JPH0879306A - コンピュータ相互接続用フロー制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ネットワークのユーザの使用できる資源が制
約され、ネットワーク相互接続の最も効率的、公平、秩
序だった使用ができない点を解消するコンピュータ相互
接続用フロー制御装置を提供すること。 【解決手段】 ネットワークに接続した交換機要素１１
内のクロスバ交換機３８から他のノード１２１〜１７に
接続し、ネットワークはクロスバ交換機３８を介して交
換機パケット・バッファ３１〜３６に接続し、交換機パ
ケット・バッファ３１〜３６にパケット識別タグを有す
るパケットを停止させ、着信パケットのパケット識別タ
グが交換機パケット・バッファ３１〜３６に停止された
パケットのパケット識別タグと一致している場合には、
交換機要素１１により着信パケットを拒絶する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ・ネ
ットワーク内で相互に接続されたコンピュータの間での
情報の交換に関する。より詳細には、本発明は相互接続
交換機パケット・バッファ資源の割り当てを管理してコ
ンピュータ・ネットワーク内の相互接続のユーザ間での
アクセスの全体的効率と公平さを促進するコンピュータ
相互接続用フロー制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ・ネットワーク内で相互接
続されたコンピュータの間の情報交換を制約する問題の
１つとして、相互接続が全体的な飽和の影響から明示的
に保護されないことがある。飽和はデッドロックと混同
されるべきではない。相互接続がデータの供給を進行さ
せることができないときデッドロックが発生する。定義
によれば、デッドロックは永久的な状態である。飽和
は、たとえばあるノードにおけるメッセージ待ち時間あ
るいは帯域幅等の相互接続性能が許容できないレベルま
で低下したときに発生する。

【０００３】通常さまざまな並列機械要素を持つように
構成された単一ユーザ・並列コンピュータ・アーキテク
チャのために作成されたコンピュータ・プログラムは相
互接続資源の利用において協動的である。このような機
械では、飽和は重大な問題ではない。これは、飽和は通
常そのマシン・アキテクチャのプログラミング上の問題
から発生するためである。

【０００４】マルチユーザ、マルチコンピュータ環境で
は、相互接続の飽和の制御はより重要な問題である。単
一ユーザ環境は相互接続資源を共用する単一の協動プロ
グラムからなり、マルチユーザ、マルチコンピュータ環
境は互いに無関係な処理群からなり、それらが少ない相
互接続資源を利用するために恒常的に競合する。したが
って、相互接続フロー制御におけるこの一般的な問題点
は、相互接続の利用について協動的なコンピュータ装置
に比べて、相互接続の利用に関して競合的なコンピュー
タ装置においてより深刻である。協動的な装置では、ネ
ットワークの切り換えに問題が発生するような状況の防
止に留意して装置のソフトウエアを設計することができ
る。少ない資源を競合する装置では、相互接続の利用の
パターンを予測する方法がない。

【０００５】周知の相互接続資源管理法の１つに、ハー
ドウエア・レベルでの大域フロー制御機構を提供する方
法がある。この方法の問題点は、大域フロー制御を行な
うには大規模なトラヒック情報の交換が必要であること
である。このような大域制御を実施および管理する場
合、ネットワークには多大な犠牲が生じる。たとえば、
情報の交換には時間がかかり、また相互接続帯域幅が消
費されるため、ネットワークの性能が低下する。さら
に、大域トラヒック情報の交換を行なう相互接続管理機
構は良好に拡大できない。すなわち、相互接続の規模が
大きくなると、相互接続を介して送られるトラヒック情
報が使用場所に送られるまでに古くなる可能性が高くな
る。

【０００６】パケット交換は、メッセージがパケットと
呼ばれるそのメッセージの各部分を交換することによっ
て交換機やコンピュータ等の端末装置の間で交換される
通信方法である。パケット交換コンピュータ相互接続は
通常相互に接続されて交換機構造をなす個々の交換機要
素の集合によって構成される。図４はコンピュータ・ネ
ットワークとコンピュータ・ネットワーク相互接続１０
を示すメッシュ構成の概略ブロック図である。図５は図
４のコンピュータ・ネットワーク内のあるノードへのネ
ットワーク接続を示す概略ブロック図である。

【０００７】それぞれのノードは参照符号１１で示すよ
うな交換機要素であり、２つあるいはそれ以上の交換機
パケット・バッファを含む。図６は図５に示すノードで
用いられるバッファ構成を示す概略ブロック図である。
交換機パケット・バッファ３１、３２、３３を用いるこ
とによって、交換機要素１１は受け取った複数のパケッ
トを、それらのパケットを受け取ったのと同じ接続を介
して隣の交換機要素１１に送ることができる。このよう
な場合、交換機はパケットの１つを交換機外へ送り、他
のパケットは交換機パケット・バッファ内に保持され
る。所望の接続リンクが再度空き状態になると、交換機
要素は交換機パッケト・バッファの１つからもう１つの
パケットをこのリンクを介して送る。交換機パケット・
バッファに格納されたすべてのパケットが送られるまで
この処理が繰り返される。

