TW201014273A - A network processor unit and a method for a network processor unit - Google Patents

Description

201014273 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】

^發明關於—種在—網路中處理封包的網路處 及其-種方法，具體而言關於—種具有 A 【先前技術】 的網路處理器單元及其—種方法。 八封包交換器 一種網路處理器可被用作一 ^ ^ 平日日片父換器/路由哭+ 於一模組交換器/路由器中之一 由器或 ^ ^ 進線卡或出線卡。哞客 别技術之網路處理器包括多 。斗夕 T间緩衡态，該耸 使用於該網路處理器之不同楔组之門Λ 專緩衝器: 具有超過需要的更多緩衝空間。此外， 處理 器可在處理時引起延遲。 U 令間緩4 圖1概要顯示—種|古；

4 S 5| 〇 *7 ffl m - 間緩衝器的先前技術網JE 處理"如圖所不，該網路處理器！包括-流量管理器2 介面3、具有佇列及排程 J ^ w «§ 4a ' 4b > 4c ' /t ϊ® ϋ 件5及可選外部記憶體以、补， "士* 杰 收之封包資料在被UΘ等介面3与 仏认认 該流篁管理器2之緩衝器之前被g 衝於一輸入緩衝器4a中、站兮* ’ 中被5亥處理構件5處理、緩衝於一 中間緩衝器4b中。來白兮.ώ县 、 _ 來〜量管理器2的封包資料經由-

輸出緩衝|§4c在該蓉a;, L ……排程及傳送。由於不同系絲 :、 封包處理之理想順序亦不同。舉例來說， 離開該流量管理器之攻县& _ 自之流量的全部或部分可在卜環回路徑 7所不的傳輸之前需要額外通過該處理構件-次。在其他 情況下，可能需要通過該流量管理器兩次。 140608.doc 201014273 先前技術之該網路處理器丨之一缺點在於其需要較大的 缓衝器尺寸，比所需更大。舉例來說，如果封包資料之一 叢發通過圖丨之該網路處理器丨，其首先儲存於該輸入緩衝 114a中，之後儲存於該中間緩衝器朴中，最後儲存於該輸 .出緩衝器4c中。這意味著該等緩衝器之各者：輸入缓衝 k H、巾Ή㈣器及輸出緩衝器，必須為一普通數量之封包 資料及該叢發大小提供緩衝空間。 先前技術之該網路處理器的另一個缺點在於經由該網路 處理器之封包的循序流動。如圖i所示，第一，該等封包 於該介面上被接收；第二，其於該輸入緩衝器中被緩衝； 第三，其被該處理構件處理；第四，其於該中間緩衝器中 被緩衝；第五，其被寫入該流量管理器之緩衝器；第六， 其於-輸出緩衝器中被緩衝；及第七，其於該等介面上被 傳送。

Su等人之美國專利us 2〇〇5/〇169259號揭示一種包括若 φ 〇車 封包交換控制單元、一微處理器資料傳送介面、 7微處理器及—封包緩衝11的封包交換單元。該封包緩衝 器包括一封包區域、一索引緩衝器及一傳送佇列電珞系 統。遺封包父換控制單元及該微處理器資料傳送介面之兩 者都可分別從該料及該微處理器傳送封包/傳送封包至 該等埠及該微處理器。 ☆等人的》亥封包父換單元之—缺點在於其亦需要較大的 緩衝空間，因為該等槔具有一儲存及轉發功能，意即該等 封包在被移動至該封包緩衝器之前被該等埠儲存。 140608.doc 201014273

Langner的美國專利US 2007/0230475號揭示一種基於交 換器的網路處理器’其包括若干輸入介面、若千輸出介 面、若干處理元件及一具有雙向埠的交換器。該網路處理 器將資訊與一經由一輸入介面接收的封包聯繫在一起且 此資訊基於該交換器之交換操作以連續之順序經由該等處 理兀件之多個循序處理。該網路處理器可被視作依據應用 而在該等多個處理元件之輸入及輸出之間提供可選擇之互 聯。對於某-種應用，封包將因此以適當順序只流向所需 的特定處理元件。處理元件之次序藉由該交換器及該等處 理元件之配置而獲得。

