TWI763261B - 數據流分類裝置 - Google Patents

Abstract

一種數據流分類裝置包含一轉發電路與一設定電路。該轉發電路依據一輸入數據流的辨識資訊查詢一查找表，以得知該輸入數據流的分類，再據以標示該輸入數據流的封包，然後輸出該些封包至一緩衝電路。該設定電路用來接收並儲存複數道數據流的辨識資訊與流量資訊，並據以計算該些數據流的流量，其中該些數據流包含該輸入數據流。該設定電路另用來依據該緩衝電路的一目前佇列長度與一目標佇列長度決定一大象流流量門檻，從而依據該些數據流的流量與該大象流流量門檻之間的比較來決定該些數據流的分類，並將該些數據流的分類儲存於該查找表。

Description

數據流分類裝置

本發明是關於分類裝置，尤其是關於數據流分類裝置。

緩衝膨脹（Bufferbloat） 是指轉發設備過量地緩衝封包而導致網路發生高轉發時延與時延變異的現象。為了解決此問題，最普遍的解決方式有下列三種： (1) 服務等級（Class of Service; CoS）佇列排程：分類封包，並令不同分類的封包關聯不同佇列，再利用排程機制給予不同佇列不同的服務等級。 (2) 主動式佇列管理（Active Queue Management; AQM）：不分類封包，但會在封包之佇列未滿前主動地依據一機率丟棄封包，以降低該佇列的平均佇列長度。 (3) 權重式AQM：分類封包，並賦予不同分類的封包不同的封包丟棄率，以優先丟棄低優先權的封包，並把緩衝器空間留給高優先權的封包。

然而，如何分類封包一直是個大問題，最常見的方式是讓使用者自行設定，但此方式除了造成使用者不便，也難以準確地分類封包。而不分類封包的AQM方式雖能降低平均時延，但由於封包沒有被分類，此方式會按相同的機率丟棄高優先權封包與低優先權封包，這會同等地影響高優先權封包（例如：互聯網語音協議（VoIP）封包、即時視訊串流封包、遊戲封包）的流量，並影響用戶體驗。

本揭露的目的之一在於提供一種數據流分類裝置，能避免先前技術的問題。

本揭露之數據流分類裝置的一實施例包含一轉發電路與一設定電路。該轉發電路與該設定電路的每一個可藉由硬體來實現，或藉由硬體執行軟體及/或韌體來實現。

該轉發電路包含一第一儲存電路、一分類電路與一數據流資訊取得電路。該第一儲存電路用來儲存一查找表。該查找表包含複數種數據流的辨識資訊以及該複數種數據流的分類。該分類電路耦接一數據流輸入端與該第一儲存電路，用來從該數據流輸入端接收一第一數據流，以依據該第一數據流的第一辨識資訊查詢該查找表所包含的該複數種數據流的辨識資訊。當該查找表包含該第一辨識資訊時，該分類電路使用該查找表以決定該第一數據流的分類，並輸出該第一數據流至一緩衝電路；當該查找表未包含該第一辨識資訊時，該分類電路將該第一數據流歸類為一預設分類，並輸出該第一數據流至該緩衝電路。該數據流資訊取得電路用來取得該第一數據流的至少一部分，以獲得並輸出該第一辨識資訊以及該第一數據流的第一流量資訊。

該設定電路包含一第二儲存電路、一大象流流量門檻調整電路與一分類決策電路。該第二儲存電路耦接該數據流資訊取得電路，用來儲存一數據流資訊表。該數據流資訊表用來儲存該複數種數據流的辨識資訊以及該複數種數據流的流量資訊，其中該複數種數據流的辨識資訊包含該第一辨識資訊，該複數種數據流的流量資訊包含該第一流量資訊。該大象流流量門檻調整電路耦接該緩衝電路，用來依據一目標佇列特徵值（例如：佇列長度或佇列時延）與該緩衝電路的一目前佇列特徵值（例如：佇列長度或佇列時延）之間的關係的變化，決定一大象流流量門檻。該分類決策電路耦接該大象流流量門檻調整電路與該第二儲存電路，用來依據該複數種數據流的流量資訊與該大象流流量門檻之間的關係的變化，決定該查找表所包含之該複數種數據流的分類。