【０００８】交換機パケット・バッファは基本的な相互
接続資源を表す。ある任意の時点でのネットワーク構造
中の空き交換機パケット・バッファの数が多いほど、ネ
ットワーク構造はパケットを最小限の遅延量でその宛先
に送ることができる。残念ながら、トラヒック状態によ
っては、パケット交換機内の交換機パケット・バッファ
が使い切られてしまうことがある。その場合、パケット
交換機の性能が低下し、その交換機はほとんど有効に機
能しなくなる。

【０００９】送信側クライアントにおけるパケットの挿
入が受信側クライアントにおける取り出しより高速に行
なわれる場合について考える。送信側クライアントから
受信側クライアントまでの経路に沿ったパケット交換機
において、パケットが出る速度よりパケットが入る速度
の方が高い。その結果、ある期間が経過すると経路に沿
った各パケット交換機内の交換機パケット・バッファが
いっぱいになってしまう。このような中間交換機パケッ
ト・バッファの消費は必ずしも当該送信側クライアント
と受信側クライアントに問題を発生させるものではない
が、同じパケット交換機を使用しようとする他の送信側
／受信側クライアント対にとって問題になることがあ
る。この問題は２番目以降の交信クライアント対のため
のパケットを送るのに要する資源が始めの送信側／受信
側クライアント対によって完全に消費されるために発生
する。

【００１０】相互接続フローを制御するための周知の方
法の１つに、交換機資源の不足のために交換機パケット
・バッファに入れることのできないメッセージを無視す
る方法がある。この方法では、トラヒック負荷がある交
換機で利用可能な交換機パケット・バッファをすべて消
費する場合、そのパケット交換機は交換機パケット・バ
ッファすることのできない着信パケットを放棄する。

【００１１】他の方法では個々の交換機要素が隣の交換
機要素で利用可能な交換機パケット・バッファ・スペー
スの量を把握していなければならない。隣のパケット交
換機に交換機パッケト・バッファ・スペースが存在する
ことがわかっていない限りパケットがパッケト交換機か
ら送出されることはない。これによってパケットが放棄
されることはなくなるが、１つの送信側／受信側クライ
アント対によって交換機パケット・バッファのすべてが
消費されることがなくなるわけではない。

【００１２】したがって、初期のパケット交換の研究に
よれば、厳密に局所的な知識を用いて相互接続のフロー
制御を行なうことが行なわれていた。フロー制御を行な
うためにある交換機要素が必要とする情報は、隣の交換
機がビジーで新たなパケットを受け入れることができる
かどうかを示す情報だけであった。この方法の利点はか
かる情報の交換は高速かつ低コストで行ないうることで
ある。この限られた情報はネットワーク構造内の局所的
な輻輳（hot spot）部分を迂回した適応的なルーティン
グを行なうには充分である。

【００１３】少なくとも次のような理由から、この方法
を用いても大域的な飽和が発生する。

【００１４】送信側クライアントは輻輳したネットワー
クに絶えずパケットを送り出すことができる。送信を行
なう１つのクライアントが相互接続帯域幅と交換機パッ
ケト・バッファ・スペースをすべて消費してしまうこと
がありうる。

【００１５】あるクライアントがあるノードにパケット
を送り、このノードがなんらかの理由、たとえば故障あ
るいはそのノードがビジーであるといった理由、でネッ
トワークからのパケットの取り出しを拒絶している場
合、相互接続内でパケットの渋滞が発生する可能性があ
る。送信側のノードは、それ自体の故障によらず、相互
接続がその内部資源を挿入点まですべて正しく使いきる
までこれを検出できない場合がある。

【００１６】複数の送信側クライアントが単一の宛先に
メッセージを送ろうとする場合がある。１つのノードが
相互接続からパケットを取り出すことのできる最大速度
は複数の送信側クライアントが単一のノードに向けて相
互接続にパケットを送り出す速度よりはるかに低いた
め、相互接続資源が使い切られてしまう。

【００１７】上に述べた問題は、送信側クライアントと
受信側クライアントの間でのパケットのルーティングに
用いられるアルゴリズムが本来適応型のものである場合
に深刻なものになる。これは適応型アルゴリズムによれ
ば、パケットが安定的に送られないような方向に進むこ
とがありうるためである。たとえば、パケットが交換網
内の故障した不良部分や輻輳した部分にルーティングさ
れる場合がある。したがって、ある特定の送信側／受信
側クライアント対が、ネットワーク内の、その間の直接
的な経路に含まれない部分のネットワーク資源を消費す
る場合もある。

【００１８】大域的な相互接続の飽和を制限するため
に、適応的クレジット・ルーティング機構が提案されて
いる。この方法は、ある特定の送信者によって飽和され
うるノードの数と場所の両方を制限するものである。送
信側クライアントから受信側クライアントまでの経路上
のノードはプルームと定義される。プルームのサイズは
それぞれのメッセージパケットに対して発行されるクレ
ジットの数に直接関係する。したがって、あるパケット
に対して発行されるクレジットの数が多いほど、プルー
ムは大きくなる。これに対して、正常な経路すなわち送
信側クライアントから受信側クライアントまでの単一の
経路の場合プルームは小さくなる。

