KR102137651B1 - 서비스 플로우 기반 패킷 스케줄링 장치 및 방법 - Google Patents

서비스 플로우 기반 패킷 스케줄링 장치 및 방법 Download PDF

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권대훈
최형석
함재현
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Abstract

개시된 패킷 스케줄링 장치는, 입력 패킷을 처리하는 복수의 서비스 플로우에 대하여 서비스 플로우별로 논리적인 큐를 생성하고, 논리적인 큐에 서비스 플로우별로 지연 시간 요구 사항을 기초로 지연 시간 임계값을 설정하는 큐잉부와, 입력 패킷에 대하여 서비스 클래스의 우선 순위에 기초하여 복수의 서비스 플로우 중 어느 하나로 분류해 할당하는 우선 순위 분류부와, 우선 순위 분류부에 의해 분류되어 논리적인 큐에 저장되는 입력 패킷에 대하여 가중치 방식을 통해 스케줄링을 하는 스케줄러부와, 스케줄링이 된 패킷에 대하여 우선 순위 큐(SPQ) 방식을 통해 차등 처리하여 하드웨어 큐를 통해 출력하는 패킷 출력부를 포함하고, 큐잉부는, 우선 순위 분류부에 의해 분류된 입력 패킷을 논리적인 큐에 저장하되, 논리적인 큐에 저장 중인 패킷 중 지연 시간 임계값보다 더 큰 지연 시간을 갖는 패킷을 폐기한다.

Description

서비스 플로우 기반 패킷 스케줄링 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR SERVICE FLOW-BASED PACKET SCHEDULING}
본 발명은 입력 패킷에 대하여 서비스 플로우(Service flow)를 기반으로 스케줄링(Scheduling)을 하여 출력하는 장치 및 그 스케줄링 방법에 관한 것이다.
패킷 스케줄링의 우선 순위 보장을 위한 서비스 품질(Quality of service, QoS) 기법으로 우선 순위 큐(Strick Priority Queue, SPQ) 방식과 클래스 기반 가중 공평 대기열(Class based Weighted Fair Queueing, CBWBF) 방식을 조합한 저 지연 큐잉(Low Latency Queueing, LLQ) 방식이 있다.
이러한 큐잉(Queuing) 구조에 의하면 응용 체계에서 네트워크로 유입되는 패킷이 트래픽 IP(Internet Protocol) 헤더의 ToS(Type of Service) 필드의 DSCP(Differentiated Service Code Point) 코드를 기준으로 서비스 클래스별로 분류되어 각각의 서비스 클래스에 맵핑되는 큐에 저장된다. 각 큐들은 우선 순위에 따라 각각 최우선 처리, 우선 처리, 대역 보장, 대역 미보장 등의 서비스 클래스로 구성되어 있다.
최우선 처리 서비스 클래스에서는 최상위 SPQ에 매핑되어 출력 인터페이스의 링크 대역폭이 허락하는 한 최우선적으로 처리된다. 운용 변수로 최대 대역폭(bytes/ms)을 설정하여 폴리싱(policing) 적용이 가능하다. 큐잉 처리는 구체적으로 첫 번째 SPQ에 저장되는 서비스 클래스의 트래픽들은 설정에 따라 최대 대역폭에서 최우선 처리된다. 두 번째 SPQ에 저장되는 서비스 클래스의 트래픽들은 첫 번째 SPQ에 해당하는 서비스 클래스 트래픽들의 전송이 완료되고 난 후 가용되는 대역폭에서 최우선 처리되며, 처리 방식은 첫 번째 SPQ와 같다. 첫 번째와 두 번째의 SPQ에 해당하는 서비스 클래스 트래픽들의 전송 후에 남은 대역폭은 CBWFQ에 저장된 서비스 클래스 트래픽들을 전송하는데 사용된다. CBWFQ 스케줄러에 의해 제어되는 테일 드롭(Tail drop) 큐들은 각각의 우선 순위에 따라 최소 보장 대역폭이 보장되어 처리된다.
이러한 종래 기술에 따른 저 지연 큐잉 구조의 스케줄링 단위는 ToS 필드에 마킹되는 DSCP 코드로 식별되는 서비스 클래스에 따라서 매핑되는 2개의 SPQ와 CBWFQ에 해당하는 서비스 클래스들이다. 각 큐별로 우선 순위에 최대 보장 대역폭 또는 최소 보장 대역폭이 네트워크 계획에 따라 설정되며, CBWFQ로 스케줄링이 되는 서비스들도 우선 순위에 따라 최소 대역 보장에 의해 QoS를 보장 받는다.