Langner之網路處理器的一個缺點在於封包交換對於一 種給疋應用的預連續順序，例如_種安全交易祠服器應 用、一種安全封包層（SSL)VPN防火牆應用或一種安全網 際網路協定（IPSEC)VPN防火牆應用。在配置一種具體應 用之後，所有封包將具有相同的連續處理順序且由此將採 用相同的路徑通過該網路處理器。 【發明内容】 本發明之目的為克服先前技術之缺點及不足。更具體 而。’本發明之一目的為最小化一網路處理器中緩衝器之 尺寸並為#包提#通過該網$處理器的彈性路徑以便適用 於不同的系統要求。 其中上述該目的利用一種根據該等獨立請求項的方法及 ，周路處理器單7C實現。本發明之進—步實施例將指定於該 等附屬請求項中。 140608.doc 201014273 【實施方式】 本發明將參考附圖而被更詳細地描述，在該等圖式"目 同的參考數字指示相同或相應的特徵、元件或構件。 J艮據本發明’圖1所顯示之先前技術網路處理器的輪入 緩衝㈢+間緩衝器及輸出緩衝器由—種钱人式交換器替 代:根據本發明，一功能塊，例如，諸如埠、處理構件、 ••里s理态、封包格式器或另一個與該嵌入式交換器通信 並寫入封包資料至該交換器之元件的流量介面，經配置以 選擇該封包資料之輸出位址。在實施财，該嵌入式交換 益包括-緩衝記憶體，該緩衝記憶體在朝向該網路處理器 之不同模組（例如功能塊）的仔列之間共用，例如—處理構 件:、-個或更多個介面及一可能的流量管理器之仵列，藉 此減小所需的總緩衝尺寸。 由此’根據本發明，相同的封包叢發在㈣人式交換器 中二時間内只發生一次。進一步，寫入封包資料至该嵌 入式交換器的功能塊所藉以選擇輸出位址，例如輸出卑的 本發明之定址機構啟用經由該網路處理器之模組，例^經 由該處理構件及一流量管理器的資料路徑之彈性組織。此 外，藉^本發明基於設定的屬性將來自該等接收介面的封 包直接交換至該等傳送介面係可行的，該等屬性可基於利 用該等封包接收的資訊’例如接收於該等封包標頭中的資 訊進纟，本發明之統一通信介面及彈性定址使不同的 子系統，例如處理構件，能連接至該嵌入式交換器之不同 璋。 140608.doc 201014273 應理解使用於本申請案文件中的術語「封包」可涉及多 種類型的資料單元’包含但不限於網際網路協定第4版 (IPv4)封包、網際網路協定第6版（ιρν6)封包、ieee 802.3 訊框、點對點協定（ppp)訊框、ATM單元或其他協定資料 單元（PDU)。進一步，一封包可為如此一 pDU，例如單 元、資料段或記憶體頁；一控制訊息；或在一網路處理系 統中互通的另一類型之資料單元之一部分。 圖2概要顯示一種根據本發明之一實施例的網路處理器 10,有時其亦被稱作一種網路處理單元。該網路處理器1〇 包括一交換器12、一通信介面丨4及一處理構件16。該交換 器12經配置以便與該介面14及該處理構件16通信。 圖3概要顯示一進一步包括一流量管理器18的網路處理 器ίο之一實施例，該流量管理器18經配置以與該交換器12 及該等通信介面14通信。選擇性的外部記憶體2〇、22可經 配置以分別與該處理構件16及該流量管理器丨8通信。 該網路處理器可為多種熟知類型中的任一種；包含描述 於全文以引用方式併入本文的國際專利申請案第 PCT/EP2007/055777號中之處理器’但其亦可為一種加密 處理器、一種字串搜索處理器及/或一種通用cpu。該處理 器可包括多種熟知類型的處理構件；包含一同步處理管 線，如全文以引用方式併入本文的國際專利申請案第 PCT/SE2005/001969號所描述。進一步，該處理器可包括 諸如一封包格式器的處理構件，及/或一流量管理器。 該交換器12經配置以提供流量管理功能，包含服務分 140608.doc 201014273 級、階層式排程、流脣饱 里調整以及空間及邏輯多播。 進一步，交換器12，軔估沾办山 、 餃佳的係—肷入式交換器，此處亦 被稱為一種共用記愔脚> μ μ體父換器（SMS)，經配置以在該等通 信介面之間交換封白，/,, 、 例如該等接收/傳送介面14之一者 及該處理機構16之間。在諸實施例中，較佳的係該交換基 於資訊，例如利用該等封包接收的設定屬性。此外，該交 換器12經調適以按—錄叙 種與该身料路徑上之系統要求匹配

(即與該線速匹配)的資料率交換封包資料。 ㈣、圖4b概要顯示—種網路處判iq的實施例，其中 該交換器12包括—封包緩衝1124、輸人蜂（有時亦被稱為 寫入蜂）26a、輸料（有時亦被稱為讀取埠）鳩、—輸入仲 裁器28、-仔列映射器3〇、一丢棄單元34、—仔列管理器 36及-封包排程器38β如圖4所示，該網路處理㈣之實 施例亦可包括一經配置以與該交換器12通信的封包格式器 32 ° • 在實施例中，該交換器12經配置以便使用該交換器丨2之 一嵌入式記憶體中的一個緩衝器來完成封包交換，參見圖 4 a及圖4 b。該緩衝器可例如為一種諸如一封包緩衝器2 4的 -嵌入式緩衝器。 -如圖4a及圖4b所例示，有時亦被稱為主封包緩衝器的該 封包緩衝器24包括一用於儲存封包資料的資料儲存區24-1 及一控制單元24_2，該控制單元包括實施用於多播及/或單 播之仔列及構件的邏輯及控制記憶體。該控制記憶體經配 置以儲存鏈結列表元素’包括例如指標到封包資料、指標 140608.doc •9· 201014273 到其他鏈結列表元素及諸如封包類型及封包長度的封包屬 性。S亥共用3己憶體交換器12之封包緩衝器24可使用一多重 埠26(26a、26b) ’· 一處理構件埠，例如一可編程管線埠（pp 埠）、一流量介面埠（τι琿）、一可選封包格式器槔（1>1?埠）及/ 或一可選流量官理器埠（ΤΜ埠）中的一個或更多個讀取或寫 入0 該等ΡΡ、ΤΙ、PF、ΤΜ埠26可包括一個或更多個子埠， 即s亥琿中的一個或更多個邏輯位址。該等子埠可由來自該 接收子系統，例如來自該處理構件16、該流量管理器18及/ 或該封包格式器32的背壓節流。舉例來說，一相應於一 ΤΧ乙太網路MAC的ΤΙ子埠可在該排程器中為朝向該等流 量介面14之佇列節流一映射至此子埠的節點。該pp讀取埠 可具有16個相應於流量介面的子埠。該TI讀取埠可具有 個相應於流量介面的子埠。該丁河讀取埠可具有一單個子 埠。該PF讀取埠可具有2個子埠。具有不同子埠的封包可 在其經由一埠26讀取或寫入時交錯；即，一屬於一第一子 埠的第一封包之一第一部分可在該第一封包之一第二部分 經由一埠讀取或寫入之前經由該埠讀取或寫入，之後為一 第二封包之一第一部分。 該封包緩衝器24可經配置以便以一種儲存、轉發方式操 作，即該封包緩衝器24經配置以便在發送出一完全進入之 封包之前儲存該封包，因此該記憶體交換器12可確認被接 收之封包的完整性並丟棄誤標封包。進一步，在實施例 中，該封包緩衝器24經配置以儲存4 MB之封包資料並吸 140608.doc 201014273 = K之封包。其可支援_4gg職的封包寫入率及 =讀取率。在另—實施例中，其可支援—_MHZ的封 及-·贿2的封包讀取率。“，應理解該封 =賣取率及該封包寫人率可改變且分別可為另—個適當的 佇二羊Si率。該封包緩衝器24可進一步包括64個多播 知歹丨，其各者可持有64個封包。