【００１９】

【発明が解決しようとしする課題】上記の方法では、大
域フロー制御機構が不要であり、したがって簡単で高速
な方法である。さらに、サブプルームの適応が可能な部
分内に位置する輻輳部分を迂回してパケットの経路を指
定することが可能である。残念ながら、受信側クライア
ントが応答しなかったり、過負荷がかかっている場合、
プルーム内の中間ノードが消費され、プルームの飽和が
発生する。ある特定のプルームが飽和しても、相互接続
の他の部分は影響されず機能することができる。しか
し、飽和したプルームはそこを通過しなければならない
トラヒックあるいはそのプルーム内の宛先に向かうべき
トラヒックに干渉する。

【００２０】このような相互接続のフロー制御上の問題
によってネットワークのユーザの利用できる資源が制約
され、ネットワーク相互接続の最も効率的、公平、かつ
秩序だった使用ができなくなる、この問題は多数のネッ
トワーク・ユーザの間での資源の割り当てを行なう機構
がない場合に特に深刻である。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明はパケットを相互
に関係付けるという新しい概念に基づく。パケット群を
それより大きなものの一部とみなすことができる場合、
それらのパケットは相互に関係付けられているというこ
とができる。関係性の概念はさまざまに表現することが
できる。たとえば、パケット群はそれらがある１つのメ
ッセージの部分である場合には相互に関係付けられてい
るとみなすことができる。また、パケット群が同じコン
ピュータから来ている場合、あるいは異なるコンピュー
タから来ているにしても、すべて同じコンピュータを宛
先とする場合には、交互に関係したものと定義すること
ができる。

【００２２】パケットはそれが適当な出力ポートがない
ために交換機パッケト・バッファ内にとどめられて送出
を待っている場合には、このパケットは停止している。
着信パケットが到着し始めると、交換機はその内部の交
換機パケット・バッファに現在停止している関連パケッ
トが含まれているかどうかをチェックする。含まれてい
る場合、交換機はただちにこの着信パケットを拒絶す
る。着信パケットは受信側に停止した関連パケットがな
いときにのみ受け入れられる。交換機は転送中のいくつ
かの関連パケットを同時に保持することがあるが、停止
したパケットを２つ以上持つことはできない。簡単にい
えば、交換機が現在実行不可能な要求を持っている場
合、本発明によればその交換機は同じ動作を要求する他
のパケットを受け入れることができない。したがって、
その交換機内の他の交換機パケット・バッファを実行可
能な動作に割り当てることができる。すなわち、停止し
たプルーム内でクロス・トラヒックを処理することがで
きる。

【００２３】停止していたパケットが交換機を出ると、
それに関係する交換機パケット・バッファは送信側クラ
イアントが、受信側クライアントが交換機パケット・バ
ッファ割り当ての問題のためにそのパケットを拒絶する
ことができないことを知るまでは機能停止としてマーク
される。これによって送信側クライアントがすでに持っ
ているパケットを実際に送出することができることがは
っきりするまで他の同様なパケットを受け入れることを
防止する。したがって、本発明によれば、相互接続内で
任意の関連データ・ストリームが割り当てられる交換機
パケット・バッファの数が厳密に制限される。１つの中
間交換機に対して許容される停止した交換機パケット・
バッファを１つだけとすることによって、パイプライン
効果によって得られる性能上の利点が失われることがな
くなる。１つの転送動作が終了するとただちに停止した
パケットを転送することができ、新たな関連パケットを
次の停止パケットとして同時に受け入れることができ
る。

【００２４】フロー制御の観点から見ると、本発明は輻
輳状態における送信側クライアントからの送信の停止を
従来の方法よりはるかに高速に行なうものである。実際
に、順次転送が用いられる場合、輻輳の影響は最小限の
時間で送信側クライアントに及んで送信を停止させる。

【００２５】本発明では、パケット転送性能が妥協にな
ることはない。なぜなら、プルーム内の交換機は停止し
たパケットがある場合にのみパケットを拒絶するためで
ある。したがって、従来の技術と同様の速度でプルーム
を満たすことができる。負荷が小さい場合には、中間交
換機ノードは複数の転送動作を同時に行なうことがで
き、これによってプルームが満たされる。プルーム内を
停止したパケットが宛先から出所に向かって伝播する場
合がある。送出側交換機が停止した関連パケットを有す
るとき、この交換機はそれ以上相互接続に送出すべき関
連パケットを受け付けず、これによって送出処理を停止
する。宛先ノードがパケットを取り出すと、プルーム内
のそれぞれのノードは停止したパケットを有することか
ら必要なパイプパイン効果がただちに得られる。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明は相互接続ハードウエアが
任意の相互接続ユーザの利用できる一般的な相互接続資
源の量を制限するコンピュータ・ネットワーク相互接続
用フロー制御装置を提供するものである。この装置によ
れば、交換機網内を移動するパケットの適応性が制限さ
れる。かかる適応性はある種の相互接続トラヒック・パ
ターンでは相互接続性能を向上させうるものである。し
かし、かかる適応性を制限しない場合、パケットは宛先
を大きく外れてルーティングされる場合がある。このよ
うな遠回りのパケット・ルーティングが行なわれると、
ネットワーク構成内の他のトラヒックに対する妨害が発
生する。最悪の場合には、無制限な適応性によって、単
一の送信側／受信側クライアント対によってネットワー
ク構成内の利用可能なすべての交換機パケット・バッフ
ァが消費されてしまうことがある。本発明の特徴の１つ
は、適応性の制限（ここでは適応性の抑制という）によ
って以上の問題を防止することにある。