그러므로, 각각의 큐별로 큐 크기가 설정되어 최소 대역폭 및 최대 대역폭 보장이 필요하다. 또한, 우선 순위에 따라 스케줄링이 되며, SPQ는 자원의 우선 선점이 가능하기 때문에 낮은 우선 순위인 CBWFQ의 서비스들은 자원 고갈 상황에 처할 확률이 높다. 추가적으로 동일 클래스 내 사용자 트래픽간의 공평성이 불가능한 구조적 한계점이 존재한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0005572호, 공개일자 2012년 01월 16일.
일 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는, 입력 패킷을 서비스 플로우를 기반으로 스케줄링을 하여 서비스 플로우별 서비스 품질(QoS) 요구사항을 반영할 수 있도록 함으로써 동일한 서비스 클래스의 플로우 간에 공평성을 보장하는 패킷 스케줄링 장치 및 방법을 제공한다.
해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
제 1 관점에 따른 패킷 스케줄링 장치는, 입력 패킷을 처리하는 복수의 서비스 플로우에 대하여 상기 서비스 플로우별로 논리적인 큐를 생성하고, 상기 논리적인 큐에 상기 서비스 플로우별로 지연 시간 요구 사항을 기초로 지연 시간 임계값을 설정하는 큐잉부와, 상기 입력 패킷에 대하여 서비스 클래스의 우선 순위에 기초하여 상기 복수의 서비스 플로우 중 어느 하나로 분류해 할당하는 우선 순위 분류부와, 상기 우선 순위 분류부에 의해 분류되어 상기 논리적인 큐에 저장되는 상기 입력 패킷에 대하여 가중치 방식을 통해 스케줄링을 하는 스케줄러부와, 상기 스케줄링이 된 패킷에 대하여 우선 순위 큐(Strick Priority Queue, SPQ) 방식을 통해 차등 처리하여 하드웨어 큐를 통해 출력하는 패킷 출력부를 포함하고, 상기 큐잉부는, 상기 우선 순위 분류부에 의해 분류된 상기 입력 패킷을 상기 논리적인 큐에 저장하되, 상기 논리적인 큐에 저장 중인 패킷 중 상기 지연 시간 임계값보다 더 큰 지연 시간을 갖는 패킷을 폐기할 수 있다.
여기서, 상기 우선 순위 분류부에 의해 동일한 서비스 플로우로 분류된 입력 패킷에 대하여 새로운 서비스와 기존 서비스로 분류해 서로 다른 상기 논리적인 큐에 저장되게 하는 플로우 분류부를 더 포함하고, 상기 스케줄러부는, 상기 새로운 서비스와 상기 기존 서비스의 플로우 큐 목록을 별도로 관리할 수 있다.
상기 큐잉부는, 지연 시간 확인 주기마다 상기 논리적인 큐에 저장 중인 패킷 중 상기 지연 시간 임계값보다 더 큰 지연 시간을 갖는 패킷이 있는지를 판별하고, 판별된 패킷을 폐기한 경우 상기 지연 시간 확인 주기를 기 설정된 시간만큼 줄여서 감소시킬 수 있다.
상기 스케줄러부는, 상기 가중치 방식으로서 결손 가중치 라운드 로빈(Deficit Weighted Round Robin, DWRR) 방식을 이용할 수 있다.
제 2 관점에 따라 패킷 스케줄링 장치에 의해 수행되는 패킷 스케줄링 방법은, 입력 패킷을 처리하는 복수의 서비스 플로우에 대하여 상기 서비스 플로우별로 논리적인 큐를 생성하는 단계와, 상기 논리적인 큐에 상기 서비스 플로우별로 지연 시간 요구 사항을 기초로 지연 시간 임계값을 설정하는 단계와, 상기 입력 패킷에 대하여 서비스 클래스의 우선 순위에 기초하여 상기 복수의 서비스 플로우 중 어느 하나로 분류해 할당하는 단계와, 상기 복수의 서비스 플로우 중 어느 하나로 분류된 상기 입력 패킷을 상기 논리적인 큐에 저장하되, 상기 논리적인 큐에 저장 중인 패킷 중 상기 지연 시간 임계값보다 더 큰 지연 시간을 갖는 패킷을 폐기하는 단계와, 상기 논리적인 큐에 저장되는 상기 입력 패킷에 대하여 가중치 방식을 통해 스케줄링을 하는 단계와, 상기 스케줄링이 된 패킷에 대하여 우선 순위 큐(SPQ) 방식을 통해 차등 처리하여 하드웨어 큐를 통해 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 서비스 플로우 중 동일한 서비스 플로우로 분류된 입력 패킷에 대하여 새로운 서비스와 기존 서비스로 분류해 서로 다른 상기 논리적인 큐에 저장되게 하는 단계를 더 포함하고, 상기 스케줄링을 하는 단계는, 상기 새로운 서비스와 상기 기존 서비스의 플로우 큐 목록을 별도로 관리할 수 있다.
