SE519269C2 - Metod och arrangemang för pakethantering i en router - Google Patents

Description

25 30 35 519 2 totala antalet kastade paket enligt sannolikhetsfrekvensen som används av algoritmen. Dock är talet som bäst endast en uppskattning. Det finns inget sätt att finna det exakta antalet.

Lösnin Uppfinningen gör det möjligt att identifiera alla kastade paket. Det föreslås att addera följande funktionalitet till "kastaren", dvs den del av routerinjukvaran som anropas då ett paket skall kastas.

Då mjukvaran för routerstymingen har bestämt att ett paket skall kastas, skall följande åtgärder vidtas istället för att endast ta bort paketet och öka en räknare: kopiera och lagra relevant information om paketet som skall kastas i ett specifikt minne innan paketet kastas. Den lagrade informationen används senare för olika syften. Uppfinningen tillhandahåller information på vilken statistiska eller andra operationer kan utföras och möjliggör nya funktionaliteter såsom mätning av sann förlust och feldetektering.

Sammanfattning av uppfinningen Föreliggande uppñnning tillhandahåller en metod för hantering av paket i en router innefattande inportar för att mottaga paket, köer för att lagra paket innan paketen sänds till utportar, vägvalslogik (routing logic) för att bestämma i vilken kö ett paket skall lagras, och kastlogik för att bestämma om ett paket skall kastas.

Enligt uppfinningen innefattar metoden stegen att, då ett paket skall kastas, kopiera information om det kastade paketet, lagra informationen i ett informations- rninne, och ta bort paketet från dess kö.

Företrädesvis innefattar informationen aktuell tid, ursprunglig paketstorlek, routertillstånd, kö identifikation, och/eller skälet till varför paketet kastades.

Uppfinningen tillhandahåller också ett arrangemang för att utföra metoden.

Uppfinningen definieras i de självständiga kraven 1 och 14 nedan, medan föredragna utföringsforrner är angivna i de icke-självständiga kraven.

Kortfattad beskrivning av en ritning Uppfinningen kommer nedan att beskrivas i mer detalj med hänvisning till den åtföljande ritningen, i vilken: Fig. 1 är en schematisk representation av en router enligt uppfinningen.

Detaljerade beskrivning av föredragna utföringsformer Ett blockschema av en router i enlighet med föreliggande uppfinning visas i figur 1. Vanligtvis används routem för att växla (switch) paket i ett nätverk. Paket mottas vid ett ingränssnitt eller flera inportar. Vägvalslogik kontrollerar paketet för 10 15 20 25 30 35 -519 269 3 att bestämma destination och sänder paketet till lämplig utport. Köer är associerade med utportarna för att temporärt lagra paketen. En kastlogik kontrollerar köerna för att se om det finns risk för spill (overflow). Om så är fallet väljs paket för kastning, dvs paket tas bort från kön. Vanligtvis kan antalet paket räknas genom att öka en speciell räknare.

Föreliggande uppfinning tillhandahåller en förbättring av pakethanteringen genom att spara mer detaljerad information om paket som skall kastas. Istället för att enbart ta bort paket från kön och öka räknaren vidtas följande åtgärder: 1. Kopiering av paketets rubrikdel, inklusive rubriken för transport- lagret, dvs UTC/UDP, till ett specifikt minne eller buffert för "information om kastade paket". 2. Lagra aktuell tid, ursprunglig paketstorlek och arman användbar information om det kastade paketet (eller routertillstånd) i bufferten.

Annan information t ex vilken kö som paketet kastades ifrån och skälet till att paketet kastades kan också lagras. Vilken information som skall lagras konfigureras företrädesvis via ett hanteringsgränssnitt på routern. 3. Återgå till normal funktion, dvs ta bort paket från kön och öka räknare för kastade paket.

Bufferten för "information om kastade paket" måste skrivas till ett extemt minne, tex en minnesskiva, vid regelbundna intervall, eller åtminstone tillräckligt ofta så att denna buffert inte blir full, dvs för att undvika spill. Den lagrade informationen skall vara tillgänglig t ex via SNMP (Simple Network Management Protocol) för hanteringssystem. Motsvarande MIB (Management Information Base)- parametrar behöver standardiseras. Genom att använda filter, kan delar av informationen hämtas, tex för att finna effekterna för en specifik kund eller antalet paket som kastats för en specifik kvalitetsklass.