【００２７】適応性を抑制したルータにおいては、相互
接続を介してルーティングされるそれぞれのパケットの
ヘッダは適応クレジット・カウントと呼ばれるフィール
ドを有する。パケットが送出のためにネットワークに入
れられるとき、この送出ハードウエアあるいはソフトウ
エアはこの適応クレジット・カウントに初期クレジット
に対応する数値を書き込む。パケット交換機に入るとき
に初期クレジット・カウント値が正の数である場合、そ
の交換機はそのパケットを適応的に送ることができる。
このフィールドがゼロである場合、そのパケット交換機
はそのパケットを非適応的にしかルーティングできな
い。

【００２８】クレジット・カウント値は少なくとも２つ
ある態様のうちの少なくともいずれかの態様でデクリメ
ントすることができる。すなわち、パケット交換機がパ
ケットを適応的なルートで送る場合にデクリメントする
か、あるいはパケットが任意のルートで送られる場合に
デクリメントするかである。いずれの場合も、初期クレ
ジット・カウント値を交換機網の最大径より小さくする
と特定の送信側／受信側クライアント対からのパケット
が到来するパケット交換機の数と位置が制限される。パ
ケットが経由するパケット交換機群を「プルーム」と呼
ぶ。相互接続の径に対して適応カウント値フィールドの
初期値を小さく設定するとプルームは小さくなる。

【００２９】適応クレジット機構を用いると、１つの受
信側クライアントに対して送信を行なう送信側クライア
ントはそれらの送信側および受信側クライアントの間の
パケット交換機の適応型プルーム内に含まれる以上の相
互接続資源を使用することができない。重複しない送信
側／受信側クライアント・プルームは問題なく通信する
ことができる。送信側クライアントはプルーム内のすべ
てのネットワーク資源をまだ消費することができる。こ
れは、常に望ましいわけではない。なぜなら、別の送信
側／受信側クライアント対からの交差トラヒックが他の
プルームに重複してこれら２つのプルームの交差部によ
って生成される領域内の資源に関して競合する可能性が
あるためである。

【００３０】これを解決するために、本発明のパケット
交換機は特定のプルーム内で利用可能な交換機パケット
・バッファの数を制限する。本発明は現在転送すること
のできないパケットすなわち停止したパケットを有する
交換機が同じ転送動作を必要とする他の着信パケット、
たとえば停止したパケットとなんらかの関係を有するパ
ケットを受け入れる必要のない機構を提供する。この機
構は同じプルームからのパケットを保持することのでき
る交換機内の交換機パケット・バッファの数を制限する
ものである。

【００３１】図１は本発明のコンピュータ相互接続用フ
ロー制御装置の概略ブロック図である。図１において、
交換機要素でるパケット交換機はネットワークへの多数
の結線を有するものとして図示されており、このネット
ワークはこの交換機要素１１を他のノード１２〜１７に
接続する。それぞれのネットワーク結線はクロスバ交換
機３８を介して交換機パケット・バッファ３１〜３６に
接続されている。これらの交換機パケット・バッファに
接続されたルータ４０が交換機要素１１におけるトラヒ
ックの受信と転送を、パケットが適当な宛先に送られる
ように調整する。内容番地付けメモリ（以下、ＣＡＭと
いう）５０がそれぞれの交換機パケット・バッファ内の
それぞれのパケットのパケット関係タグを保持するよう
に設けられている。このようにして、停止したパケット
を含む交換機パッケト・バッファはＣＡＭ内に、その交
換機はそれに一致するタグを有する着信パケットを拒絶
すべきことを示すパケット関係タグを格納する。

【００３２】図２は図１に示すパケット交換コンピュー
タ・ネットワーク相互接続の交換機パッケト・バッファ
の概略ブロック図である。交換機パケット・バッファ３
１〜３６はそれぞれパケットを保持するに充分な記憶容
量を有する。さらに、これらの交換機パケット・バッフ
ァはパケット関係タグと、ビジー、空き、停止／転送と
いったその交換機パケット・バッファの状態を示すフラ
グを有する。

【００３３】したがって、本発明は交換機パケット・バ
ッファに含まれるパケットに関する情報を生成する要素
を提供し、この情報を分析するパケット交換機内の機構
を含み、それによって着信パケットのトラヒックの流れ
を制御する。