상기 폐기하는 단계는, 지연 시간 확인 주기마다 상기 논리적인 큐에 저장 중인 패킷 중 상기 지연 시간 임계값보다 더 큰 지연 시간을 갖는 패킷이 있는지를 판별하고, 판별된 패킷을 폐기한 경우 상기 지연 시간 확인 주기를 기 설정된 시간만큼 줄여서 감소시킬 수 있다.
상기 스케줄링을 하는 단계는, 상기 가중치 방식으로서 결손 가중치 라운드 로빈(DWRR) 방식을 이용할 수 있다.
제 3 관점에 따르면, 입력 패킷을 처리하는 복수의 서비스 플로우에 대하여 상기 서비스 플로우별로 논리적인 큐를 생성하는 단계와, 상기 논리적인 큐에 상기 서비스 플로우별로 지연 시간 요구 사항을 기초로 지연 시간 임계값을 설정하는 단계와, 상기 입력 패킷에 대하여 서비스 클래스의 우선 순위에 기초하여 상기 복수의 서비스 플로우 중 어느 하나로 분류해 할당하는 단계와, 상기 복수의 서비스 플로우 중 어느 하나로 분류된 상기 입력 패킷을 상기 논리적인 큐에 저장하되, 상기 논리적인 큐에 저장 중인 패킷 중 상기 지연 시간 임계값보다 더 큰 지연 시간을 갖는 패킷을 폐기하는 단계와, 상기 논리적인 큐에 저장되는 상기 입력 패킷에 대하여 가중치 방식을 통해 스케줄링을 하는 단계와, 상기 스케줄링이 된 패킷에 대하여 우선 순위 큐(SPQ) 방식을 통해 차등 처리하여 하드웨어 큐를 통해 출력하는 단계를 포함하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공한다.
일 실시예에 따르면, 본 발명의 실시예에서 큐 관리의 기준으로 선정 및 이용되는 지연 시간은 큐 크기를 큐 관리의 기준으로 이용할 때와 비교할 때에 명확한 의미를 갖는 값이다. 또한, 서비스별 요구 사항으로 정의할 수 있는 값으로 이를 바탕으로 시스템 파라미터 설정이 가능하다. 기준이 모호한 서비스별 큐 크기 파라미터 설정 없이, 본 발명의 일 실시예는 명확한 의미를 갖는 서비스별 지연 시간 요구 사항을 반영한 지연 시간 임계값만 정책적으로 설정하면 운용이 가능하기 때문에 시스템 운용 편의성 향상을 기대할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따르면 서비스 플로우별 서비스 품질 요구사항을 반영할 수 있다. 서비스 플로우별 논리적인 큐에 해당 플로우의 지연 시간 요구 사항을 고려한 목표 지연 시간 임계값을 설정함으로써 각 플로우별 서비스 품질을 보장할 수 있다.
또한, 서비스 플로우별 서비스 품질 요구 사항을 보장하면서도 네트워크 효율성을 높일 수 있다. 서비스 품질 보장에 영향을 미치지 않는 패킷들은 네트워크상에 유통시키지 않고 미리 폐기함으로써 네트워크 자원을 절약하고 이를 다른 트래픽 유통에 활용 가능하다.