在實施例中，該交換器12經配置以便不修改封包校直， 即不修改該封包或該封包中所包括的資料。進一步 ^該網路處理HH)所接收之封包的附加標頭保留空間:較 的係該等流量介面14應被配置以移動封包偏移，例如藉 由添加-封包偏移值PBase。該流量介面14亦可在傳h 列如-連接單元之前從該交換器12除去該等封包之過量^ 項空間。其他經配置以接收及傳送完整封包的處理構件^ 可移動該封包偏移。這些處理構件包括，例如，該流量管 理器、該封包格式器、加密處理單元或字串搜 元。 卞 在實施例中，當一封包從一佇列讀取以插入該處理構件 時°亥第一個256位元組被發送至該處理構件丨6中。 如果該封包長度PLen及該封包偏移值叩咖之總和為以位 几組或更少’該整個封包進人該處理構件Μ。如果該封包 更長，即如果PLen及PBase之總和大於256位元組，該封包 ，標尾保留於該封包緩衝器24之一專用區域中，例如該資 料儲存區24_1中，並在該封包標頭從該處理構件16離開時 與該封包標頭重連。^，在另-實施财，該整個封包 140608.doc 201014273 被發送至該處理構件16而不管該封包長度。進一步，該處 理構件16可經配置以虚搜 ^ 置以處理一封包之若干部分、整個封包及 其一組合。亦應理解被交換器接收之該等封包或其若干部 分可被交錯。 在實施例中，如果被接收之封包具有不同長度，該封包 率在封包較短（例如在64位元組與256位元組之間並包括^ 位元組與256位元組)時變得比封包較長(例如大於w位元 組）時更问·»在僅長封包之一第一部分被發送至該處理構 件16的實施财，該處理構件16之容量可超額；即低於以 短封包之最大封包率處理封包所需之容量。如果該處理構 件16超額，該嵌入式交換器12可儲存短封包之臨時叢發。 如果這些叢發之範圍有限且該處理構件16之容量大於平均 封包率，則所有被接收之封包可仍被該處理構件16處理， 因為該處理構件16可趕上並處理先前在具有長 儲存的叢發。 間 a在長封包之標頭被發送至該處理構件16且纟理構件】6充 當-種適於以-受保證的15() MHz之封包率或另—適用封 包率處理短封包的同步管線之實施例中，若封包較長則可 能存在未制的處理容量，因為㈣包之封包率可小於& :證之封包率’促使封包可插入該同步管線的時槽不被= 。在如此之實施例中從該處理構件16離 儲存於該嵌入式交換哭12中雅番新'隹χ分占 匕保頌Τ 換③12中並重新進人該處理構件16進行 ,步處理、使用原本未使用之處理容量。在處理 後’該等封包標頭從該處理構件16離開並與該嵌入式=換 140608.doc •12- 201014273 器12中的封包標尾重連。如此之擴展處理係有用的，例如 如果該封包組之一子組比其他封包需要更多處理，例如因 為其需添加附加之協定標頭。 °亥交換器12經配置以支援單播、邏輯多播及/或空間多 播封包類型及附加輸入參數作為封包屬性用該封包傳至 該寫入埠中，如下所述。 在實施例中，該嵌入式交換器12包括用於邏輯多播的構 φ 件藉此至少部分基於用該封包接收之資訊且視情況亦部 刀基於個或更多個查詢表中之資訊的該嵌入式交換器12 ^用寫至彳丁列的封包儲存一屬性NumCopies而儲存 剎本數量。當該封包從該佇列讀取時，該封包之NumCopiu 副本被傳送。 由此’藉由邏輯多播，—封包被多次讀取。當如此一封 包出隊時，副本數量之一參考計數器可被減量。然而，應 理解一#考計數器可為各個冑本增量直到達到最大副本數 瞻 4 °如果該副本數量達到_最小數量例如零或最大數量， 該封包從該仔列釋放。否則該封包保留於該仔列中並因被 該相應排程器選擇而重複出隊。邏輯多播可支援上至每封 包64 K副本。其適用於-較大範圍的應用，包含第3層多 播，即ISO OSI模型第3層多播；例如Ιρ封包多播及饥$ (虛擬私人LAN服務）泛播。 