【００３４】また、本発明は交換機要素内のそれぞれの
交換機パケット・バッファに状態情報を追加する機構を
含む。この情報は交換機パケット・バッファ内にパケッ
トがあるかどうかを示す。交換機パケット・バッファが
パケットを有する場合、この機構はそのパケットが現在
転送中であるか、その交換機パケット・バッファ内に停
止して転送を待っている状態であるかを示す状態情報を
生成する。

【００３５】次に、この機構はパケット交換機内のそれ
ぞれの交換機パケット・バッファにタグを付ける。実際
には、このタグは数値である。タグ・フィールドに割り
当てられた数値はパケット間の関係を定義する。すなわ
ち、数値が同じである場合、これは関連したパケットを
意味し、数値が異なる場合無関係なパケットを意味す
る。特定の関係を表わすための実際の値は相互接続のさ
まざまなユーザの間でそれらの値に関する合意がなけれ
ばならない点を除けば任意に選択することができる。こ
のタグは交換機パケット・バッファ内のパケットの関係
コードを定義する。タグは、 １）送信者の固有のID ２）送信者と受信者の固有のIDの組み合わせ ３）受信者の固有のID ４）同じメッセージに属するパケットの交互に関係した
ストリームを識別する固有のメッセージID のいずれかとすることができるが、これらに限定される
わけではない。

【００３６】

【実施例】本発明の一代替実施例では、パケットが最初
に交換機網に入れられる前に装置のハードウエアあるい
はソフトウエアによって構成されるパケット・ヘッダ内
に特殊なタグ・フィールドが追加される。

【００３７】多くの場合、交換機はパケットを互いに関
係付けるのに用いられる概念を理解できないことを考慮
に入れることが重要である。実際に、交換機が相互接続
内におけるデータの移動に関する規則以外のことを理解
する必要はない。交換機が実際に必要とするのは、パケ
ットに含まれる関係タグを比較してそれらが同じである
かどうかを調べる方法だけである。これが本実施例にお
いて特殊タグ・フィールドを設ける理由である。

【００３８】本発明の他の実施例では、タグ・フィール
ドが２つあるいはそれ以上のより小さいタグ・サブフィ
ールドに分割される。かかるサブフィールドは、タグの
部分比較からの一致出力の論理積あるいは論理和を論理
的にとることによってより複雑な比較を可能にする点を
除けば大きな単一のフィールド・タグと同様に動作す
る。サブフィールドの論理積がとられる場合、全体の一
致の可能性に対する制限は小さくなる。サブフィールド
の論理和がとられる場合、一致の可能性に対する制限が
より大きくなる。

【００３９】上に述べたことを説明するために、１つの
タグ・フィールドを用いて、高、中、低といった優先順
位のレベルなどの各種のトラヒックを定義し、もう一つ
のタグ・フィールドを上述したいずれかの態様で用いる
場合を考察する。タグ・サブフィールドからの一致の論
理積をとって最終的な一致信号が生成される場合、この
最終的な一致にはパケットが第２のタグ・フィールドに
よって指定される方法で関係付けられ、同じ優先順位レ
ベルを有することが必要である。タグ・サブフィールド
が論理和される場合、交換機は同じトラヒック型に属す
るいかなるパケットも拒絶する。トラヒック型に関する
例では、論理和動作によって交換機の交換機パッケト・
バッファがすべて１つのトラヒック型に使用されること
がなくなる。

【００４０】各場合において、タグは、フロー制御を行
なうために通常別個のものとみなされるパケットを関連
するパケットの集合にまとめる手段となる。タグを生成
およびチェックする機構は周知であり、ここでは説明し
ない。本発明の基本的な構成要素は次の通りである。 １）交換機パケット・ヘッダは交換機によるタグの構成
に使用する情報あるいは外部エージント（agen）で構成
された明示的なタグを含んでいなければならない。 ２）交換機パケット・バッファはそれらが停止状態ある
いは転送中であることを示すフラグを持っていなければ
ならない。 ３）交換機はそれぞれの交換機パケット・バッファのた
めのエントリを有するＣＡＭ（内容番地付けメモリ）を
持っていなければならない。ＣＡＭに格納されたデータ
は交換機パケット・ヘッダに含まれるタグ情報に対応す
る。ＣＡＭは問題となるタグが存在するかどうかを判定
するために停止した交換機パケット・バッファの迅速な
チェックを可能にするものでなければならない。ＣＡＭ
は１交換機パケット・バッファあたり１エントリのスペ
ースを必要とするだけであるため、そのサイズは最小限
とすることができる。

【００４１】受信側交換機は着信パケット・トラヒック
を拒絶するなんらかの非破壊的な手段を支援しなければ
ならない。これは、送信側交換機からのパケット転送が
受信側交換機によって拒絶される場合、送信側は後刻再
送できるようにもとのパケット・データを保持すること
を意味する。