아울러, 플로우 처리를 고려한 지연 기반 큐 관리 기법의 큐잉 구조를 적용함으로써, 동일한 서비스 클래스에 속한 플로우라고 하더라도 각각의 서비스 기회를 공평하게 보장받을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 플로우 기반 패킷 스케줄링 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 플로우 기반 패킷 스케줄링 장치에 의한 지연 기반 큐 관리 기법이 적용된 큐잉 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 플로우 기반 패킷 스케줄링 장치에 수행하는 패킷 스케줄링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 플로우 기반 패킷 스케줄링 장치(100)의 구성도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이 일 실시예에 따른 서비스 플로우 기반 패킷 스케줄링 장치(100)는 우선 순위 분류부(110), 제 1 플로우 분류부(120), 제 2 플로우 분류부(130), 제 1 큐잉부(140), 제 2 큐잉부(150), 제 1 스케줄러부(160), 제 2 스케줄러부(170) 및 패킷 출력부(180)를 포함할 수 있다. 이처럼, 서비스 플로우 기반 패킷 스케줄링 장치(100)를 구성하는 각 구성요소들은 패킷 처리를 위한 연산을 위해 마이크로프로세서(microprocessor), 네트워크 프로세서(Network Process Unit, NPU) 등과 같은 컴퓨팅 연산장치를 포함할 수 있다.
제 1 큐잉부(140)와 제 2 큐잉부(150)는 입력 패킷을 처리하는 복수의 서비스 플로우에 대하여 서비스 플로우별로 논리적인 큐(Queue)를 생성하고, 생성된 논리적인 큐에 서비스 플로우별로 지연 시간 요구 사항을 기초로 지연 시간 임계값을 설정한다.
제 1 큐잉부(140)와 제 2 큐잉부(150)에 의해 생성된 논리적인 큐에는 우선 순위 분류부(110)와 제 1 플로우 분류부(120) 및 제 2 플로우 분류부(130)에 의해 분류된 입력 패킷이 저장되는데, 제 1 큐잉부(140)와 제 2 큐잉부(150)는 논리적인 큐에 저장 중인 패킷 중 설정된 지연 시간 임계값보다 더 큰 지연 시간을 갖는 패킷을 폐기할 수 있다. 도 2는 패킷(201 내지 207)이 저장된 큐(200)에 새로운 패킷(208)이 들어올 때에 저장 중인 패킷 중 설정된 지연 시간 임계값보다 더 큰 지연 시간을 갖는 패킷(201)이 폐기되는 상황을 묘사한 것이다.
우선 순위 분류부(110)는 입력 패킷을 서비스 클래스의 우선 순위에 기초하여 복수의 서비스 플로우 중 어느 하나로 분류하여 할당한다. 예를 들어, 우선 순위 분류부(110)는 서비스 클래스의 우선 순위가 기준 순위보다 높은 입력 패킷을 제 1 플로우 분류부(120)로 할당할 수 있고, 서비스 클래스의 우선 순위가 기준 순위보다 낮은 입력 패킷을 제 2 플로우 분류부(130)로 할당할 수 있다.
제 1 플로우 분류부(120)와 제 2 플로우 분류부(130)는 우선 순위 분류부(110)에 의해 동일한 서비스 플로우로 분류된 입력 패킷에 대하여 새로운 서비스와 기존 서비스로 분류한 후, 분류된 새로운 서비스의 패킷과 기존 서비스의 패킷에 대하여 제 1 큐잉부(140) 및 제 2 큐잉부(150)에 생성되어 있는 서로 다른 논리적인 큐에 저장되게 한다.
제 1 스케줄러부(160)와 제 2 스케줄러부(170)는 논리적인 큐에 저장되는 입력 패킷에 대하여 가중치 방식을 통해 스케줄링을 한다. 예를 들어, 가중치 방식으로는 결손 가중치 라운드 로빈(Deficit Weighted Round Robin, DWRR) 방식을 이용할 수 있다. 이러한 제 1 스케줄러부(160)와 제 2 스케줄러부(170)는 새로운 서비스와 기존 서비스에 대하여 플로우 큐 목록을 별도로 관리할 수 있다.
패킷 출력부(180)는 제 1 스케줄러부(160)와 제 2 스케줄러부(170)에 의해 스케줄링이 된 패킷에 대하여 우선 순위 큐(Strick Priority Queue, SPQ) 방식을 통해 차등 처리하여 하드웨어 큐를 통해 출력한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 플로우 기반 패킷 스케줄링 장치(100)에서 수행하는 서비스 플로우 기반 패킷 스케줄링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 플로우 기반 패킷 스케줄링 방법에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
먼저, 서비스 플로우 기반 패킷 스케줄링 장치(100)의 제 1 큐잉부(140)와 제 2 큐잉부(150)는 입력 패킷을 처리하는 복수의 서비스 플로우에 대하여 서비스 플로우별로 논리적인 큐를 생성하고(S310), 생성된 논리적인 큐에 서비스 플로우별로 지연 시간 요구 사항을 기초로 지연 시간 임계값을 설정한다(S320). 여기서, 서비스 플로우별로 지연 시간 임계값을 설정하는 이유는 각 서비스 플로우별 서비스 품질(QoS)을 보장하기 위한 것이다.
