜2210nに対するセル送信停止要求を意味するバックプレッシャ24のいずれかのビットの値が1となった場合に、そのビットに対応する出側スイッチブレードとQoSクラスの入力セル数をカウントする処理部である。
When the value of any bit of the
入力量閾値越え判定部2214eは、バックプレッシャ25のいずれかのビットの値が1となった場合に、入力セルカウント部2214dがカウントしている入力セル数が所定の閾値よりも大きくなるまでの間、当該のバックプレッシャ25を無視するように指示する取消信号をバックプレッシャ制御部2214fへ送信する処理部である。この所定の閾値は、たとえば、出力バッファ部のバッファに格納可能なセル数を入力ポート数で割った値をもちいる。
When the value of any bit of the
このように、バックプレッシャによるセル送信停止要求後にセルの入力量を監視し、これが所定の閾値より小さい場合はセル送信停止要求を無視することにより、誤った判断に基づいたバックプレッシャを原因とするスループットの低下を回避することができる。 In this way, the cell input amount is monitored after the cell transmission stop request by the back pressure, and if this is smaller than the predetermined threshold, the cell transmission stop request is ignored, thereby causing the back pressure based on an erroneous determination. A decrease in throughput can be avoided.
バックプレッシャ制御部2214fは、輻輳バックプレッシャ受信部2214a、緊急バックプレッシャ受信部2214b、DSWBバックプレッシャ受信部2214cおよび入力量閾値越え判定部2214eから信号の入力を受け、それらの信号の状況に応じた信号を縮退クラスバッファバックプレッシャ送信部2214gおよびSSWBバックプレッシャ送信部2214jへ送信する処理部である。バックプレッシャ制御部2214fが送信する信号は、図4と同様な構成となる。
The back
バックプレッシャ制御部2214fが縮退クラスバッファバックプレッシャ送信部2214gへ送信する信号は、入力制御部の内部のバッファに対するバックプレッシャであるバックプレッシャ28の基となる。また、バックプレッシャ制御部2214fがSSWBバックプレッシャ送信部2214jへ送信する信号は、対応する入側スイッチブレードのQoSクラス別バッファへのバックプレッシャであるバックプレッシャ27の基となる。
The signal transmitted from the back
バックプレッシャ制御部2214fの処理ロジックを図6に示す。バックプレッシャ制御部2214fは、入力された各信号の対応するビットをこのロジックに当てはめて出力する信号のビットの値を決定する。
The processing logic of the back
図6に示すように、SSWBバックプレッシャ送信部2214jへ送信されるビットは、輻輳バックプレッシャ受信部2214aとDSWBバックプレッシャ受信部2214cから入力される信号のビットがいずれか一方でもONであればONとなる。また、縮退クラスバッファバックプレッシャ送信部2214gへ送信されるビットは、緊急バックプレッシャ受信部2214bから入力される信号のビットがONであり、かつ、入力量閾値越え判定部2214eから入力される取消信号のビットがOFFの場合にONとなる。
As shown in FIG. 6, the bit transmitted to the SSWB back
縮退クラスバッファバックプレッシャ送信部2214gは、バックプレッシャ制御部2214fから送信された信号に基づいて、入力制御部の内部のバッファに対するバックプレッシャであるバックプレッシャ28を送信する処理部である。
Based on the signal transmitted from the back
図2に示すように、入力制御部2210a〜2210nの内部にはバッファが設けられており、バックプレッシャによってセルの送信停止する旨の要求がなされた場合に、セルを保持しておくことができるようになっている。本来であれば、QoSクラスごとにバッファを設けることが好ましいが、それでは、大量のメモリが必要になる。
As shown in FIG. 2, a buffer is provided in each of the
そこで、本実施例に係るバックプレッシャ方式では、QoSクラスを縮退したクラスごとにバッファを設けることとしている。本実施例の場合は、HighとLowという2つの縮退クラスを設定し、Highクラスに対応するバッファ2211aとLowクラスに対応するバッファ2211bとを設けている。
Therefore, in the back pressure system according to the present embodiment, a buffer is provided for each class in which the QoS class is degenerated. In this embodiment, two degenerate classes, High and Low, are set, and a
バックプレッシャ28のデータ構成を図7に示す。同図に示すように、バックプレッシャ28は、2つのビットから構成され、各ビットは、Highクラスのバッファであるバッファ2211aとLowクラスのバッファであるバッファ2211bとに1対1で対応する。そして、ビットの値が1場合は、対応するバッファからのセルの送信を停止すべきことを意味し、ビットの値が0場合は、対応するバッファからのセルの送信が可能であることを意味する。
The data structure of the
このように、縮退クラスバッファバックプレッシャ送信部2214gは、図4のようなQoSクラスクラス別かつ出側スイッチブレード別の信号を入力され、これを図7のような信号へ変換する。この変換は、縮退クラスバッファ対応記憶部2214hに記憶された縮退クラスバッファ対応データに基づいておこなわれる。
