JP4669442B2 - パケット処理システム、パケット処理方法、およびプログラム - Google Patents
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D.Pao, S.Leung, "Sharing buffer in an input-output buffered ATM switch without scaling up memory bandwidth requirement" ,Computer Communications and Networks, 1995. Proceedings., Fourth International Conference on 20-30 sept. 1995 Page(s):339-343 佐々木純、高橋達郎、"エッジルータを共通バッファとして用いる光パケットルータのトラヒック制御法"、電子情報通信学会論文誌Vol J87, No.7 pp.963-971
別々のネットワークに接続される複数のパケット転送装置と、
前記複数のパケット転送装置が接続され、各パケット転送装置間におけるパケットの受け渡しを行うスイッチと、を有し、
前記複数のパケット転送装置のそれぞれは、自装置と接続されたネットワークから宛先に関する情報を含むヘッダ情報が付与されたパケットを受信し、該受信パケットを、前記ヘッダ情報に基づいて、前記宛先となるネットワークが接続された転送先のパケット転送装置に転送するプロセッサを有し、
前記受信パケットの転送元であるパケット転送装置において、前記プロセッサにおける前記受信パケットを転送するためのパケット処理に対する負荷の状態が、自装置内に保持した前記受信パケットの量が閾値より少ない低負荷状態から前記受信パケットの量が前記閾値より大きな別の閾値を超える高負荷状態に遷移した場合に、該プロセッサが処理することのできない受信パケットを、該プロセッサに代わって、他のパケット転送装置の前記プロセッサがパケット処理する、パケット処理システムであって、
前記転送元のパケット転送装置のプロセッサは、前記他のパケット転送装置に迂回させるパケットに迂回したパケットである旨を示す迂回フラグを付与し、
前記転送先のパケット転送装置のプロセッサは、
前記迂回フラグに基づいて、受信したパケットが前記転送元のパケット転送装置から直接受信した第1のパケットと前記他のパケット転送装置を迂回して受信した第2のパケットのいずれであるかを識別し、
受信した第1のパケットに対してパケット処理が実行される状態で、前記第2のパケットを受信した場合は、受信した第2のパケットを内部バッファに一時的に格納するとともに、前記第1のパケットを受信する度に、タイマーを所定値にセットし、新たにカウントダウンを始め、該タイマーが切れた場合に、前記第1のパケットよりなるパケット群の最後のパケットを受信したと判定して、前記内部バッファに格納した第2のパケットに対して前記パケット処理を実行し、
受信した第2のパケットに対してパケット処理が実行される状態で、前記第1のパケットを受信した場合は、受信した第1のパケットを前記内部バッファに一時的に格納するとともに、前記第2のパケットを受信する度に、タイマーを所定値にセットし、新たにカウントダウンを始め、該タイマーが切れた場合に、前記第2のパケットよりなるパケット群の最後のパケットを受信したと判定して、前記内部バッファに格納した第1のパケットに対してパケット処理を実行するように構成されている。
別々のネットワークに接続される複数のパケット転送装置と、
前記複数のパケット転送装置が接続され、各パケット転送装置間におけるパケットの受け渡しを行うスイッチと、
前記複数のパケット転送装置のそれぞれと前記スイッチを介して接続された少なくとも1つの共有転送装置を有し、
前記複数のパケット転送装置のそれぞれは、自装置と接続されたネットワークから宛先に関する情報を含むヘッダ情報が付与されたパケットを受信し、該受信パケットを、前記ヘッダ情報に基づいて、前記宛先となるネットワークが接続された転送先のパケット転送装置に転送するプロセッサを有し、
前記プロセッサは、前記受信パケットを転送するためのパケット処理に対する負荷の状態が、前記受信パケットの量が前記プロセッサによって処理可能な所定のデータ量より少ない低負荷状態から前記受信パケットの量が前記所定のデータ量を超える高負荷状態に遷移した場合に、前記受信パケットを、前記パケット処理を行わずに前記共有転送装置へ送信し、