우선 순위 분류부(110)는 입력 패킷에 대하여 서비스 클래스의 우선 순위에 기초하여 복수의 서비스 플로우 중 어느 하나로 분류해 할당한다. 예를 들어, 우선 순위 분류부(110)는 서비스 클래스의 우선 순위가 기준 순위보다 높은 입력 패킷을 제 1 플로우 분류부(120)로 할당할 수 있고, 서비스 클래스의 우선 순위가 기준 순위보다 낮은 입력 패킷을 제 2 플로우 분류부(130)로 할당할 수 있다(S330).
그러면, 제 1 플로우 분류부(120)와 제 2 플로우 분류부(130)는 우선 순위 분류부(110)에 의해 동일한 서비스 플로우로 분류된 입력 패킷에 대하여 새로운 서비스와 기존 서비스로 분류한다. 그리고, 제 1 플로우 분류부(120)와 제 2 플로우 분류부(130)는 분류된 새로운 서비스의 패킷과 기존 서비스의 패킷에 대하여 제 1 큐잉부(140) 및 제 2 큐잉부(150)에 각각 생성되어 있는 서로 다른 논리적인 큐에 저장한다(S340).
여기서, 제 1 큐잉부(140)와 제 2 큐잉부(150)는 논리적인 큐에 이미 패킷이 모두 저장된 상태라면 논리적인 큐에 저장되어 있던 패킷을 새롭게 저장하고자 하는 패킷의 량만큼 폐기하여야 한다.
제 1 큐잉부(140)와 제 2 큐잉부(150)에 의한 큐 관리 기법으로서 FIFO(First in First out) 테일(Tail) 방식이 적용될 수 있다. 패킷에 대해 SPQ 스케줄링이 적용되면 해당 패킷은 우선적으로 자원 선점이 가능하므로 폐기가 발생할 가능성이 낮으며, 폴리싱(Policing)을 적용했을 때는 최대 대역폭을 넘어가는 순간부터는 테일 드롭(Tail Drop)이 발생한다. 패킷에 WFQ 스케줄링이 적용되면 큐 크기에 따라 테일 드롭이 발생한다. 이때는 패킷 폐기 또는 유지의 기준은 단순히 큐 크기에 의해서 결정된다. 그런데, 네트워크가 일시적으로 복잡해지는 상황 발생 시 비교적 중요한 패킷이 폐기되는 경우가 발생할 수 있다. 음성 서비스와 같은 실시간 트래픽의 경우 지연에 민감함에도 지연을 과도하게 겪은 패킷이 아닌 새롭게 들어오는 패킷이 폐기될 수 있다.
한편, 열악한 무선 환경에서 주로 유통되는 트래픽의 요구사항은 지연 시간인 경우가 많다. 특히, 군전술 네트워크 환경에서 가장 높은 우선 순위를 갖고, 전체 트래픽 볼륨의 절반 이상을 차지하는 음성 서비스의 경우 지연 시간 및 지연 변화량(Jitter)에 매우 민감하다. 하지만, 다수의 무선 전송 링크와 라우터로 구성된 전술망 특성상 지연 시간 및 지연 변화량이 매우 유동적인 특징이 있다. 그러므로, 서비스 플로우별 요구 사항을 반영한 서비스 품질 보장을 위해서는 플로우별로 서비스 식별이 필요하다. 또한 서비스 플로우별 요구사항을 반영한 지연 기반의 큐 관리 방안이 필요하다. 이를 통해 불필요한 트래픽 유통을 줄임으로써 네트워크 효율성 측면에서 효과를 기대할 수 있다.