【００４２】図３は本発明のパケット交換コンピュータ
・ネットワーク相互接続用フロー制御装置のフロー図で
ある。本発明の輻輳制御機構は次のように動作する。パ
ケットが到着する（１００）と、受信側交換機が現在停
止パケットを含んでいるすべての交換機パケット・バッ
ファを探索する（１０２）。本実施例では、Ｂワード×
Ｔビットの内容番地付けメモリ（ＣＡＭ）が用いられ
る。ここで、Ｂはこの交換機内の交換機パッケト・バッ
ファの数であり、Ｔはタグ内のビットの数である。停止
したパケットを有する交換機パッケト・バッファがない
場合（１０４）、あるいは停止したパケットを有する交
換機パッケト・バッファが着信パケットのタグと一致し
ない場合（１０６）、パケット交換機はこの着信パケッ
トを受け入れ（１０８）、そのパケットを宛先に転送し
ようとする（１１０）。着信パケットのタグと一致する
タグを有する停止パケットを含んだ交換機パケット・バ
ッファが存在する場合、パケット交換機はこの着信パケ
ットを拒絶する（１１２）。このパケットは送信側によ
って引き込まれず、受信側交換機によって受け入れられ
ずに送信側で停止する可能性があるだけである。

【００４３】このパケットの受け入れを拒絶することに
よって、交換機はプルームを形成する。これは、後続の
パケットが上流側の交換機のいくつかで停止し始めるた
めである。この状態が続いて挿入点までパケットが停止
すると、挿入点の交換機は同じ機構を用いて挿入される
パケットを拒絶することができる。これは全体的フロー
制御機構に対する背圧信号として働く。

【００４４】従来技術にくらべて本発明によって提供さ
れる優れている点の１つは、ここに説明する機構は相互
接続がビジーになったときにパケットを引き込まなくて
もよいということである。ネットワークの負荷が大きく
なると、フロー制御装置からの背圧によってトラヒック
がネットワークに入ることが防止される。これによっ
て、ルーティングできないトラヒックをネットワークに
入れないようにし、パケットの転送により多くの相互接
続資源を有効に使用できるようにすることによって性能
が向上する。

【００４５】上述したクレジット型の方法に対する本発
明の利点によって、相互接続はその交換機パケット・バ
ッファ資源のよりきめ細かい割り当てを行なうことがで
きる。これは、ここに説明したパケット・タグ・フィー
ルドは、交換機要素が同じメタトラヒックの部分として
みなす相互接続パケット・トラヒックの種類を定義する
非常に自由度の高い方法である。クレジット型の方法で
は隣接する交換機に基本的な交換機パッケト・バッファ
資源が存在するかどうかを判定する方法を提供できるだ
けである。

【００４６】また、ここで述べた本発明によれば、相互
接続の設計者はフロー制御装置をトラヒック負荷に合わ
せて調整することができる。プルームのサイズは、適応
的なクレジット・カウントを用いて調整することができ
る。プルームが大きいほど適応性が高いが、背圧信号が
挿入点に伝播するまでの時間も長くなる。パケット間の
関係を定義する適当なタグを用いることによって、任意
の交換機が他の任意の交換機で使用することのできる交
換機パッケト・バッファ資源の量に対する制限が指定さ
れる。各種のパケットの関係をより細かく定義すると、
他の交換機でより多くの資源が消費される。したがっ
て、相互接続の設計者は予測されるトラヒック負荷に対
して最適になるようにこれらのパラメータを調整するこ
とができる。

【００４７】本発明のここに選択された実施態様の微調
整に関して考慮すべき点として次の点がある。

【００４８】相互接続ネットワークに挿入される各パケ
ットが固有のタグを有する場合、かかるタグはいかなる
フロー制御効果も持たず、ネットワークは従来の相互接
続と同様に動作し、またそれと同様の問題を有する。

【００４９】最も限定的なタグ構成を用いると、パケッ
トがネットワークのどこかにに入れられるとき常に同じ
であるタグが提供される。この場合、２つ以上の停止し
たパケットと１つの転送パケットを有する交換機は存在
しない。

【００５０】本発明のより現実的なアプリケーションに
おいて、タグはネットワーク内のパケット群を説明する
固有のタグの数がネットワーク内の交換機パッケト・バ
ッファの総数を２で割ったものとほぼ同じになるように
選択しなければならない。これは、それぞれのタグは１
つの停止した交換機パッケト・バッファと１つの転送し
た交換機パッケト・バッファの２つのバッファを消費す
るためである。実際には、一時的なトラヒックの過負荷
に対応するために同時に使用されるタグより少し多い数
のタグを使用できるようにすることが有益である。過負
荷が残る場合、ここに説明したフロー制御機構は最終的
にそれを遮断する。

【００５１】本発明の価値は、本発明によってネットワ
ークの飽和のさまざまな原因をいかに良好に解消できる
かを見れば明らかである。次のような問題について考察
する。

【００５２】１）送信者がすでに輻輳しているネットワ
ークにパケットを入れる場合の改良点：挿入点の交換機
が挿入されるパケットを特定の宛先に転送することがで
きる限り、その交換機はパケットの挿入を許容する。定
義により、交換機がパケットを転送することができれ
ば、特に輻輳していないことは明らかである。交換機が
メッセージから１つの停止パケットを受け取ると、ただ
ちに挿入が抑止される。

