JP4998507B2 - ネットワーク装置 - Google Patents
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Description
(1)処理遅延バラツキの増大
(2)処理順序逆転による待ち合わせのための処理性能パフォーマンス低下
(3)受付バッファ量の増大による遅延増大
という問題があった。
TAT1+TAT2 < Xoff × パケット当たりの最小処理時間
TAT1+TAT2 < (Y−Xon) × パケット当たりの最大処理時間
となる。
図5は一実施形態にかかるネットワーク装置の構成例を示す図である。
先ず、図5に基づいてネットワーク装置1の全体的な動作について説明する。
図14は処理振り分けの例を示す図であり、処理部の数nを4としている。図2に示した従来の処理振り分けと対比しやすくするため、同じ状況を想定している。
図16は処理部5#1〜5#nと共有リソース6#1〜6#mを接続するアクセス経路7としてシリアルバスもしくはパラレルバスを用いたものである。
以上説明したように、本実施形態によれば、従来の方式に比して次のような利点がある。
(1)従来の受付バッファ量を監視する方式の場合、これから処理を振り分けるパケットデータの処理完了時間が予測できないため、その時点で受付バッファに余裕のある処理部に振り分けるしかない。その結果、処理時間が長いパケットデータを振り分けられた処理部は処理完了までに時間を要し、その後に振り分けられたパケットデータの処理完了が遅くなり、遅延バラツキが大きくなる。この点、本実施形態では、入力したパケットデータを、処理時間を考慮してスケジューリングしてから処理部に振り分けるため、遅延パラツキを最小限に抑えた負荷分散を行うことができる。また、遅延バラツキを最小限に抑えることができるため、一つの処理部内で、遅延に厳しいトラフィックとそうでないトラフィックとを混在させて処理することも可能となる。
(2)従来の受付バッファ量を監視する方式の場合、パケットデータ単位に処理開始時間が異なるため、TCPパケットのように複数のIPパケットから構成されるものを処理して再組み立てするケースでは、各処理部での処理順序が守られない。このため、全パケットデータの処理が完了してから再組み立てすることが必要となり、待ち合わせの時間が無駄となる。この点、本実施形態では、事前のスケジューリングにより一連のパケットデータについてほぼ同時期に処理を行うことができるため、待ち合わせ時間がほとんど発生せず、逐次処理が可能となって処理性能が向上する。
(3)従来の受付バッファ量を監視する方式の場合、受付バッファが空となってアイドル時間が発生しないようにするには受付バッファ量を増やすしかなく、その結果、遅延時間が増大してしまう。この点、本実施形態では、事前にスケジューリングすることにより振り分けを行うものであり、受付バッファ量を監視しないため、受付バッファ量による遅延時間の増大という問題は発生しない。
(4)バス接続、リング接続、TDM接続、P−P接続、スイッチ接続等の種々の経路で接続される共有リソースに対応することができる。
(5)優先度の高いパケットデータを所定の処理部に振り分けることにより、優先度の高い高いリアルタイム性が要求されるトラフィックの透過保証を実現することができる。
(付記1)
複数の処理部を有し、入力パケットデータを処理振り分け部により前記処理部のいずれか一つに振り分けて負荷分散しながら所定のネットワーク処理を行うネットワーク装置であって、
前記処理振り分け部は、
入力パケットデータの一部のキー情報に基づいて処理種別を取得する手段と、
取得した処理種別に対応する固定処理時間を取得する手段と、
取得した固定処理時間に基づき、入力パケットデータを前記処理部のそれぞれに振り分けたと仮定した場合の前記処理部の各々の処理時間の分布情報を算出する手段と、
処理時間の分布が最も均等になる前記処理部に入力パケットデータを振り分ける手段と
を備えたことを特徴とするネットワーク装置。
(付記2)
付記1に記載のネットワーク装置において、
前記分布情報を算出する手段は、
前記処理部内で直前と同一の処理種別の入力パケットデータを処理する場合は固定処理時間のうちのキャッシュヒット分を処理時間の計算に使用し、
直前と異なる処理種別の入力パケットデータを処理する場合は固定処理時間のうちのキャッシュ未ヒット分を処理時間の計算に使用する
ことを特徴とするネットワーク装置。
(付記3)
付記1または2のいずれか一項に記載のネットワーク装置において、
前記分布情報を算出する手段は、
共有リソースへのアクセスが競合する処理につき、アクセスが競合しないよう処理時間の時間帯の補正を行う
ことを特徴とするネットワーク装置。
(付記4)
付記3に記載のネットワーク装置において、
前記処理部と前記共有リソースとの接続形態がシリアルバスもしくはパラレルバスの共有バスである場合、前記分布情報を算出する手段は、個々の共有バスについて固定処理時間のうちのリソースアクセス分の処理時間を管理し、当該リソースアクセス分の処理時間の競合を回避する補正を行う
ことを特徴とするネットワーク装置。
(付記5)
付記3に記載のネットワーク装置において、
前記処理部と前記共有リソースとの接続形態がリング接続、TDM接続、ポイントツーポイント接続、スイッチ接続のいずれかである場合、前記分布情報を算出する手段は、個々の前記共有リソースについて固定処理時間のうちのリソースアクセス分の処理時間を管理し、当該リソースアクセス分の処理時間の競合を回避する補正を行う