前記共有転送装置は、高負荷状態となった前記プロセッサから受信したパケットに対して、該プロセッサに代わって前記パケット処理を実行し、該パケット処理を施したパケットを前記転送先のパケット転送装置に送信する、パケット処理システムであって、
前記受信パケットの転送元であるパケット転送装置のプロセッサは、前記共有転送装置に迂回させるパケットに迂回したパケットである旨を示す迂回フラグを付与し、
前記転送先のパケット転送装置のプロセッサは、
前記迂回フラグに基づいて、受信したパケットが前記転送元のパケット転送装置から直接受信した第1のパケットと前記共有転送装置を迂回して受信した第2のパケットのいずれであるかを識別し、
受信した第1のパケットに対してパケット処理が実行される状態で、前記第2のパケットを受信した場合は、受信した第2のパケットを内部バッファに一時的に格納するとともに、前記第1のパケットを受信する度に、タイマーを所定値にセットし、新たにカウントダウンを始め、該タイマーが切れた場合に、前記第1のパケットよりなるパケット群の最後のパケットを受信したと判定して、前記内部バッファに格納した第2のパケットに対してパケット処理を実行し、
受信した第2のパケットに対してパケット処理が実行される状態で、前記第1のパケットを受信した場合は、受信した第1のパケットを前記内部バッファに一時的に格納するとともに、前記第2のパケットを受信する度に、タイマーを所定値にセットし、新たにカウントダウンを始め、該タイマーが切れた場合に、前記第2のパケットよりなるパケット群の最後のパケットを受信したと判定して、前記内部バッファに格納した第1のパケットに対してパケット処理を実行するように構成されている。
パケットスキップ部112は、パケット処理部115が低負荷状態のとき、すなわち、キュー監視部113から高負荷状態を示す信号を受信するまでは、到着したパケットの処理用データを監視キュー114に入れる。パケット処理部115は、リソースが空くと監視キュー114に入っているパケット処理用データを先頭から取り出し、取り出したデータを用いてパケットに処理を施した後、処理用データをスケジューラ116に送る。
パケット処理部115が高負荷状態になると、リソースがなかなか空かなくなるため、監視キュー114からパケットを取り出す頻度が減少する。パケットスキップ部112が処理用データを監視キュー114に入れる頻度が、パケット処理部115が監視キュー114から処理用データを取り出す頻度より大きくなると、監視キュー114のキュー長が増加する。キュー長が第1の閾値(スキップ処理決定閾値)を越えると、キュー監視部113がそれを検知して、パケットスキップ部112に対して、パケット処理部115が高負荷状態になったことを通知する。パケットスキップ部112は、高負荷状態である旨の通知を受信すると、パケット処理用データの送り先を監視キュー114からスケジューラ116に変更する。この変更後、パケットスキップ部112は、到着するパケットの処理用データをスケジューラ116に送るが、処理データに対応するパケットのバックプレーン用ヘッダの迂回フラグが「on」になるようにする。
監視キュー114にパケットが入らなくなるため、時間の経過とともに、監視キュー114のキュー長は減少する。キュー長が第2の閾値(スキップ処理解除閾値)を下回ると、キュー監視部113がそれを検知して、パケットスキップ部112に対して、パケット処理部115が低負荷状態になったことを通知する。パケットスキップ部112は、低負荷状態である旨の通知を受信すると、パケット処理用データの送り先をスケジューラ116から監視キュー114に変更する。この変更後、パケットスキップ部112は、到着するパケットの処理用データを監視キュー114に送るが、処理データに対応するパケットのバックプレーン用ヘッダの迂回フラグが「off」になるようにする。
送信元の転送装置が低負荷状態にあるときは、パケットの共有転送装置への迂回は行われないので、送信先の転送装置は、送信元の転送装置からのみパケットを受信することになる。送信先の転送装置では、パケットオーダリング用キュー処理部111は、送信元の転送装置から受信したパケットの処理用データをパケット処理部115に向けて送出する。