이를 위해, 제 1 큐잉부(140) 및 제 2 큐잉부(150)는 패킷이 큐에 들어간 시간을 계산하여 지연 시간을 추적하고 지연 시간 확인 주기마다 지연 시간 임계값보다 더 큰 지연 시간을 갖는 패킷이 있는지를 판별한다(S350). 그리고, 제 1 큐잉부(140) 및 제 2 큐잉부(150)는 지연 시간 임계값보다 더 큰 지연 시간을 갖는 것으로 판별된 패킷을 폐기한다. 예를 들어, 큐의 앞단에 저장되어 있는 큐에서 가장 오래된 패킷이 가장 지연 시간이 길기 때문에 목표 지연 시간 이상의 지연을 겪는 경우 이를 폐기하게 된다. 도 2를 참조하면, 큐(200)에 패킷(201)부터 저장되기 시작하여 패킷(207)을 끝으로 순차로 저장되었을 때에 새로운 패킷(208)이 할당되면 저장된 패킷(201 내지 207) 중 설정된 지연 시간 임계값보다 더 큰 지연 시간을 갖는 패킷이 폐기되는데, 가장 지연 시간이 긴 패킷(201)이 큐(200)에서 제거, 즉 폐기될 수 있다(S360).
아울러, 제 1 큐잉부(140) 및 제 2 큐잉부(150)는 단계 S350을 통해 패킷을 폐기한 경우에는 현재의 지연 시간 확인 주기를 기 설정된 시간만큼 줄여 감소시킨다. 이는, 큐의 지연을 체크하는 프로세서 내 타이머의 주기가 N주기만큼, 즉 패킷 폐기를 수행한 횟수에 비례하는 만큼 짧아져서 이후 네트워크 혼잡 상황에 따른 큐 관리를 N주기만큼 더 자주 수행하게 되는 것을 의미한다(S370).
단계 S350에서 지연 시간 임계값보다 더 큰 지연 시간을 갖는 패킷이 큐에 없는 것으로 판별되거나 단계 S370이 수행된 후, 제 1 스케줄러부(160) 및 제 2 스케줄러부(170)는 제 1 큐잉부(140)와 제 2 큐잉부(150)의 큐에 저장된 패킷에 대하여 가중치 방식, 예컨대 결손 가중치 라운드 로빈(DWRR) 방식을 통해 스케줄링을 한다. 큐에 대해서 결손 가중치 라운드 로빈 방식의 스케줄링을 위하여 각각 가중치를 부여하고, 가중치에 의하여 특정한 하나의 큐에 라운드가 걸린 경우에는 이들 큐에 대하여 개별적으로 설정되어 있는 스케줄링 방식으로 패킷을 출력한다. 이때, 제 1 스케줄러부(160) 및 제 2 스케줄러부(170)는 제 1 플로우 분류부(120)와 제 2 플로우 분류부(130)에 의해 분류된 새로운 서비스와 기존 서비스에 대하여 플로우 큐 목록을 별도로 관리할 수 있다(S380).
아울러, 패킷 출력부(180)는 제 1 스케줄러부(160) 및 제 2 스케줄러부(170)에 의해 스케줄링이 된 패킷에 대하여 우선 순위 큐(SPQ) 방식을 통해 차등 처리하여 하드웨어 큐를 통해 출력한다(S390).
이처럼, 지연 기반 폐기 방식의 큐에 대하여 우선 순위가 엄격하게 구분되어야 하는 서비스 간에는 우선 순위 큐(SPQ) 방식을 엄격한 차등 처리를 하되 우선 순위가 유사한 서비스 플로우 간에는 서비스 플로우별 요구 사항을 반영하여 가중치 기법을 이용하여 서비스 플로우별로 스케줄링을 한다. 그렇기 때문에 서비스 플로우별로 상이할 수 있는 지연 시간 서비스 품질을 보장해 줄 수 있고, 서비스 간의 공평성을 보장해 줄 수 있다. 공평성 보장을 위해서는 새로운 서비스와 기존 서비스의 플로우 큐 목록을 별도로 관리하여 새로운 서비스에 먼저 기회를 줄 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 서비스 플로우 기반 패킷 스케줄링 장치(100)에 의한 패킷 스케줄링 방법에서, 큐 관리의 기준으로 선정 및 이용하는 지연 시간은 큐 크기를 기준으로 이용할 때와 비교할 때에 명확한 의미를 갖는 값이다. 또한, 서비스별 요구 사항으로 정의할 수 있는 값으로 이를 바탕으로 시스템 파라미터 설정이 가능하다. 기준이 모호한 서비스별 큐 크기 파라미터 설정 없이, 명확한 의미를 갖는 서비스별 지연 시간 요구 사항을 반영한 지연 시간 임계값만 정책적으로 설정하면 운용이 가능하기 때문에 시스템 운용 편의성 향상을 기대할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 서비스 플로우 기반 패킷 스케줄링 장치(100)에 의한 패킷 스케줄링 방법에 의하면 서비스 플로우별 서비스 품질 요구사항을 반영할 수 있다. 서비스 플로우별 논리적인 큐에 해당 플로우의 지연 시간 요구 사항을 고려한 목표 지연 시간 임계값을 설정함으로써 각 플로우별 서비스 품질을 보장할 수 있다.