在實施例中’該嵌入式交換器12包括用於空間多播之構 件，藉此至少部分基於用該封包接收之資訊且視情況亦部 分基於一個或更多個查詢表中之資訊的該嵌入式交換器12 140608.doc -13- 201014273 二少兩個仵列並寫入一被接收之封包至該等選 擇之佇列。 由此’藉由空間多播…封包描述符平行寫人多個空間 夕播作列而非普通仔列，一參考計數器被初始化。對於各 播㈣，—多播副本被建立且該參考計數器被增 置或減量。如果該副本數量達到—最小數量例如零或最大 數量，該封包從該仔列釋放。這些空間多播仲列可經配置 以遮蔽該交換器12中的仔列。這意味著一空間多播仔列被 讀取而非-被該相應排程器選擇之仵列。空間多播適用於 至實體琿的低延遲多播’其中多媒體傳播或第2層多播或 廣播為代表性應用。各個空間多播㈣可持有上至Μ個任 意尺寸的封包。 應理解邏輯及空間多播可被組合。對於寫 播佇列的封包，副本數量可上至64 κ。^ 多 J工芏04 Κ。此組合可用於在一 實體埠内產生邏輯子埠之副本。 在實施例中，該交換器12之輸人仲裁_經配置以服務 於來自錢換器12之該等輸人槔26a的交錯封包並將其傳 遞至朝向該封包緩衝器24的佇列映射器3〇,參見圖私：圖 4b。由此，該輸入仲裁器28可經配置以便對從一個或更多 個輸入埠26到該交換器12的封包資料進行緩衝及排程。來 自一個或更多個輸入埠26的封包資料43a被該輸入仲裁器 斯包括並服務的仔列接收。該輸入仲裁㈣經配置以交 錯來自不同輸入埠26a的封包資料43a '並—次寫入一個記 憶體頁至該交換器12中。如果佇列填滿，諸如背壓仏、 140608.doc 14 201014273 私尾丟棄或標碩丟棄的溢出保護機制可被啟動。 在實施例中，該㈣映射器順配置以從該輸入仲裁器 28接收封包屬性仏。封包屬性被該流量介n該可選 封包格式器32、該可選流量管理器18及/或該處理構件μ .巾的—個或更多個用封包發送。在其他實施例中，封包屬 • ㈣可獨立發送而不用發送封包。該仵列映射器30經配置 $便對該等封包屬性解碼並產生—從該等封包屬性映射的 卩列列映射包括—仵列號碼及視情況—個或更多個 • 該封包所寫入之多個客她於 ϋ资吾 夕播知列，以及一旦該封包出隊產生 之副本。該仔列映射亦可被一丢棄單元34使用’ 其配置以決定是否丢棄該封包或使該封包入隊。 在實施例中’該流量介面14、該處理構件Μ、該流量管 理⑽及該可選封包格式器32中的至少一個基於從該交換 之封包資料及/或封包屬性的處理而設定封包屬 Γ使=可藉由電腦程式之執行、藉由有限狀態機或藉 • 内合可定址記憶體或RAM中之查詢表的記憶體 =而:Γ藉由其他可被技術熟練者理解之適當:式 實施例中’該等封包屬性逐蜂、子痒、流 或一埠中的其他邏輯單元配置。 在一個實施例中，封包屬性42a為一種 的帶外信號，即該等屬性不經 輸入埠263上 送。在另-管竑〜 I該等封包相同的通道發 歹·，封包屬性42a被帶内發送且該交換 器1如該仵列映射器30,經配置以從該封包資料❿ 獲取該等封包屬性43 袅 ’ 舉例來說，該仔列映射器30或該 I40608.doc •15· 201014273 輸入仲裁器28可經配置以獲取/取回儲存於該封包之一伊、 頭及/或一標尾中的屬性。該標尾可包括置於該封包末端 的補充資料。 該佇列映射器30包括一經配置以儲存關於該佇列映射之 資訊的映射資料庫31。 該等封包屬性可含有一直接或間接佇列映射。在直接映 射之情況下，該等封包屬性含有一佇列映射，該佇列映射 被直接轉達至-丟棄單元以判定該封包資料是否應被該符 列管理器寫至相應於該直接佇列映射的佇列。在間接佇列 映射之情況下’該作列映射器3〇使用封包屬性仏錢從 該映射資料庫31查詢該佇列映射，然後該等封包屬性被轉 達至該吾棄單元以判；^該封包f料是否應被該仵列管理器 寫至被查詢㈣H應理解料屬性可被轉達至該丢 棄單元以判疋該封包是否應在直接或間接映射該封包至一 仔列之前被去棄。 進步，該等封包屬性可含有關於封包丟棄、封包