【００５３】２）単一の送信者が全相互接続資源を使い
切る可能性がある場合の救済：ここに記載の本発明によ
れば、１つの送信者のアクセスできる相互接続資源の量
に対する厳格な制限を設定することが可能である。

【００５４】３）１つの送信者から低速な受信者に送信
が行なわれる場合の大幅な改良点：輻輳効果によって送
信者が抑止される前にはるかに少量の相互接続バッファ
が束縛される。順次パケット転送の場合、束縛されるバ
ッファの数は最小限である。

【００５５】４）複数の送信者が単一の宛先に送信する
場合の改良点：最悪の場合、相互接続内の充分な場所に
充分な送信者が存在すれば、それらのプルームを充分な
数の介在するノードで重複させてそれらのノードを飽和
させることができる。より可能性の高い状況では、プル
ームは完全な飽和が起こるほど充分に重複しない。

【００５６】複数の送信者が単一の受信者にデータを送
ろうとしていることを事前に知っている通常の場合に
は、状況をさらに改善することができる。この場合、送
信者が個々の応答のすべてに共通のタグを使用すれば、
受信者に送られるパケット群は異なる送信者からのもの
であっても相互に関係したものとして取り扱われる。さ
らに、プルームは重複せず、実際には併合されることに
よって本発明の全体的フロー制御効果が増強される。

【００５７】以上、本発明を実施例を参照して説明した
が、当業者には本発明の精神と範囲を逸脱することなく
本発明をここに説明したもの以外の態様で実施しうるこ
とは明らかであろう。したがって、本発明は特許請求の
範囲によってのみ限定される。

【００５８】以上、本発明の各実施例について詳述した
が、ここで各実施例の理解を容易にするために、各実施
例ごとに要約して以下に列挙する。

【００５９】１． コンピュータ相互接続用のフロー制
御装置であって、一連のパケットの間の共通の関係を定
義するそれぞれのパケットに関係付けられたパケット識
別タグと、着信パケットのパケット識別タグに一致する
パケット識別タグを有する停止したパケットを含む交換
機パケット・バッファを有する着信パケットを拒絶する
ために、前記コンピュータ・ネットワーク相互接続内の
それぞれのパケット交換機に関係付けられた手段と、か
らなるコンピュータ相互接続用フロー制御装置である。

【００６０】２． 前記の拒絶する手段は、さらに、各
々の交換機パケット・バッファに各パケットのパケット
識別タグを含むそれぞれのパケット交換機に関係付けら
れた内容番地付けメモリ、停止したパケットを含む交換
機パケット・バッファを識別する交換機パケット・バッ
ファ状態フラグ、交換機パケット・バッファ内に停止し
たパケットのパケット識別タグを着信パケットのパケッ
ト識別タグと突き合わせて前記の着信パケットを転送す
べきか拒絶すべきかを判定する手段、を含む上記１に記
載のコンピュータ相互接続用フロー制御装置である。

【００６１】３． 前記のパケット識別タグは、送信側
クライアント識別タグ、受信側クライアント識別タグ、
送信側クライアント／受信側クライアント識別タグ、パ
ケットストリーム識別タグ、およびこれ以外の外部で生
成されたタグのうちのいずれかである上記１または２に
記載のいずれかのコンピュータ相互接続用フロー制御装
置である。

【００６２】４． 前記の拒絶する手段は、さらに、各
々の交換機パケット・バッファに各パケットのパケット
識別タグを含むそれぞれのパケット交換機に関係付けら
れた内容番地付けメモリ、停止したパケットを含む交換
機パケット・バッファを識別する交換機パケット・バッ
ファ状態フラグ、交換機パケット・バッファ内に停止さ
れたパケットのパケット識別タグを着信パケットのパケ
ット識別タグと突き合わせて前記着信パケットを転送す
べきか拒絶すべきかを判定する手段、を含む上記１から
３のいずれかに記載のコンピュータ相互接続用フロー制
御装置である。

【００６３】５． 前記のパケット識別タグは、送信側
クライアント識別タグ、受信側クライアント識別タグ、
送信側クライアント／受信側クライアント識別タグ、パ
ケットストリーム識別タグ、またはこれ以外の外部で生
成されたタグのうちのいずれかである上記１から３のい
ずれかに記載のコンピュータ相互接続用フロー制御装置
である。

【００６４】６． さらに、それぞれのパケットに関係
付けられた適応型クレジット・カウント・フィールドを
有し、前記の適応型クレジット・カウント・フィールド
は、相互接続ネットワークの最大サイズより小さく、パ
ケット・プルームの利用可能な交換機パケット・バッフ
ァの数を制限する初期クレジット数を含み、正のクレジ
ット数は適応的なパケット転送を可能にし、ゼロあるい
は負のクレジット数は直接パケット転送を可能にする上
記１から５のいずれかに記載のコンピュータ相互接続用
フロー制御装置である。

【００６５】７． コンピュータ相互接続のためのフロ
ー制御法であって、一連のパケットの間にそれぞれのパ
ケットに関係付けられたパケット識別タグを用いて共通
の関係を定義するステップと、着信パケットのパケット
識別タグに一致するパケット識別タグを有する停止パケ
ットを含む交換機パケット・バッファを有するどの着信
パケットも拒絶するステップ、からなるコンピュータ相
互接続用フロー制御装置に適用するコンピュータ相互接
続用フロー制御方法である。