據上所述，本實施例藉由控制該大象流流量門檻，將較多/較少的數據流歸類為大象流，以讓該緩衝電路可藉由降低大象流的傳輸優先權或丟棄大象流的封包等方式來避免緩衝膨脹。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

本揭露包含一種數據流分類裝置，能夠依據複數道數據流的流量與一大象流流量（elephant flow）門檻之間的比較來分類該些數據流。當一後端的緩衝電路的佇列特徵（例如：佇列長度或佇列時延）長於（或短於）一目標門檻時，本揭露的數據流分類裝置能夠對應地降低（提高）該大象流流量門檻，以將較多（較少）的數據流歸類為大象流，從而讓後端的緩衝電路可藉由降低大象流的傳輸優先權或丟棄大象流的封包等方式來避免緩衝膨脹。該數據流分類裝置可應用於一網路封包轉發裝置（例如：交換器），此時數據流是由連續的封包及/或不連續的封包所構成的數據流；為便於理解，底下說明是以網路封包轉發應用為例，然此並非本發明的實施限制。

圖1顯示本揭露之數據流分類裝置的一實施例。圖1的數據流分類裝置100包含一轉發電路110與一設定電路120。轉發電路110用來接收並分類一數據流，再轉發分類後的數據流至一緩衝電路10；轉發電路110另提供該數據流的流量資訊給設定電路120。設定電路120用來依據緩衝電路10的佇列資訊以及該流量資訊決定該數據流的分類，並提供該數據流的分類給轉發電路110。轉發電路110或設定電路120可藉由硬體來實現，或藉由硬體執行軟體及/或韌體來實現。

圖2顯示圖1之轉發電路110的一實施例。圖2之轉發電路110包含一記錄電路210、一分類電路220與一數據流資訊增補電路230，其中記錄電路210與分類電路220可整合為一查找表電路（圖中未繪示），然此並非本發明的實施限制。

請參閱圖1及2。記錄電路210用來計算複數種數據流之每一個的流量以獲得該複數種數據流的流量資訊。舉例而言，記錄電路210依據一數據流的辨識資訊得知該數據流的身分，然後計數該數據流的封包數量及/或位元組數量，以獲得該數據流的流量資訊。記錄電路210另包含（或稱儲存）一查找表212，查找表212包含該複數種數據流的辨識資訊、該複數種數據流的流量資訊以及該複數種數據流的分類。於一實作範例中，該複數種數據流的每一個的辨識資訊為一組數值，該組數值例如是五數值組（5-tuple），包含一目標位址（destination IP address）、一來源位址（source IP address）、一協定（protocol）、一目標埠（destination port）以及一來源埠（source port），然此並非本發明的實施限制；在實施為可行的情形下，凡是能用於辨識數據流之身分的資訊均能做為該辨識資訊。由於前述封包數量/位元組數量的計數以及查找表的實施均可用已知或自行開發的技術來實現，其細節在此省略。

請參閱圖1及2。分類電路220耦接一數據流輸入端（即圖中所示「數據流」箭頭的起始端）與記錄電路210，用來從該數據流輸入端接收一第一數據流，以依據該第一數據流的第一辨識資訊查詢查找表212所記錄的該複數種數據流的辨識資訊，其中該用語「第一」是為了說明方便，不具特定意義；換言之，該第一數據流可以是該數據流輸入端所接收的任一數據流。當查找表212包含該第一辨識資訊時，查找表212也包含該第一辨識資訊所關聯之該第一數據流的分類，因此，分類電路220使用查找表212以決定該第一數據流的分類，並輸出該第一數據流至緩衝電路10。當查找表212未包含該第一辨識資訊時，分類電路220將該第一數據流歸類為一預設分類，並輸出該第一數據流至緩衝電路10。值得注意的是，當查找表212未包含該第一辨識資訊時，分類電路220可藉由發送訊號或其它已知/自行開發的手段（例如：開關的控制），令數據流資訊增補電路230能夠從分類電路220的輸出（如圖中所示的「分類後的數據流」）或該數據流輸入端（圖中未繪示）取得該第一數據流的至少一部分，從而數據流資訊增補電路230能夠選擇性地依據該第一數據流的該至少一部分更新查找表212。另值得注意的是，圖1所示的緩衝電路10可包含於數據流分類裝置100中，或獨立於數據流分類裝置100外。