送信元の転送装置が高負荷状態になると、パケットの共有転送装置への迂回が行われるので、送信先の転送装置は、送信元の転送装置からパケットを受信するとともに、共有転送装置から迂回したパケットを受信することになる。
送信元の転送装置からのパケットの直接受信が終了すると、送信先の転送装置では、パケットオーダリング用キュー処理部111が、内部バッファに格納した処理用データ、および共有転送装置から新たに到着する、迂回したパケットの処理用データをパケットの到着順にパケット処理部115に向けて送出する。
送信元の転送装置が低負荷状態に戻ると、送信先の転送装置は、共有転送装置から迂回したパケットを受信することに加えて、送信元の転送装置から直接パケットを受信することになる。
上述の実施形態では、図3および図4に示したように、転送装置1のプロセッサ103は、パケット処理スキップ機能およびパケットオーダリング用キュー機能を有するが、このプロセッサ103に代えて、パケット処理スキップ機能を有する第1のプロセッサと、パケットオーダリング用キュー機能を有する第2のプロセッサとを用いてもよい。ここでは、本発明の他の実施形態であるパケット処理システムとして、そのような機能別のプロセッサを設けた転送装置を有するパケット処理システムを説明する。
2 共有転送装置
3 スイッチ
100 ネットワーク側インタフェース
101 デバイス間スイッチ
102 バックプレーン側インタフェース
103 プロセッサ
104 記憶部
Claims (8)
- 別々のネットワークに接続される複数のパケット転送装置と、
前記複数のパケット転送装置が接続され、各パケット転送装置間におけるパケットの受け渡しを行うスイッチと、を有し、
前記複数のパケット転送装置のそれぞれは、自装置と接続されたネットワークから宛先に関する情報を含むヘッダ情報が付与されたパケットを受信し、該受信パケットを、前記ヘッダ情報に基づいて、前記宛先となるネットワークが接続された転送先のパケット転送装置に転送するプロセッサを有し、
前記受信パケットの転送元であるパケット転送装置において、前記プロセッサにおける前記受信パケットを転送するためのパケット処理に対する負荷の状態が、自装置内に保持した前記受信パケットの量が閾値より少ない低負荷状態から前記受信パケットの量が前記閾値より大きな別の閾値を超える高負荷状態に遷移した場合に、該プロセッサが処理することのできない受信パケットを、該プロセッサに代わって、他のパケット転送装置の前記プロセッサがパケット処理する、パケット処理システムであって、
前記転送元のパケット転送装置のプロセッサは、前記他のパケット転送装置に迂回させるパケットに迂回したパケットである旨を示す迂回フラグを付与し、
前記転送先のパケット転送装置のプロセッサは、
前記迂回フラグに基づいて、受信したパケットが前記転送元のパケット転送装置から直接受信した第1のパケットと前記他のパケット転送装置を迂回して受信した第2のパケットのいずれであるかを識別し、
受信した第1のパケットに対してパケット処理が実行される状態で、前記第2のパケットを受信した場合は、受信した第2のパケットを内部バッファに一時的に格納するとともに、前記第1のパケットを受信する度に、タイマーを所定値にセットし、新たにカウントダウンを始め、該タイマーが切れた場合に、前記第1のパケットよりなるパケット群の最後のパケットを受信したと判定して、前記内部バッファに格納した第2のパケットに対して前記パケット処理を実行し、
受信した第2のパケットに対してパケット処理が実行される状態で、前記第1のパケットを受信した場合は、受信した第1のパケットを前記内部バッファに一時的に格納するとともに、前記第2のパケットを受信する度に、タイマーを所定値にセットし、新たにカウントダウンを始め、該タイマーが切れた場合に、前記第2のパケットよりなるパケット群の最後のパケットを受信したと判定して、前記内部バッファに格納した第1のパケットに対してパケット処理を実行する、パケット処理システム。 - 別々のネットワークに接続される複数のパケット転送装置と、
前記複数のパケット転送装置が接続され、各パケット転送装置間におけるパケットの受け渡しを行うスイッチと、
前記複数のパケット転送装置のそれぞれと前記スイッチを介して接続された少なくとも1つの共有転送装置を有し、
前記複数のパケット転送装置のそれぞれは、自装置と接続されたネットワークから宛先に関する情報を含むヘッダ情報が付与されたパケットを受信し、該受信パケットを、前記ヘッダ情報に基づいて、前記宛先となるネットワークが接続された転送先のパケット転送装置に転送するプロセッサを有し、