始μ封包結束、錯誤、封包長度、至封包攔位之偏移、 源郎點、來源埠、來源子埠、來源佇列、終點節點 阜、-、點子埠、終點佇列、服務級別、顏色、反射、叫 :址、屺憶體佔用、多播狀態、資料保護的資訊及其$ 與一封包關聯的資訊。 、 :施例中’該交換器12包括拋棄一被接收之封包而 =入—侍列的構件。抛棄該封包之決定至少部分基 J 長度及/或平均仔列長度及/或儲存於表中之資 140608.doc -16- 201014273 及/或用§亥封包接收之資訊。 拋=一封包之構件可藉由前述之一丟棄單元34實現。 在實施例中，該交換器12進一步包括在一仔列頭丢棄一 h而非將其傳送至—輸出埠的構件。㈣該封包之決定 :至^邛刀基於當前佇列長度及/或平均佇列長度及"戈儲 存於表中之資訊及/或料封包接收之資訊及/或㈣列中 封包所消耗之時間。

丢棄一封包之構件可藉由—丟棄單元34實現，該丢棄單 元34經配置以便為各個接收封包檢查對緩衝器保留及主動 ❹管理之_的符合性並產生—通過或丢棄決定。該吾 棄早7C 34可經配置以包含用於加權隨機早期檢測（侧 之構件以及用於視情況共用記憶體池之仵列之標尾丢棄的 構件H棄單元34亦可包括經配置以檢㈣包錯誤的構 件。該丢棄單元34亦可維持料㈣長度並包含用於生成 背壓的配置暫存器。 藉由該丢棄單元34中的配置’該封包緩衝器24可分成數 個不同記憶體使用類型的區域。該丢棄單元34可經配置以 監督這些區域之使用並為封包丟棄或背壓應用一組機制以 保濩緩衝記憶龍域並防止致命的緩衝狀況。 一在實施例中，該交換器12亦可包括一作列管理器刊，該 官理盗36包括一經配置以保持仔列狀態並管理仔列及自由 控制記憶體之鏈結列表的人隊鎖。該人隊鎖可進-步藉由 因該丢棄單元之要求將封包及記憶體頁附加至鏈結列表之 標尾而實行封包人隊。心宁列管理器26可進—步包括一出 140608.doc •17- 201014273 隊鎖。該出隊鎖經配置以藉由因一封包排程器38之要求從 鍵結列表彈出封包及記憶體頁而實行封包出隊。 在實施例中，該交換器12包括一個或更多個内部件列 組’組數量相應於埠數量。 如圖5a所示’在實施例中，該交換器12包括—件列扭； 朝向該處理構件16_仔列，一仔列組；朝向該流量介面 14或該可選流量管理器18的以佇列，一佇列組；至該可 選流量格式器32的m宁列。各個仔列組具有一封包排程 38 〇 如圖％所示’在實施例中，該交換器12包括-個❹ € 組；朝向該處理構件16_仔列，一個仔列組；朝向該流 量介面U的TX件列，一個仔列組；朝向該可選流量管理 ^的™仵列’—則宁列組；至該可選封包格式器32的PF fr歹J以及一個仔列組；用於待丢棄之封包資料之排程讀 取操作的丢棄仔列。各個仵列組具有-封包排程器38，其 中一些顯示於圖4a及圖4b中。 進一步’如圖4a、4b及圖5a、5b所示，該交換器12包括 〇 一封包排程器38 ’該排程器38經配置以便將來自該交換器 ^之該等仵列的封包排程至一個或更多個與該交換器12通 信的功能塊，該排程利用一種排程演算法執行。該交換器 12可在每個輸料具有至少—個排程器，其判定料㈣ ‘ 之服務順序。 在實施例中，該封包排程器38經配置以利用欠額加權輪 詢法（DWRR)、嚴格優先權佇列（SPQ)及輪詢演算法（RR)中 140608.doc -18· 201014273 的-個或-組合對該等封包排程。然而，應理解亦可使用 、他l用的排程/寅算法。舉例來說，該等輸出埠排程器可 根據該排私濟算法輪詢、加權輪詢、欠額輪詢、欠額加權 輪詢、嚴格優先㈣列、先到先服務、最早時限優先、多 刀或另種適用排程演算法中的至少-個服務仵列。 . 在實細例中，該封包排程器38可包括一個或更多個包括 至少兩個排程器階層的階層式排程器。舉例來說，該封包 #程器38可包括一處理構件排程器；PP排程器，其經配置 =將封包資料排程至該處理構件16;—流量管理器排程 排程器，其經配置以將封包資料排程至該流量管 益，"面排程器；TX排程器，其經配置以將封包資 料排程至該等流量介面；τχ介面⑷，·一封包格式排程 1 PF排釭器，其經配置以將封包資料排程至該封包格式 器3一2’及/或一丟棄排程器，其經配置以排程封包丟棄。 交換器之該等輸出琿排程器’例如TX排程器，包括諸 • 符記桶、漏桶的流量調整器或其他適於實現流量調整的 方式或演算法，其限制從各個排程器輸出的資料率。 該PP排程器及該τχ排程器之各者可經配置以服務於512 個仵列’該PF排程器可經配置以服務於16個仔列。 在實把例中’該交換器可包括一輸出仲裁器41，參見圖 仆及圖外。該輸出仲裁器41可相應於該輸入仲裁器28。該 輸，仲裁盗41經配置以從該封包排程器⑽收對於封包讀 取操=的請求，並將這些操作轉換為來自該主封包緩衝器 24的貧料讀取操作。該輸出仲裁器41經配置以控制輸出痒 140608.doc -19· 201014273 ❹ ^之間的讀取帶寬共用。在實施例中，該輪出仲裁m 經配置以利用欠額加權輪詢法（DWRR)、嚴格優先權仔列 (SPQ)及輪詢演算法（RR)中的—個或—組合以對該等封包 排程。然而，應理解亦可使用其他適用排程演算法。舉^ 來說，該等輸出淳排程器可根據該排程演算法輪詢、加權 輪詢、欠額輪詢、欠額加權輪詢、嚴格優先權仔列、先到 先服務、最早時限優先、多時分工或另一種適用排程演算 法重的至少-個服務仵列。在實施例中至少一個輸出缚 具有子埠。在這種情況下，該輸出仲裁器41進一步對這些 子琿排程並控制該輸出埠之該等子琿之間的帶寬共用。 該交換器12之實施例包括—狀態格式㈣，該狀態格式 益經安排以與該封包緩衝器24及該封包排程器％通信並經 置乂便在仔列之階層超過經配置之浮水印時產生至該封 i:程器的背壓。