【００６６】８． 前記の拒絶スするテップは、さらに
交換機パケット・バッファ内に停止したパケットのパケ
ット識別タグを着信パケットのパケット識別タグと突き
合わせ、各パケット交換機で各々の交換機パケット・バ
ッファに各パケットのパケット識別タグを含むそれぞれ
のパケット交換機に関係付けられた内容番地付けメモリ
と停止したパケットを含むこれらの交換機パケット・バ
ッファを識別するパケット・バッファ状態フラグを用い
て前記の着信パケットを転送すべきか拒絶すべきかを判
定するステップを含む上記７に記載のコンピュータ相互
接続用フロー制御方法である。

【００６７】９． 前記のパケット識別タグは、送信側
クライアント識別タグ、受信側クライアント識別タグ、
送信側クライアント／受信側クライアント識別タグ、パ
ケット・ストリーム識別タグ、またはこれ以外の外部で
生成されたタグのうちのいずれかである上記７または８
に記載のコンピュータ相互接続用フロー制御方法であ
る。

【００６８】１０． 前記の拒絶ステップはさらに交換
機パケット・バッファ内に停止されるパケットのパケッ
ト識別タグを着信パケットのパケット識別タグと突き合
わせ、各パケット交換機各々の交換機パケット・バッフ
ァに各パケットのパケット識別タグを含むそれぞれのパ
ケット交換機に関係付けられた内容番地付けメモリと停
止したパケットを含むこれらの交換機パケット・バッフ
ァを識別する交換機パケット・バッファ状態フラグを用
いて前記の着信パケットを転送すべきか拒絶すべきかを
判定するステップを含む上記７から９のいずれかに記載
のコンピュータ相互接続用フロー制御方法である。

【００６９】１１． 前記のパケット識別タグは、送信
側クライアント識別タグ、受信側クライアント識別タ
グ、送信側クライアント／受信側クライアント識別タ
グ、パケット・ストリーム識別タグ、またはこれ以外の
外部で生成されたタグのうちのいずれかである上記７か
ら１０に記載のコンピュータ相互接続用フロー制御方法
である。

【００７０】１２． さらに、それぞれのパケットに関
係付けられた適応型クレジット・カウント・フィールド
を用いてパケット・プルームの利用可能な交換機パケッ
ト・バッファの数を制限するステップを含み、前記の適
応型クレジット・カウント・フィールドは、相互接続ネ
ットワークの最大径より小さく、正のクレジット数は適
応的なパケット転送を可能にし、ゼロあるいは負のクレ
ジット数は直接パケット転送を可能にする上記７から１
１に記載のいずれかのコンピュータ相互接続用フロー制
御方法である。

【００７１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、一連の
パケットのそれぞれにパケット識別タグを付けて各パッ
ケト間の共通の関係を定義し、コンピュータ相互接続間
のそれぞれのパッケト交換機は交換機パッケト・バッフ
ァ内に着信パッケトのパッケト識別タグと一致するパッ
ケト識別タグを有するパッケトが停止されていると、こ
の着信パッケトを拒絶し、受信側に停止した関連パケッ
トがない場合にのみ着信パッケトを受け入れるようにし
たので、輻輳状態における送信側クライアントからの送
信の停止を従来よりも高速に行うことができ、輻輳の影
響を最小限の時間で送信側クライアントに送信を停止さ
せることができる。これに伴い、ネットワークのユーサ
の利用できる資源に制限がなくなり、ネットワーク相互
接続の最も効率的、公平、秩序ある使用ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンピュータ相互接続用フロー制御装
置の概略ブロック図である。

【図２】図１に示すコンピュータ相互接続のための交換
機パケット・バッファの概略ブロック図である。

【図３】本発明のコンピュータ相互接続用フロー制御装
置のフロー図である。

【図４】コンピュータ・ネットワークとネットワーク相
互接続を示す斜めメッシュ構成の概略ブロック図であ
る。

【図５】図４に示すコンピュータ・ネットワーク内のノ
ードへのネットワーク接続を示す概略ブロック図であ
る。

【図６】図５に示すノードで用いられるバッファ構成を
示す概略ブロック図である。

【符号の説明】

１１ 交換機要素 １２〜１７ ノード ３１〜３６ 交換機パケット・バッファ ３８ クロスバ交換機 ４０ ルータ ５０ 内容番地付けメモリ（ＣＡＭ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンピュータ相互接続用フロー制御装置
   であって、 一連のパケットの間の共通の関係を定義するそれぞれの
   パケットに関係付けられたパケット識別タグと、 着信パケットのパケット識別タグに一致するパケット識
   別タグを有する停止したパケットを含む交換機パケット
   ・バッファを有する着信パケットを拒絶するために、前
   記コンピュータ・ネットワーク相互接続内のそれぞれの
   パケット交換機に関係付けられた手段と、からなるコン
   ピュータ相互接続用フロー制御装置。