As described above, the degenerate class buffer back
縮退クラスバッファバックプレッシャ受信部2214iは、入力制御部の内部に設けられたバッファからのバックプレッシャであるバックプレッシャ21を受信し、これをSSWBバックプレッシャ送信部2214jへ入力する処理部である。本実施例の場合、入力制御部の内部にはHighとLowという2つのバッファが存在するが、縮退クラスバッファバックプレッシャ受信部2214iは、この2つのバッファからのバックプレッシャの論理積をとった結果をSSWBバックプレッシャ送信部2214jへ入力する。
The degenerate class buffer back
SSWBバックプレッシャ送信部2214jは、バックプレッシャ制御部2214fおよび縮退クラスバッファバックプレッシャ受信部2214iから送信された信号に基づいて、対応する入側スイッチブレードへのバックプレッシャを送信する処理部である。
The SSWB back
SSWBバックプレッシャ送信部2214jが送信するバックプレッシャは、2種類存在する。ひとつは、縮退クラスバッファバックプレッシャ受信部2214iから送信された信号に基づいて送信されるバックプレッシャ22である。バックプレッシャ22は、図8のように1ビットで構成され、ビットの値が1場合は、対応する入側スイッチブレードからのセルの送信を全面的に停止すべきことを意味する。
There are two types of back pressure transmitted by the SSWB back
もうひとつのバックプレッシャは、バックプレッシャ制御部2214fから送信された信号に基づいて送信されるバックプレッシャ27である。バックプレッシャ27は、図4のようにQoSクラス別かつ出側スイッチブレード別にビットを備える。これらのビットの値が1の場合、対応するバッファからのセルの送信を停止すべきことを意味する。
Another back pressure is a
次に、出力バッファ部2230a〜2230nに必要とされるバッファサイズについて説明する。ここでは、出力バッファ部2230aを例として説明する。図9は、本実施例に係るネットワークスイッチにおいて出力バッファ部2230aに必要とされるバッファサイズを説明するための説明図である。
Next, the buffer size required for the
出力バッファ部2230aは、セルの送信停止を要求した後、実際にセルの送信が停止するまでに到達するセルを格納できるだけのサイズのバッファを各QoSクラスごとに確保していないとパケットロスが発生してしまう。
The
出力バッファ部2230aからのセルの送信停止要求は、バックプレッシャ25によっておこなわれるが、このバックプレッシャ25が出力バッファ部2230aから入力制御部2210a〜2210nに到達するまでの遅延時間をT3、バックプレッシャ25の到達の直前に送出されたセルが出力バッファ部2230aに到達するまでの遅延時間をT4、セルの最大入力速度をSとすると、出力バッファ部2230aは、少なくとも
S×(T3+T4)×n
のバッファサイズを備えていなければならないことになる。
The cell transmission stop request from the
The buffer size must be provided.
T3およびT4は、T1およびT2よりも短いので、出力バッファ部2230a〜2230nに必要とされるバッファサイズも従来よりその分だけ小さくなっている。
Since T3 and T4 are shorter than T1 and T2, the buffer size required for the
次に、縮退クラスバッファバックプレッシャ送信部2214gの処理内容について説明する。図10は、縮退クラスバッファバックプレッシャ送信部2214gの処理内容を説明するための説明図である。同図に示すように、縮退クラスバッファバックプレッシャ送信部2214gは、バックプレッシャ制御部2214fから送信されたバックプレッシャ信号と縮退クラスバッファ対応記憶部2214hから取得した縮退クラスバッファ対応データとの論理和演算をおこなった結果をバックプレッシャ28として送信する。
Next, the processing content of the degenerate class buffer back
取得した縮退クラスバッファ対応データには、QoSクラス別かつ出側スイッチブレード別にセルが入力制御部内のどのバッファに格納されるのかが設定されている。本実施例では、入力制御部内のバッファはHighとLowの2種類であるが、縮退クラスバッファ対応データは、QoSクラス別かつ出側スイッチブレード別にHighとLowに対応したビットを有し、セルが格納されるバッファに対応するビットが1に、セルが格納されないバッファに対応するビットが0にされる。 In the acquired degenerate class buffer correspondence data, it is set in which buffer in the input control unit the cell is stored for each QoS class and for each outgoing switch blade. In this embodiment, there are two types of buffers in the input controller, High and Low, but the degenerate class buffer compatible data has bits corresponding to High and Low for each QoS class and for each outgoing switch blade, and the cell The bit corresponding to the buffer to be stored is set to 1, and the bit corresponding to the buffer in which no cell is stored is set to 0.