藉由可配置之連接矩陣的優點，該等背 B號可彈性映射至該封包排程器令的仵列或節點。 圖5a及圖5b所不’排程可被來自該處理構件μ、 參 啟/關閉調γΛ 14或該流量管理器18的背㈣ ρ 、。之，封包資料至該處理構件16、該封 被中=益32、β亥等封包介面14或該流量管理器18的排程可 斷’如果它們的緩衝器全滿且不能接收更多的封包資 衝=封包排程器38停止排程及發送封包資料直到該等緩 L ?清空並能夠再次接收封包資料。 這此及之實例&述該網路處理器對四個例示封包的處理。 其匕封包可同時用該網路處理器之相同配置處理。 140608.doc -20- 201014273 由此相同網路處理器配置可導致經由該網路處理器的不 同流動路徑。 所有四個封包43a首先採取相同路徑。它們被__流量介 面14接收。藉由該流量介面14之配置，該等封包屬性仏 被》又疋為一至一朝向該處理構件16之冲佇列的直接映射。 除非該封包被該丢棄單元34吾棄，否則該封包將進入被選 擇之m宁列且其封包資料儲存於該主封包緩衝器24之資料 儲存區24 1中。；|心這個pp仔列該封包被該封包排程器3 8排 程，遠封包資料之部分或所有被該輸出仲裁器41從該主封 1緩衝器24讀取並經由該pp埠26b發送至該處理構件π。 该等封包屬性基於仔列號碼被該交換器12設定。該處理構 件16藉由一執行程式編碼序列的電腦程式處理該封包，該 電腦程式可執行封包資料及/或封包屬性之分類及編輯以 及技術熟練者所熟知的其他封包資訊及資料庫操作。該處 理構件16檢驗諸如封包標頭的封包内容並執行表查詢。基 於这些操作該等四個封包以四種不同方式處理，其將以如 下四點1)-4)描述。 1)5亥處理構件16將該第—例示封包識別為-應通過該交 換器12、該流量管理器18並在其被發送至該等流量介面14 之前再次通過該交換器12的用戶封包。為實現此，該處理 構件16將-持有至該流量管理器18之輸入參數的標頭添加 至該封包並將封包屬性設定為一種至一朝向該流量管理器 18之仵列的直接映射。在該封包經由該交換器⑽遞後， 如上述，該流量管理器18使用該輸入標頭中的參數以設定 140608.doc -21- 201014273 以至一朝向該等流量介面14之佇列的直接映射。在另一次 通過”玄父換益12至該等流量介面14後，該封包被發送至一 外部接收器（未顯示）》 2) 該處理構件16將該第二例示封包識別為一種應直接通 過該交換器12至該等流量介面14的低延遲控制封包。為實 現此，該處理構件16將封包屬性設定為—種至一朝向該等 流量介面14之佇列的直接映射。在另一次通過該交換器12 至該等流量介面14後，該封包被發送至—外部接收器（未 顯示）。 3) 該處理構件丨6將該第三例示封包識別為一多播封包， 例如一多播視頻封包。此封包應複製至多個例項並發送至 該等流量介面丨4之不同埠。為實現此，該可編程管線“將 封包屬性設定為一識別一多播群的直接映射。然而，應理 解一種至一多播佇列的直接映射亦係可行的，但因為存在 許多多播佇列，其要求資源以提供一直接映射，因此，為 >省帶寬較佳的係提供一種間接映射。該仔列映射器3 〇 將該多播群用仙於在一映射資料庫31中查詢的密鑰”匕 ❹ 查詢返還該封包入隊的多播仔列之一列表。除非一副本被 忒丟棄單元34丟棄，各個副本被寫至一多播佇列。在通過 k交換器12至該等流量介面丨4之後，各個封包被發送至一 外部接收器（未顯示* 、4)該處理構件16將該第四例示封包識別為—種應被例如 被IPv4分片操作分片的用戶封包。此封包應通過該交換器 12、该封包格式器32、再次通過該交換器12、該流量管理 140608.doc •ΎΙ· 201014273 器U及在其被發送至該等流量介面14以便傳輸之前最後一 次通過該交換器12。為實現此，該處理構件16將一輸入參 數之標頭添加至該封包格式器32並將封包屬性設定為一種 至一朝向該流量管理器18之佇列的直接映射。在該封包經 由該父換益12傳遞後，如上述’該封包格式器32使用配置 參數或該輸入標頭中之參數以控制待執行之功能及/或操 作。進一步，該封包格式器32設定—直接映射至一返回該 處理構件16的❹卜此後將制從該處理構件16開始處理 β亥第一例示封包的相同步驟。 雖然本發明已根據所顯示的實施例而被描述，但一般技 術者將瞭解改變可被做出而不脫離本發明之範圍。因此， 上為述中所包含及該等圖式中所顯示的所有内容僅具說 明性’而不應理解為限制性。 【圖式簡單說明】 本發月之實施例將參考如下圖示而被更詳細地描述，其 中： ' 圖1概要顯示一種先前技術之網路處理器的方塊圖； 圖2概要顯示一種根據本發明之一實施例的網路處理器 之一方塊圖； 圖3概要顯示一種根據本發明之一實施例的網路處理器 之一方塊圖； 圖4a概要顯不一種根據本發明之網路處理器之一實施例 的方塊圖； 圖4b概要顯不一種根據本發明之網路處理器之一實拖例 140608.doc -23- 201014273 的方塊圖； 圖5 a概要顯示一種根據本發明之網路處理器之一實施例 的方塊圖，其中顯示一種嵌入式交換器之一排程圖，及 圖5 b概要顯示一種根據本發明之網路處理器之一實施例 的方塊圖，其中顯示一種嵌入式交換器之一排程圖。 【主要元件符號說明】 1 網路處理器 2 流量管理器 3 介面 4a 輸入緩衝器 4b 中間緩衝器 4c 輸出緩衝器 5 處理構件 6a 可選外部記憶體 6b 可選外部記憶體 7 環回路徑 10 網路處理器 12 嵌入式交換器 14 通信介面 14a 流量介面 14b TX介面 16 處理構件 18 流量管理器 20 可選外部記憶體 140608.doc -24- 201014273