於一實作範例中，查找表212所包含的該複數種數據流的分類包含一大象流類型與一非大象流（例如，老鼠流）類型；該大象流類型之任一數據流的流量高於該非大象流類型之任一數據流的流量；在緩衝電路10的操作中，該大象流類型所關聯的一大象流傳輸優先權低於該非大象流類型所關聯的一非大象流傳輸優先權，或者該大象流類型所關聯的一大象流封包丟棄率高於該非大象流類型所關聯的一非大象流封包丟棄率；前述預設分類為該非大象流類型。於一實作範例中，該大象流類型包含一第一類型與一第二類型；該第一類型之任一數據流的流量高於該第二類型之任一數據流的流量；在緩衝電路10的操作中，該第一類型所關聯的一第一傳輸優先權低於該第二類型所關聯的一第二傳輸優先權，或者該第一類型所關聯的一第一封包丟棄率高於該第二類型所關聯的一第二封包丟棄率。視實施需求，該大象流類型可包含更多類型。

於一實作範例中，該第一數據流的每個封包包含該第一辨識資訊，分類電路220用來依據該第一數據流的每個封包所包含的該第一辨識資訊查詢查找表212所包含的該複數種數據流的辨識資訊。當查找表212包含該第一辨識資訊時，查找表212也包含該第一數據流的分類，因此，分類電路220得以依據查找表212所包含之該第一數據流的分類，標示該第一數據流的每個封包，然後緩衝電路10便能依據每一封包的標示得知該封包是一大象流封包或是一非大象流封包。於一實作範例中，分類電路220藉由決定該第一數據流之每個封包的一元數據（metadata）（例如：顏色記敘元數據）的值來標示該封包的分類。由於標示封包可藉由已知/自行發開的技術來實現，其細節在此省略。

請參閱圖1及2。數據流資訊增補電路230耦接記錄電路210與分類電路220。當查找表212未包含該第一辨識資訊時，數據流資訊增補電路230選擇性地從分類電路220的輸出或該數據流輸入端取得該第一數據流的至少一部分，以獲得該第一辨識資訊，然後數據流資訊增補電路230將該第一辨識資訊加入查找表212作為該複數種數據流的辨識資訊的一部分，而記錄電路210會計算該第一數據流的流量，以獲得第一流量資訊作為該複數種數據流的流量資訊的一部分。若在加入該第一辨識資訊與該第一流量資訊前查找表212已滿，數據流資訊增補電路230會將查找表212中的某筆數據流（例如：以最久未使用（least recently used; LRU）策略所決定的數據流）的資訊移除，然此並非本發明的實施限制。於一實作範例中，考慮到查找表212的大小有限，數據流資訊增補電路230按一預設機率（P%，其中P為介於0與100之間的數字）執行一取樣操作，因此，數據流資訊增補電路230取得該第一數據流之該至少一部分的機率為該預設機率（即數據流資訊增補電路230可不對每一數據流進行取樣並記錄辨識資訊及流量）。由於取樣操作與取得封包之特定資訊的操作均可藉由已知/自行開發的技術來實現，其細節在此省略。