図10の例では、QoSクラス1については、全てHighに対応するビットが1となり、Lowに対応するビットが0となっている。QoSクラス1以外については、全てHighに対応するビットが0となり、Lowに対応するビットが1となっている。
In the example of FIG. 10, for
縮退クラスバッファバックプレッシャ送信部2214gは、バックプレッシャ信号のビットと取得した縮退クラスバッファ対応データのビットの論理和を入力制御部内のバッファのクラスごとに演算し、その結果をそのクラスのバックプレッシャの値とする。
The degenerate class buffer back
次に、入力量閾値越え判定部2214eの処理内容について説明する。図11は、入力量閾値越え判定部2214eの処理内容を説明するための説明図である。同図に示すように、入力セルカウント部2214dは、バックプレッシャ24がONに変化するのを契機として、当該のQoSクラスに属し、かつ、当該の出側スイッチブレードが出力先となっているセルの件数のカウントを開始する。カウンタの値は、バックプレッシャ24がOFFに変化すると0にリセットされる。
Next, the processing content of the input amount threshold value excess determination unit 2214e will be described. FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the processing content of the input amount threshold value excess determination unit 2214e. As shown in the figure, the input
入力量閾値越え判定部2214eは、このカウンタの値を監視し、バックプレッシャ25がONになった場合に、カウンタの値が所定の閾値よりも小さければ、取消信号をONにし、閾値を超過していれば取消信号をOFFにする。
The input amount threshold value excess determination unit 2214e monitors the value of this counter, and when the
上述してきたように、本実施例では、出力バッファの輻輳状況に応じて作用先の異なるバックプレッシャを送信させ、出力バッファの輻輳状況が逼迫している場合に、出力バッファに近い位置に送信停止要求をおこなうように構成したので、バックプレッシャの遅延時間が小さくなり、出力バッファのバッファサイズを小さくすることができる。 As described above, in this embodiment, back pressure with different operation destinations is transmitted according to the congestion status of the output buffer, and transmission is stopped at a position close to the output buffer when the congestion status of the output buffer is tight. Since the request is made, the delay time of the back pressure is reduced, and the buffer size of the output buffer can be reduced.
(付記1)バックプレッシャによって出力バッファの輻輳制御をおこなう出力バッファ型のネットワークスイッチであって、
輻輳状況に応じて作用先が異なる複数の段階のバックプレッシャを送信するバックプレッシャ出力バッファ
を備えたことを特徴とするネットワークスイッチ。
(Appendix 1) An output buffer type network switch that performs congestion control of an output buffer by back pressure,
A network switch comprising a back pressure output buffer for transmitting back pressure at a plurality of stages whose operation destinations differ depending on a congestion state.
(付記2)自装置の入力側に優先制御クラスを縮退した全出力先共通の縮退クラスバッファをさらに備え、特定の優先制御クラスの送信停止を要求するバックプレッシャが受信された場合に、該優先制御クラスに対応する縮退クラスバッファのみを送信停止状態とすることを特徴とする付記1に記載のネットワークスイッチ。
(Additional remark 2) When the back pressure which requests | requires the transmission stop of a specific priority control class is further provided in the input side of an own apparatus further, and the degeneration class buffer common to all the output destinations which reduced the priority control class is received, this priority is received. The network switch according to
(付記3)入力トラフィック量を監視する監視手段をさらに備え、前記監視手段がトラフィック量が所定の閾値よりも低いと判断した場合は、バックプレッシャによる送信停止要求を無視することを特徴とする付記1または2に記載のネットワークスイッチ。 (Additional remark 3) It further has a monitoring means for monitoring the input traffic volume, and when the monitoring means determines that the traffic volume is lower than a predetermined threshold, the transmission stop request by the back pressure is ignored. 3. The network switch according to 1 or 2.
(付記4)出力バッファから出力された細分化されたセルを組み立て直す組立バッファを優先制御クラスごとにさらに備え、前記組立バッファは、使用量が所定の閾値を超過した場合に当該の優先制御クラスの送信停止を要求するバックプレッシャを入力部に送信することを特徴とする付記1〜3のいずれか一つに記載のネットワークスイッチ。
(Supplementary Note 4) An assembly buffer for reassembling the subdivided cells output from the output buffer is further provided for each priority control class, and the assembly buffer receives the priority control class when the usage amount exceeds a predetermined threshold value. The network switch according to any one of
(付記5)出力バッファ型のネットワークスイッチにおけるバックプレッシャ制御方法であって、
出力バッファの輻輳状況に応じて複数の段階のバックプレッシャを送信する工程と、
バックプレッシャの段階に応じてバックプレッシャの作用先を変更する工程と
を含んだことを特徴とするバックプレッシャ制御方法。
(Supplementary Note 5) A back pressure control method in an output buffer type network switch,
Sending multiple stages of backpressure depending on the congestion status of the output buffer; and
And a step of changing a back pressure application destination in accordance with a stage of the back pressure.