前記プロセッサは、前記受信パケットを転送するためのパケット処理に対する負荷の状態が、前記受信パケットの量が前記プロセッサによって処理可能な所定のデータ量より少ない低負荷状態から前記受信パケットの量が前記所定のデータ量を超える高負荷状態に遷移した場合に、前記受信パケットを、前記パケット処理を行わずに前記共有転送装置へ送信し、
前記共有転送装置は、高負荷状態となった前記プロセッサから受信したパケットに対して、該プロセッサに代わって前記パケット処理を実行し、該パケット処理を施したパケットを前記転送先のパケット転送装置に送信する、パケット処理システムであって、
前記受信パケットの転送元であるパケット転送装置のプロセッサは、前記共有転送装置に迂回させるパケットに迂回したパケットである旨を示す迂回フラグを付与し、
前記転送先のパケット転送装置のプロセッサは、
前記迂回フラグに基づいて、受信したパケットが前記転送元のパケット転送装置から直接受信した第1のパケットと前記共有転送装置を迂回して受信した第2のパケットのいずれであるかを識別し、
受信した第1のパケットに対してパケット処理が実行される状態で、前記第2のパケットを受信した場合は、受信した第2のパケットを内部バッファに一時的に格納するとともに、前記第1のパケットを受信する度に、タイマーを所定値にセットし、新たにカウントダウンを始め、該タイマーが切れた場合に、前記第1のパケットよりなるパケット群の最後のパケットを受信したと判定して、前記内部バッファに格納した第2のパケットに対してパケット処理を実行し、
受信した第2のパケットに対してパケット処理が実行される状態で、前記第1のパケットを受信した場合は、受信した第1のパケットを前記内部バッファに一時的に格納するとともに、前記第2のパケットを受信する度に、タイマーを所定値にセットし、新たにカウントダウンを始め、該タイマーが切れた場合に、前記第2のパケットよりなるパケット群の最後のパケットを受信したと判定して、前記内部バッファに格納した第1のパケットに対してパケット処理を実行する、パケット処理システム。 - 前記複数のパケット転送装置は、互いに、自装置のプロセッサの負荷状態を示す情報を交換し、前記転送元のパケット転送装置のプロセッサは、負荷の最も低いパケット転送装置に、自プロセッサが処理することのできない受信パケットを送信する、請求項1に記載のパケット処理システム。
- 前記プロセッサは、
供給されたパケットを順に蓄積する監視キューと、
前記監視キューに格納されたパケットのキュー長が第1の閾値を超えると、前記高負荷状態を示す第1の信号を送出し、前記キュー長が前記第1の閾値より小さな第2の閾値を下回ると、前記低負荷状態を示す第2の信号を送出するキュー監視部と、
供給されたパケットの転送順のスケジューリングを行うスケジューリング部と、
前記監視キューから蓄積したパケットを蓄積順に取り出して前記パケット処理を実行し、該パケット処理を施したパケットを前記スケジューリング部に供給するパケット処理部と、
自装置と接続された前記ネットワークから到着するパケットを入力とし、前記キュー監視部から前記第1の信号を受信すると、該入力パケットを直接、前記スケジューリング部に供給し、前記キュー監視部から前記第2の信号を受信すると、該入力パケットを前記監視キューに供給するパケットスキップ部と、を有する、請求項1乃至3に記載のパケット処理システム。 - 転送元のパケット転送装置が、自装置と接続されたネットワークから宛先に関する情報を含むヘッダ情報が付与されたパケットを受信し、該受信パケットを、前記ヘッダ情報に基づいて前記宛先に関するネットワークが接続された転送先のパケット転送装置に転送するためのパケット処理を行う第1のステップと、
前記転送元のパケット転送装置が、前記受信パケットを転送するためのパケット処理に対する負荷が低負荷状態から高負荷状態に遷移した場合に、前記受信パケットを、前記パケット処理を行わずに他のパケット転送装置へ送信する第2のステップと、
前記他のパケット転送装置が、前記転送元のパケット転送装置から受信したパケットに対して、該転送元のパケット転送装置に代わって前記パケット処理を実行し、該パケット処理を施したパケットを前記転送先のパケット転送装置に送信する第3のステップと、