22 可選外部記憶體 24 主封包緩衝器 24-1 貢料儲存區 24-2 控制單元 26a 輸入埠 26b 輸出埠 28 輸入仲裁器 30 佇列映射器 31 映射資料庫 32 封包格式器 34 丟棄單元 36 佇列管理器 38 封包排程器 40 狀態格式器 41 輸出仲裁器 42a 封包屬性 42b 封包屬性 43a 封包資料 43b 封包資料 44a 背壓 44b 背壓 140608.doc -25-

Claims (1)

1. 201014273 七、申請專利範圍： L 種在網路中處理諸多封包的網路處理器單元（1〇)， 該網路處理器單元（10)包括： 經配置以接收並傳送諸多封包的通信介面（14); - 至夕個用於處理諸多封包或其部分的處理構件（16); .一經配置以在該通信介面（14)及該處理構件（16)之間 父換諸多封包的嵌入式交換器（12);及 镰 其中該嵌入式交換器（12)經配置以分析一被接收之封 包並判定該封包是否應丟棄；如果該封包不應被丟棄， *亥交換器經配置以儲存該被接收封包；發送該封包之一 第一部分至該處理構件（16)以進行處理；從該處理構件 (16)接收該封包之該經處理的第一部分以及發送該封包 之該經處理的第一部分。 2.如請求項1之網路處理器單元（10)，其中該通信介面 (14)、该處理構件（16)或諸如經配置以與該嵌入式交換 φ 器（12)通信之一流量管理器（12)或一封包格式器（32)的另 一個功能塊（12、14、1 6、32)經配置以基於該封包資料 之處理而設定各封包屬性。 3.如請求項1的網路處理器單元（10)，其中該通信介面 - (14)、該處理構件（16)或諸如經配置以與該嵌入式交換 器（12)通信之一流量管理器（12)或一封包格式器（32)的另 一個功能塊（12、14、16、32)經配置以基於從該篏人式 交換器（12)接收的資訊而設定各封包屬性。 4.如請求項2至3中任一項的網路處理器單元（10)，其令古亥 140608.doc 201014273 交換器（12)依據該等被設定的封包屬性而判定一功^塊 ⑴、14、16、32)並發送該封包至該功能塊（12、 16 ' 32)〇 5·如請求項1至3中任一項的網路處理器單元（1〇)，其中該 封包之該第一部分包括該整個封包。 6·如請求項⑴中任一項的網路處理器單元（1〇)，其中該 嵌入式交換器（12)經配置以儲存該封包之一第二部分^ 伙6亥處理構件（16)接收該封包之該經處理的第—部分及 在發送經重組之封包之前將該封包之該經處理的第一部 分及該封包之該第二部分重組。 7. 如請求項6之網路處理器單元〇〇)，其中該封包之該第一 部分為該封包之標頭，該封包之該第二部分為該封包之 主體’且其中該嵌人式交換器（12)包括—用於在該第一 部分被處理時儲存該第二部分的封包缓衝器（24)。 8. 如請求項⑴中任一項的網路處理器單元（1〇)，其中該 嵌入式交換器（12)經配置具有來自該通信介面（14)及該 處理構件（16)的輸入埠；並具有至該通信介面（14) 及3理構件（16)的若干輸出璋（26b)，藉此一依據該等 被》又疋之封包屬性接收於任—輸人埠上的封包可被 寫入至任一輸出埠（26b)之一輸出佇列並經由該輸出埠 (26b)發送。 9.如請求項8的網路處理器單元〇〇)，其進一步包括一經配 5與該嵌入式交換器(12)及該通信介面(14)通信的流量 售理器（1 8)，其中該嵌入式交換器（12)經配置具有一來 140608.doc 201014273 自該流量管理器（丨8)的輸入埠（2 6 a)及—至該流量管理器 ⑽的輸出埠（26b)，藉此一接收於任—輸入蜂（2叫上的 封包可被寫入至任-輸出琿（26b)之一輸出符列並經由該 輸出淳（26b)發送。 -ι〇·如請求項8的網路處理器單元（1〇) ’其中該嵌入式交換器 • (12)包括—經配置以對來自-個或更多個輸人埠_之 封包資料進行緩衝及排程的輸入仲裁器（28)、及一經配 置以從該輸入仲裁器㈣接收若干封包屬性的仔列映射 響 器（30)。 