Följande innovativa funktioner möjliggörs medelst föreliggande uppfinning. 1. Förlustmätning a. Förlustrnätning enligt IETF (Intemet Engineering Task Force) IPPM, dvs "Förlustperiod“, som mäter förlustens frekvens och skuraktighet, och "Förlustavstånd" som mäter avståndet mellan förlustperioder kan utföras medelst statistiska operationer på det insamlade datat om kastade paket.

Data behöver samlas in under en tid som motsvarar konfidensnivån som krävs i mätningen.

Metoden mäter inte förluster som definieras som paket som ankommer till destinationen försenade mer än vad jitterbufferten kan hantera. Dessa paket ignoreras av applikationen och innebär samma utförande och kvalitetsförsämring som förluster i routem på datavägen. 2. Förlustmätning b. Data som motsvarar förlorade paket sparas som längst tills tidsperioden som är relevant för garantin i motsvarande SLA (Service 10 15 20 25 30 35 519 269 4 Legal Agreement) har passerat. Om till exempel förlusten är garanterad att vara under x% under en 3 månaders period för klass Y, behöver information om förlorade paket samlas in under 3 månader. Genom att jämföra data om kastade paket med information om sänd datafrekvens (antalet paket per sekund), (detta data behöver mätas med andra organ), kan det verifieras om garantin uppfylldes eller inte. Emellertid, om förlustfrekvensen som beräknas kontinuerligt enligt den överenskomna sannolikhetsfunktionen (t ex en gaussisk funktion) överskrider det överenskomna värdet, måste ett kontraktsbrott noteras och mätningar kan påbörjas på nytt. 3. Feldetektering: Lagrad information om varför och var ett paket (eller flera paket) kastades kan användas för att identifiera fel i router mjukvaran eller hårdvaran. 4. Trafikteknik: Information om vilka köer som har fyllts (och som följaktligen kastar paket) kan användas i trafiktekniska syften. 5. Data på de kastade paketen kan också användas för att verifiera korrektheten av t ex WRED-algoritmsimplementationer i routem. Det nuvarande sättet att göra detta på är att jämföra de sända datapaketen med de via routern mottagna datapaketen. För att vara statistiskt tillförlitliga behöver mängden data vara stor, så metoden är långsam och kräver enorma mängder av lagringskapacitet.

Genom att istället titta på data som lagrats från kastade paket kan man verifiera om relationen mellan kastade paket från olika prioritetsnivåer följer den teoretiska modellen. Mängden data som måste processas är då mycket mindre. 6. Mätning av prestandaförsämring i TCP-baserade applikationer.

Såsom nämndes i problemavsnittet ovan, kan TCP täcka upp för förlorade paket genom att sända dem på nytt. Detta kommer emellertid att påverka genomflödet, både genom behovet av att sända ett paket två gånger men också eftersom TCP sänker transmissionshastigheten när paket förloras. Om det är känt vilket paket som förlorats kan effekten på motsvarande dataström beräknas. 7. Bekräftelse på kvalitetsförsämring i UDP-baserade applikationer.

Såsom också nämnt ovan, är applikationer som använder UDP ofta toleranta för förlusten av sådana paket. Emellertid, om dataströmmen är en ljud- eller videoström, kommer den upplevda kvaliteten att påverkas av förlusten. Utan att känna till tillämpningen är försämringsmängden nästan omöjlig att beräkna, men det faktum att försämringen var effektuerad kan bekräftas.

De föreslagna ändringarna i routem ökar belastningen på processorn och kräver minnesutrymme. Emellertid: - På grund av att storleken hos "informationen om kastade paket" är mycket mindre än paketen den innehåller infonnation om, finns det ett begränsat behov av minnesutrymme för bufferten. En IP rubrik plus TCP/UDP-rubrik är omkring 35-40 10 15 519 269 5 bytes jämfört med ett komplett FTP (File Transfer Protocol)-paket, som kan vara 1500 till 4000 bytes. Den totala datamängden som lagras för varje paket kan vara mindre än 100 bytes.

- Den extra belastningen på routems processor kommer att vara minimal.

Kopieringsoperationen liknar kopieringsoperationema från en kö till en arman, endast med mindre data.

- Routem kan konfigureras för att utföra de ovannämnda åtgärderna endast för paket av en viss klass, t ex paket som tillhör klassen "Bästa försök" sparas inte utan räknas endast, medan paket som tillhör andra klasser sparas. Detta skulle spara utrymme och processorkraft i routern.

- En off-line aktivitet kan vara att "komprimera" det lagrade datat genom att ta bort dubblettinformation, t ex ersätta dem med antalet dubbletter som lagrats tillsammans med det första uppträdandet.