또한, 서비스 플로우별 서비스 품질 요구 사항을 보장하면서도 네트워크 효율성을 높일 수 있다. 서비스 품질 보장에 영향을 미치지 않는 패킷들은 네트워크상에 유통시키지 않고 미리 폐기함으로써 네트워크 자원을 절약하고 이를 다른 트래픽 유통에 활용 가능하다. 예를 들면, 우선 순위가 매우 높은 실시간 음성 서비스 트래픽의 경우, 우선 순위가 매우 높아 망 혼잡 상황에서도 최우선적으로 대역이 보장되어 전송된다. 하지만, 망 혼잡으로 인해 이미 지연 시간 요구 사항을 초과한 패킷은 전송 되더라도 수신측 어플리케이션 계층의 재생 버퍼에서 재생에 사용되지 못하고 폐기 된다. 본 발명의 실시예에 따른 패킷 스케줄링 방법에 의하면 지연 요구 사항을 초과할 것으로 판단되는 패킷을 네트워크 자원의 소모 없이 사전에 폐기함으로써 망 자원을 절약하여 다른 트래픽 유통에 사용 가능하다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 패킷 스케줄링 방법에 의하면 플로우별 공평성을 보장할 수 있다. 우선 순위만을 보장하는 서비스 품질 구조에서는 동일한 우선 순위를 갖는 서비스 클래스의 플로우 간에는 공평성을 보장할 수 없다. 동일한 클래스에 속한 모든 플로우가 하나의 버퍼에 저장되어 처리되기 때문에 특정 플로우가 과도한 볼륨을 생성하게 될 경우, 다른 플로우들은 동일한 중요도를 갖고 있음에도 불구하고 네트워크 자원을 원활하게 보장 받을 수 없게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 플로우 처리를 고려한 지연 기반 큐 관리 기법의 큐잉 구조를 적용할 경우, 동일한 서비스 클래스에 속한 플로우라고 하더라도 각각의 서비스 기회를 공평하게 보장받을 수 있다.
본 발명에 첨부된 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장된 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 실시예에서 언급된 단계들이 수행되는 순서가 변경될 수도 있고, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 패킷 스케줄링 장치
110: 우선 순위 분류부
120, 130: 플로우 분류부
140, 150: 큐잉부
160, 170: 스케줄러부
180: 패킷 출력부

Claims (9)

  1. 입력 패킷을 처리하는 복수의 서비스 플로우(Flow)에 대하여 상기 서비스 플로우별로 논리적인 큐(Queue)를 생성하고, 상기 논리적인 큐에 상기 서비스 플로우별로 지연 시간 요구 사항을 기초로 지연 시간 임계값을 설정하는 큐잉부와,
    상기 입력 패킷에 대하여 서비스 클래스의 우선 순위에 기초하여 상기 복수의 서비스 플로우 중 어느 하나로 분류해 할당하는 우선 순위 분류부와,
    상기 우선 순위 분류부에 의해 분류되어 상기 논리적인 큐에 저장되는 상기 입력 패킷에 대하여 가중치 방식을 통해 스케줄링을 하는 스케줄러부와,
    상기 스케줄링이 된 패킷에 대하여 우선 순위 큐(Strict Priority Queue, SPQ) 방식을 통해 차등 처리하여 하드웨어 큐를 통해 출력하는 패킷 출력부를 포함하고,
    상기 큐잉부는, 상기 우선 순위 분류부에 의해 분류된 상기 입력 패킷을 상기 논리적인 큐에 저장하되, 지연 시간 확인 주기마다 상기 논리적인 큐에 저장 중인 패킷 중 상기 지연 시간 임계값보다 더 큰 지연 시간을 갖는 패킷이 있는지를 판별해 폐기하며, 판별된 패킷을 폐기한 경우 상기 지연 시간 확인 주기를 기 설정된 시간만큼 줄여서 감소시키는
    패킷 스케줄링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 우선 순위 분류부에 의해 동일한 서비스 플로우로 분류된 입력 패킷에 대하여 새로운 서비스와 기존 서비스로 분류해 서로 다른 상기 논리적인 큐에 저장되게 하는 플로우 분류부를 더 포함하고,
    상기 스케줄러부는, 상기 새로운 서비스와 상기 기존 서비스의 플로우 큐 목록을 별도로 관리하는
    패킷 스케줄링 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케줄러부는, 상기 가중치 방식으로서 결손 가중치 라운드 로빈(Deficit Weighted Round Robin, DWRR) 방식을 이용하는
    패킷 스케줄링 장치.