圖3顯示圖1之設定電路120的一實施例。圖3的設定電路120包含一大象流流量門檻調整電路310與一分類決策電路320。

請參閱圖1到3。大象流流量門檻調整電路310耦接緩衝電路10，用來依據一目標佇列特徵值（例如：固定的佇列長度或固定的佇列時延）與緩衝電路10的一目前佇列特徵值（例如：易變的佇列長度或易變的佇列時延）之間的關係的變化，決定一大象流流量門檻（ELE_TH）；換言之，該大象流流量門檻會隨著該目前佇列特徵值而動態地改變。於一實作範例中，於該目前佇列特徵值（Curr_QL）大於該目標佇列特徵值（Target_QL）達N次後，大象流流量門檻調整電路310判斷緩衝電路10的狀態從一非壅塞狀態變成一壅塞狀態（如圖4及5所示），並調低該大象流流量門檻至少一次，從而找出更多可能是大象流的數據流，以讓緩衝電路10能夠藉由丟棄大象流的至少一部分來緩解壅塞，其中該N為正整數（例如：大於一的整數）。

於一實作範例中，不同分類的封包關聯同一佇列，緩衝電路10可採用已知的/自行開發的權重式主動式佇列管理（weighted active queue management; Weighted AQM）技術來按一定機率丟棄該佇列的封包；在緩衝電路10處於該壅塞狀態的情形下，於該目前佇列特徵值小於該目標佇列特徵值的K分之一達M次後，大象流流量門檻調整電路310判斷緩衝電路10回到該非壅塞狀態（如圖4所示），並調高該大象流流量門檻至少一次，以減少數據流被判斷為大象流的機會；該K與該M均為視實施需求所決定的正整數（例如：該K與該M均為大於一的整數）。

於一實作範例中，不同分類的封包關聯不同佇列，緩衝電路10採用已知的/自行開發的服務等級（class of service; CoS）佇列排程技術來分別給予不同佇列之封包不同的服務等級；緩衝電路10包含一非大象流緩衝佇列與至少一大象流緩衝佇列（例如：一第一大象流緩衝佇列與一第二大象流緩衝佇列，其中該第一大象流緩衝佇列相較於該第二大象流緩衝佇列具有較低傳輸優先權或較高封包丟棄率），該目前佇列特徵值為該非大象流緩衝佇列的一目前佇列特徵值（例如：圖5的CurrG_QL）；該非大象流緩衝佇列所關聯的一非大象流傳輸優先權高於該至少一大象流緩衝佇列所關聯的任一大象流傳輸優先權，或者該非大象流緩衝佇列所關聯的一非大象流封包丟棄率低於該至少一大象流緩衝佇列所關聯的任一大象流封包丟棄率；在緩衝電路10處於該壅塞狀態的情形下，於該至少一大象流緩衝佇列的每一目前佇列特徵值（例如：圖5的CurrY_QL與CurrR_QL）小於該目標佇列特徵值的K分之一達M次後，大象流流量門檻調整電路310判斷緩衝電路10回到該非壅塞狀態（如圖5所示），並調高該大象流流量門檻至少一次，以減少數據流被判斷為大象流的機會；該K與該M均為視實施需求所決定的正整數（例如：該K與該M均為大於一的整數）。值得注意的是，上述實施例中的「N次」、「M次」以及「K分之一」等等的設置係用以控制大象流流量門檻調整電路310對緩衝電路10的壅塞狀態或非壅塞狀態的判斷敏感度，避免狀態的切換過於頻繁，該些數值可根據應用情境靈活設定。