前記転送先のパケット転送装置が、前記転送元のパケット転送装置および前記他のパケット転送装置のそれぞれから前記パケット処理の施されたパケットを受信し、該受信パケットを、前記転送元のパケット転送装置が自装置と接続された前記ネットワークから受信した際の、該受信パケットに関する到着順序に従って、前記宛先となるネットワーク上に送出する第4のステップと、を含む、パケット処理方法であって、
前記第1のステップは、前記転送元のパケット転送装置が、前記他のパケット転送装置に迂回させるパケットに迂回したパケットである旨を示す迂回フラグを付与するステップを含み、
前記第4のステップは、
前記転送先のパケット転送装置が、
前記迂回フラグに基づいて、受信したパケットが前記転送元のパケット転送装置から直接受信した第1のパケットと前記他のパケット転送装置を迂回して受信した第2のパケットのいずれであるかを識別し、
受信した第1のパケットに対してパケット処理が実行される状態で、前記第2のパケットを受信した場合は、受信した第2のパケットを内部バッファに一時的に格納するとともに、前記第1のパケットを受信する度に、タイマーを所定値にセットし、新たにカウントダウンを始め、該タイマーが切れた場合に、前記第1のパケットよりなるパケット群の最後のパケットを受信したと判定して、前記内部バッファに格納した第2のパケットに対してパケット処理を実行し、
受信した第2のパケットに対してパケット処理が実行される状態で、前記第1のパケットを受信した場合は、受信した第1のパケットを前記内部バッファに一時的に格納するとともに、前記第2のパケットを受信する度に、タイマーを所定値にセットし、新たにカウントダウンを始め、該タイマーが切れた場合に、前記第2のパケットよりなるパケット群の最後のパケットを受信したと判定して、前記内部バッファに格納した第1のパケットに対してパケット処理を実行する、ステップを含む、パケット処理方法。 - 前記第2のステップは、
自装置と接続された前記ネットワークから到着したパケットを到着順に監視キューに格納するステップと、
前記監視キューから蓄積したパケットを蓄積順に取り出して前記パケット処理を実行するステップと、
前記監視キューに格納されたパケットのキュー長が第1の閾値を超えると、前記パケット処理の負荷が前記高負荷状態であると判断し、前記キュー長が前記第1の閾値より小さな第2の閾値を下回ると、前記パケット処理の負荷が前記低負荷状態であると判断するステップと、を含む、請求項5に記載のパケット処理方法。 - 転送元のパケット転送装置から直接、または他のパケット転送装置を介してパケットを受信する受信部と、
前記受信部にて受信したパケットを、該受信パケットのヘッダに付与されている、前記他のパケット転送装置を迂回したか否かを示す迂回フラグを参照して、前記転送元のパケット転送装置から直接受信した第1のパケットと前記他のパケット転送装置を迂回して受信した第2のパケットのいずれであるかを識別するパケットオーダリング用キュー処理部と、
前記パケットオーダリング用キュー処理部から供給されたパケットを転送するためのパケット処理を行うパケット処理部と、を有し、
前記パケットオーダリング用キュー処理部は、
前記第1のパケットよりなるパケット群を受信中に前記第2のパケットを受信した場合は、受信した第1のパケットを前記パケット処理部に供給し、受信した第2のパケットを自処理部内のバッファに一時的に格納するとともに、前記第1のパケットを受信する度に、タイマーを所定値にセットし、新たにカウントダウンを始め、該タイマーが切れた場合に、前記第1のパケットよりなるパケット群の最後のパケットを受信したと判定して、前記バッファに格納された第2のパケットを前記パケット処理部に供給し、
前記第2のパケットよりなるパケット群を受信中に前記第1のパケットを受信した場合は、受信した第2のパケットを前記パケット処理部に供給し、受信した第1のパケットを前記バッファに一時的に格納するとともに、前記第2のパケットを受信する度に、タイマーを所定値にセットし、新たにカウントダウンを始め、該タイマーが切れた場合に、前記第2のパケットよりなるパケット群の最後のパケットを受信したと判定して、前記バッファに格納された第1のパケットを前記パケット処理部に供給する、データ転送装置。 - 請求項7に記載のデータ転送装置の機能をコンピュータに実行させるプログラム。
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