  5. 패킷 스케줄링 장치에 의해 수행되는 패킷 스케줄링 방법으로서,
    입력 패킷을 처리하는 복수의 서비스 플로우(Flow)에 대하여 상기 서비스 플로우별로 논리적인 큐(Queue)를 생성하는 단계와,
    상기 논리적인 큐에 상기 서비스 플로우별로 지연 시간 요구 사항을 기초로 지연 시간 임계값을 설정하는 단계와,
    상기 입력 패킷에 대하여 서비스 클래스의 우선 순위에 기초하여 상기 복수의 서비스 플로우 중 어느 하나로 분류해 할당하는 단계와,
    상기 복수의 서비스 플로우 중 어느 하나로 분류된 상기 입력 패킷을 상기 논리적인 큐에 저장하되, 지연 시간 확인 주기마다 상기 논리적인 큐에 저장 중인 패킷 중 상기 지연 시간 임계값보다 더 큰 지연 시간을 갖는 패킷이 있는지를 판별해 폐기하며, 판별된 패킷을 폐기한 경우 상기 지연 시간 확인 주기를 기 설정된 시간만큼 줄여서 감소시키는 단계와,
    상기 논리적인 큐에 저장되는 상기 입력 패킷에 대하여 가중치 방식을 통해 스케줄링을 하는 단계와,
    상기 스케줄링이 된 패킷에 대하여 우선 순위 큐(Strict Priority Queue, SPQ) 방식을 통해 차등 처리하여 하드웨어 큐를 통해 출력하는 단계를 포함하는
    패킷 스케줄링 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 서비스 플로우 중 동일한 서비스 플로우로 분류된 입력 패킷에 대하여 새로운 서비스와 기존 서비스로 분류해 서로 다른 상기 논리적인 큐에 저장되게 하는 단계를 더 포함하고,
    상기 스케줄링을 하는 단계는, 상기 새로운 서비스와 상기 기존 서비스의 플로우 큐 목록을 별도로 관리하는
    패킷 스케줄링 방법.
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 스케줄링을 하는 단계는, 상기 가중치 방식으로서 결손 가중치 라운드 로빈(Deficit Weighted Round Robin, DWRR) 방식을 이용하는
    패킷 스케줄링 방법.
  9. 입력 패킷을 처리하는 복수의 서비스 플로우(Flow)에 대하여 상기 서비스 플로우별로 논리적인 큐를 생성하는 단계와,
    상기 논리적인 큐(Queue)에 상기 서비스 플로우별로 지연 시간 요구 사항을 기초로 지연 시간 임계값을 설정하는 단계와,
    상기 입력 패킷에 대하여 서비스 클래스의 우선 순위에 기초하여 상기 복수의 서비스 플로우 중 어느 하나로 분류해 할당하는 단계와,
    상기 복수의 서비스 플로우 중 어느 하나로 분류된 상기 입력 패킷을 상기 논리적인 큐에 저장하되, 지연 시간 확인 주기마다 상기 논리적인 큐에 저장 중인 패킷 중 상기 지연 시간 임계값보다 더 큰 지연 시간을 갖는 패킷이 있는지를 판별해 폐기하며, 판별된 패킷을 폐기한 경우 상기 지연 시간 확인 주기를 기 설정된 시간만큼 줄여서 감소시키는 단계와,
    상기 논리적인 큐에 저장되는 상기 입력 패킷에 대하여 가중치 방식을 통해 스케줄링을 하는 단계와,
    상기 스케줄링이 된 패킷에 대하여 우선 순위 큐(Strict Priority Queue, SPQ) 방식을 통해 차등 처리하여 하드웨어 큐를 통해 출력하는 단계를 포함하는
    컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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