ことを特徴とするネットワーク装置。
(付記6)
付記1乃至5のいずれか一項に記載のネットワーク装置において、
前記処理部は、実際に処理が完了した入力パケットデータの処理種別毎の固定処理時間を前記処理振り分け部にフィードバックする手段
を備えたことを特徴とするネットワーク装置。
(付記7)
付記1乃至6のいずれか一項に記載のネットワーク装置において、
前記処理振り分け部は、入力パケットデータの一部のキー情報に基づいて優先度を識別し、優先クラス毎に前記処理部への入力パケットデータの振り分けを行う
ことを特徴とするネットワーク装置。
(付記8)
複数の処理部を有し、入力パケットデータを処理振り分け部により前記処理部のいずれか一つに振り分けて負荷分散しながら所定のネットワーク処理を行うネットワーク装置の処理方法であって、
前記処理振り分け部は、
入力パケットデータの一部のキー情報に基づいて処理種別を取得する工程と、
取得した処理種別に対応する固定処理時間を取得する工程と、
取得した固定処理時間に基づき、入力パケットデータを前記処理部のそれぞれに振り分けたと仮定した場合の前記処理部の各々の処理時間の分布情報を算出する工程と、
処理時間の分布が最も均等になる前記処理部に入力パケットデータを振り分ける工程と
を備えたことを特徴とする負荷分散処理方法。
2 回線対応部
21、24 回線終端部
22、23 L2終端部
3 処理振り分け部
31 パケット識別部
311 シーケンス番号付与部
312 検索部
313 識別番号取得テーブル
314 処理時間取得テーブル
32 処理時間管理部
321#1〜321#n 処理部計算用時間キュー
322 データ書き込み/補正部
323 平均偏差合計値生成部
324 データ出力部
PQ#1〜PQ#n 処理部用時間キュー
RQ#1〜RQ#m 共有リソース用時間キュー
T1、T4 ポインタテーブル
T2、T3、T5、T6 データテーブル
33 スケジューリング判定部
34 実行用時間キュー
341 データ書き込み/出力部
PQP#1〜PQP#n 処理部用時間キュー
RQP#1〜RQP#m 共有リソース用時間キュー
TP1、TP4 ポインタテーブル
TP3、TP6 データテーブル
41 データバッファ
42 データディスクリプタ
5#1〜5#n 処理部
51 受付バッファ
52 パケットデータ領域
53 プログラム/キャッシュ領域
54 CPUコア
55 共有リソースアクセス部
56 TAT保持/送信部
6#1〜6#m 共有リソース
7 アクセス経路
8 送信制御部
Claims (5)
- 複数の処理部を有し、入力パケットデータを処理振り分け部により前記処理部のいずれか一つに振り分けて負荷分散しながら所定のネットワーク処理を行うネットワーク装置であって、
前記処理振り分け部は、
入力パケットデータの一部のキー情報に基づいて処理種別を取得する手段と、
取得した処理種別を記憶する手段と、
今回の処理種別と前記記憶している前回の処理種別とが同一であるときは、前記処理種別に対応する第1の時間に基づいて処理時間を算出し、同一でないときは、前記処理種別に対応する、前記第1の時間よりも長い第2の時間に基づいて処理時間を算出し、当該処理時間に基づき、入力パケットデータを前記処理部のそれぞれに振り分けたと仮定した場合の前記処理部の各々の処理時間の分布情報を算出する手段と、
処理時間の分布が最も均等になる前記処理部に入力パケットデータを振り分ける手段と
を備えたことを特徴とするネットワーク装置。 - 請求項1に記載のネットワーク装置において、
前記分布情報を算出する手段は、
共有リソースへのアクセスが競合する処理につき、アクセスが競合しないよう処理時間の時間帯の補正を行う
ことを特徴とするネットワーク装置。 - 請求項1または2のいずれか一項に記載のネットワーク装置において、
前記処理部は、実際に処理が完了した入力パケットデータの処理種別毎の固定処理時間を前記処理振り分け部にフィードバックする手段
を備えたことを特徴とするネットワーク装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載のネットワーク装置において、
前記処理振り分け部は、入力パケットデータの一部のキー情報に基づいて優先度を識別し、優先クラス毎に前記処理部への入力パケットデータの振り分けを行う
ことを特徴とするネットワーク装置。 - 複数の処理部を有し、入力パケットデータを処理振り分け部により前記処理部のいずれか一つに振り分けて負荷分散しながら所定のネットワーク処理を行うネットワーク装置の処理方法であって、
前記処理振り分け部が、
入力パケットデータの一部のキー情報に基づいて処理種別を取得する工程と、
取得した処理種別を記憶する工程と、
今回の処理種別と前記記憶している前回の処理種別とが同一であるときは、前記処理種別に対応する第1の時間に基づいて処理時間を算出し、同一でないときは、前記処理種別に対応する、前記第1の時間よりも長い第2の時間に基づいて処理時間を算出し、当該処理時間に基づき、入力パケットデータを前記処理部のそれぞれに振り分けたと仮定した場合の前記処理部の各々の処理時間の分布情報を算出する工程と、
処理時間の分布が最も均等になる前記処理部に入力パケットデータを振り分ける工程と
を備えたことを特徴とする負荷分散処理方法。
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