En fackman på området inser att de beskrivna utföringsformema av uppfinningen kan varieras utan att falla utanför ramen för de åtföljande patent- kraven.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 519 269 6 PATENTKRAV . En metod för hantering av paket i en router, vilken router innefattar inportar för att ta emot paket, köer för att lagra paket innan paketen sänds till utportar, vägvalslogik för att bestämma i vilken kö ett paket skall lagras, och kastlogik för att bestämma om ett paket skall kastas, innefattande stegen att: - när ett paket skall kastas, kopiera information om det kastade paketet; - lagra informationen i ett informationsminne; och - ta bort paketet från kön, kännetecknat av att steget att kopiera information innefattar stegen att: - kopiera aktuell tid; - kopiera ursprunglig paketstorlek; - kopiera routertillstånd; - kopiera köidentifikation; och/eller - kopiera information om skälet till att paketet kastades. . En metod enligt krav 1, kännetecknat av att rubrikdelen av paketet kopieras. . En metod enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att innehållet i infonnations- minnet skrivs till ett externt minne för att undvika spill. . En metod enligt något av föregående krav, kännetecknat av att statistiska operationer utförs på den insamlade informationen för att erhålla effekterna av kastade paket. . En metod enligt krav 4, kännetecknat av att operationer är utförda för att göra förlustmätningar. . En metod enligt krav 5, kännetecknat av att informationen om kastade paket sparas åtminstone under en tidsperiod relevant för en garanterad kvalitet för att verifiera om garantin uppfylldes. . En metod enligt något av kraven 1 till 3, kännetecknat av att informationen om kastade paket används för att identifiera fel i routem. . En metod enligt något av kraven 1 till 3, kännetecknat av att informationen om kastade paket används för trafiktekniska syften. . En metod enligt något av kraven 1 till 3, kännetecknat av att informationen om kastade paket används för mätning av försämringen i TCP-baserade tillämpningar. 10. En metod enligt något av kraven 1 till 3, kännetecknat av att informationen om kastade paket används för bekräftelse av kvalitetsförsämringen i UDP-baserade tillämpningar. 11. En metod enligt något av föregående krav, kännetecknat av att informationen om kastade paket endast lagras för paket av specificerade klasser. 12. En metod enligt något av föregående krav, kännetecknat av att informationen om kastade paket komprimeras för att spara utrymme i respektive minne. 10 15 20 25 30 519 269 7 13. Ett arrangemang för hantering av paket i en router, vilken router innefattar inportar för att motta paket, köer för att lagra paket innan paketen sänds till utportar, vägvalslogik för att bestämma i vilken kö ett paket skall sparas, och kastlogik för att bestämma om ett paket skall kastas, vidare innefattande ett informationsminne för att, när ett paket skall kastas, lagra information om det kastade paketet, kännetecknat av att infonnationsminnet är anordnat att innefatta information som inkluderar aktuell tid, ursprunglig paketstorlek, routertillstånd, köidentifikation, och/eller skälet till att paketet kastades. 14. Ett arrangemang enligt krav 13, kännetecknat av ett extemt minne till vilket innehållet i informationsminnet skrivs för att undvika spill. 15. Ett arrangemang enligt något av kraven 13 till 14, kännetecknat av organ för att utföra statistiska operationer på den insamlade informationen för att erhålla effekter av kastade paket. 16. Ett arrangemang enligt något av kraven 13 till 15, kännetecknat av att operationer utförs för att göra förlustmätxiingar. 17. Ett arrangemang enligt krav 16, kännetecknat av att information om kastade paket lagras åtminstone under en tidsperiod relevant för en garanterad kvalitet för att verifiera om den garantin uppfylldes. 18. Ett arrangemang enligt något av kraven 13 till 15, kännetecknat av organ som använder infonnation om kastade paket för att identifiera fel i routern. 19. Ett arrangemang enligt något av kraven 13 till 15, kännetecknat av organ som använder infonnation om kastade paket för trafiktekniska syften. 20. Ett arrangemang enligt något av kraven 13 till 15 , kännetecknat av organ som använder information om kastade paket för mätning av försämring i TCP- baserade tillämpningar. 21. Ett arrangemang enligt något av kraven 13 till 15, kännetecknat av organ som använder information om kastade paket för bekräftelse av kvalitetsförsämring i UDP-baserade tillämpningar. 22. Ett arrangemang enligt något av kraven 13 till 21, kännetecknat av organ som använder information om kastade paket för att spara utrymme i resp. minne.