11.,請求項10的網路處理器單元⑽，其中該嵌入式交換 器(12)包括一經配置以利用一諸如輪詢演算法、加權輪 詢、欠額輪詢、欠額加權輪詢、嚴格優先權佇列、先到 先服務、或最早時限優先的排程演算法對來自該交換器 (12)之佇列的諸封包進行排程的封包排程器（38)。 12. 如請求項8的網路處理器單元⑽，其中各個輸人痒⑽） • 及/或各個輸出埠(26b)可包括一個或更多個子埠。 13. 如請求項⑴中任一項的網路處理器單元⑽，其七該 嵌入式交換II⑽經配置以支援單播、邏輯多播及/或空 14. 一種網路處理器單元⑽在—網路中處理諸多封包的方 法’該方法包括： 藉由一通信介面（M)接收並發送各封包； 藉由至少-個處理構件⑽處理各封包或封包之部 I40608.doc 201014273 藉由一嵌入式交換器（12)， 分析一被接收之封包， 判定該封包是否應丟棄；如果該封包不應被丢棄， 藉由該交換器（12): 儲存該被接收之封包； 發送忒封包之一第—部分至該處理構件（16)以對 其進行處理， 從該處理構件（16)接收該封包之該被處理的第一 部分，及 發送該封包之該被處理的第一部分。 15. 16. 17. 如”月求項14的方法，其中，藉由該通信介面(i句該處 理構件（16)或諸如—經配置以與該嵌入式交換器（12)通 信之一流量管理器（18)或一封包格式器（32)的另一個功 月b鬼（12 14、16、32)，各封包屬性基於該封包資料之 處理而被設定。 如請求項14之方法，其中，藉由該通信介面（14)、該處 理構件（1 6)或諸如一經配置以與該嵌入式交換器（12)通 L之一流量管理器（丨8)或一封包格式器（32)的另一個功 能塊（12、Μ、16、32)，各封包屬性基於從該嵌入式交 換器（12)接收之資訊而被設定。 如請求項15至16中任一項的方法，其進一步包括如下步 驟：藉由該交換器（12)並依據該等被設定之封包屬性判 疋一功能塊（12、14、16、3 2)並發送該封包至該功能塊 (12 、 14 、 16 、 32) 〇 140608.doc 201014273 18. 如請求項14至16中任一項的方法，其中該封包之該澤— 部分包括該整個封包。 19. 如請求項14至16中任一項的方法，其進一步包括： 儲存該封包之一第二部分， 從居處理構件（丨6)接收該封包之該被處理的第— 分，及 在發送被重組之封包之前將該封包之該被處理之筹一 部分及該封包之該第二部分重組。 .月求項14至16中任—項的方法其中該封包之該筹— 部分為該封包之標頭，該封包之該第二部分為該封包之 ，體’且其中該第二部分在該第一部分被處理時儲冉於 °亥嵌入式交換器（12)之一封包缓衝器（24)中。 21·,請求項14至16中任一項的方法，其中一接收於該交換 器（12)之任—輸人埠（26a)上的封包依據該等被設定的封 包屬性可被寫入至該交換器（12)之任-輸出埠（26bm經 由s亥輸出蜂（26b)發送。 22.^請求項21的方法，其中，藉由—包括於該喪入式交換 器（12)中的輸入仲裁器（28)，接收於一個或更多個該等 輸入琿（26a)上的封包資料被緩衝及排程，且其中，藉由 一包括於該礙人式交換器（12)中的㈣映射器（30)，來 自該輸入仲裁器（2 8)的各封包屬性被接收。 如明求項22的方法，其中，藉由一包括於該嵌入式交換 =()中的封包排程器（38)，封包資料使用一諸如輪詢 肩算法、加權輪詢、欠額輪詢、欠額加權輪詢、嚴格優 140608.doc 201014273 先權^Γ列、先到先服務或最早時限優先的排程演算法從 該交換器（12)之各佇列排程。 24. 25. 如凊求項14至16中任一項的方法，其進一步包括單播、 邏輯多播及/或空間多播。 一種電腦程式產品，其包括在被一電腦化單元上執行咚 用於實現如請求項1至3中任一項之一個或更多個功能， 及/或執行如請求項14至16中任一項之—個或更多個步竭 之電腦程式編瑪序列。 140608.doc