(付記6)入力トラフィック量を監視する監視工程をさらに含み、前記監視工程がトラフィック量が所定の閾値よりも低いと判断した場合は、バックプレッシャによる送信停止要求を無視することを特徴とする付記5に記載のバックプレッシャ制御方法。 (Additional remark 6) It further includes the monitoring process which monitors the amount of input traffic, and when the said monitoring process judges that the traffic volume is lower than a predetermined threshold value, the transmission stop request | requirement by a back pressure is disregarded. 5. The back pressure control method according to 5.
以上のように、本発明に係るネットワークスイッチおよびバックプレッシャ制御方法は、高品質な通信の実現に有用であり、特に、高速なネットワークに接続された状況であっても出力バッファのバッファサイズを増やすことなく、高品質な通信を実現することが必要な場合に適している。 As described above, the network switch and the back pressure control method according to the present invention are useful for realizing high-quality communication, and in particular, increase the buffer size of the output buffer even in a situation where it is connected to a high-speed network. It is suitable when it is necessary to realize high quality communication.
11、12、13 バックプレッシャ
21、22、23、24、25、26、27、28 バックプレッシャ
1000 ネットワークスイッチ
1100a〜1100n 入側スイッチブレード
1110a〜1110n インターフェース
1120a〜1120n ネットワークプロセッサ
1130a〜1130n トラフィックマネージャ
1131a〜1132x バッファ
1133 優先順位制御部
1134 FIFO
1200 メインスイッチ部
1210a〜1210n FIFO
1220 スイッチ
1230a〜1230n 出力バッファ部
1231a〜1231x バッファ
1232 優先順位制御部
1233 FIFO
1240 スケジューラ
1300a〜1300n 出側スイッチブレード
1310a〜1310n トラフィックマネージャ
1311a〜1312x バッファ
1313 フレーム組立部
1320a〜1320n ネットワークプロセッサ
1330a〜1330n インターフェース
2000 ネットワークスイッチ
2100a〜2100n 入側スイッチブレード
2110a〜2110n インターフェース
2120a〜2120n ネットワークプロセッサ
2130a〜2130n トラフィックマネージャ
2131a〜1132x バッファ
2133 優先順位制御部
2134 FIFO
2200 メインスイッチ部
2210a〜2210n 入力制御部
2211a、2211b バッファ
2212 優先順位制御部
2213 FIFO
2214 バックプレッシャフィルタ部
2214a 輻輳バックプレッシャ受信部
2214b 緊急バックプレッシャ受信部
2214c DSWBバックプレッシャ受信部
2214d 入力セルカウント部
2214e 入力量閾値越え判定部
2214f バックプレッシャ制御部
2214g 縮退クラスバッファバックプレッシャ送信部
2214h 縮退クラスバッファ対応記憶部
2214i 縮退クラスバッファバックプレッシャ受信部
2214j SSWBバックプレッシャ送信部
2220 スイッチ
2230a〜2230n 出力バッファ部
2231a〜2231x バッファ
2232 優先順位制御部
2233 FIFO
2240 スケジューラ
2300a〜2300n 出側スイッチブレード
2310a〜3210n トラフィックマネージャ
2311a〜2312x バッファ
2313 フレーム組立部
2320a〜2320n ネットワークプロセッサ
2330a〜2330n インターフェース
11, 12, 13
1200
1220
1240
2200
2214 Back pressure filter unit 2214a Congestion back
2240
Claims (5)
輻輳状況に応じて作用先が異なる複数の段階のバックプレッシャを送信するバックプレッシャ出力バッファ
を備えたことを特徴とするネットワークスイッチ。 An output buffer type network switch that controls congestion of the output buffer by back pressure,
A network switch comprising a back pressure output buffer for transmitting back pressure at a plurality of stages whose operation destinations differ depending on a congestion state.
出力バッファの輻輳状況に応じて複数の段階のバックプレッシャを送信する工程と、
バックプレッシャの段階に応じてバックプレッシャの作用先を変更する工程と
を含んだことを特徴とするバックプレッシャ制御方法。 A back pressure control method in an output buffer type network switch,
Sending multiple stages of backpressure depending on the congestion status of the output buffer; and
And a step of changing a back pressure application destination in accordance with a stage of the back pressure.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2005
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