圖6為一流程圖，顯示在壅塞狀態下大象流流量門檻調整電路310如何調整該大象流流量門檻（ELE_TH）的一實施例。圖6之步驟可重複地執行，包含： S610：大象流流量門檻調整電路310判斷緩衝電路10處於壅塞狀態。 S620：大象流流量門檻調整電路310判斷該目前佇列特徵值（Curr_QL）是否大於該目標佇列特徵值（Target_QL）；若是，進入步驟S632；若否，進入步驟S634。 S632：大象流流量門檻調整電路310判斷該壅塞狀態未舒緩，進入步驟S642。 S634：大象流流量門檻調整電路310判斷該壅塞狀態已舒緩，進入步驟S644。 S642：大象流流量門檻調整電路310判斷該目前佇列特徵值（Curr_QL）是否大於一先前佇列特徵值（Old_QL）；若是，進入步驟S652；若否，進入步驟S654。本步驟中，於一目前時間點緩衝電路10的一佇列特徵值（例如：佇列長度或佇列時延）為該目前佇列特徵值；於一先前時間點緩衝電路10的該佇列特徵值為該先前佇列特徵值。 S644：大象流流量門檻調整電路310判斷該目前佇列特徵值（Curr_QL）是否大於一先前佇列特徵值（Old_QL）；若是，進入步驟S654；若否，進入步驟S656。本步驟中，於一目前時間點緩衝電路10的一佇列特徵值（例如：佇列長度或佇列時延）為該目前佇列特徵值；於一先前時間點緩衝電路10的該佇列特徵值為該先前佇列特徵值。 S652：大象流流量門檻調整電路310判斷壅塞狀態變得更嚴重，進入步驟S662。 S654：大象流流量門檻調整電路310判斷壅塞狀態變化不大，進入步驟S664。 S656：大象流流量門檻調整電路310維持該大象流流量門檻不變。 S662：大象流流量門檻調整電路310調低該大象流流量門檻達一調整值。舉例而言，由於步驟S662的背景是壅塞狀態變得更嚴重（步驟S652）以及步驟S664的背景是壅塞狀態變化不大（步驟S654），步驟S662的調整值可大於步驟S664的調整值。 S664：大象流流量門檻調整電路310調低該大象流流量門檻達一調整值。

於一實作範例中，圖6之步驟S662與S664的調整值（Rate_adj）可藉由底下公式來決定：

，其中A、B為視實施需求可調整的常數，用來加強或減弱該大象流流量門檻（ELE_TH）的調整幅度（例如：ELE_TH = ELE_TH – Rate_adj，且ELE_TH不小於0），若A、B均為0，該大象流流量門檻維持不變。另外，該調整值可選擇性地隨著該大象流流量門檻的位階而變，如底下表1的範例所示；然本發明的實施不限於此。 表1

ELE_TH	Rate_adj
ELE_TH ＜ 1Mbps	Rate_adj = Rate_adj/128
ELE_TH ＜ 2Mbps	Rate_adj = Rate_adj/64
ELE_TH ＜ 4Mbps	Rate_adj = Rate_adj/32
ELE_TH ＜ 8Mbps	Rate_adj = Rate_adj/16
ELE_TH ＜ 16Mbps	Rate_adj = Rate_adj/8
ELE_TH ＜ 32Mbps	Rate_adj = Rate_adj/4
ELE_TH ＜ 64Mbps	Rate_adj = Rate_adj/2
	Rate_adj = Rate_adj

如前所述，當大象流流量門檻調整電路310判斷緩衝電路10回到該非壅塞狀態（如圖4及5所示），大象流流量門檻調整電路310調高該大象流流量門檻。於一實作範例中，該大象流流量門檻有其上限，在該大象流流量門檻未達該上限的情形下，該大象流流量門檻（ELE_TH）可藉由底下公式來決定：

。上述公式僅為範例，本領域具有通常知識者依其實施需求修改該公式。

請參閱圖1到3。分類決策電路320耦接大象流流量門檻調整電路310與記錄電路210。分類決策電路320從記錄電路210取得該複數種數據流的流量資訊，用來依據該複數種數據流的流量資訊與該大象流流量門檻之間的關係的變化，決定查找表212所包含之該複數種數據流的分類，並將該些數據流的分類儲存於查找表212；換言之，該複數種數據流的分類會隨著該複數種數據流的流量資訊與該大象流流量門檻而變。舉例而言，分類決策電路320依據前述第一數據流的第一流量資訊（例如：記錄電路210於一段計數時間內所計數之該第一數據流的封包數量或位元組數量）計算該第一數據流的流量（例如：將該第一流量資訊所指出的封包數量/位元組數量除以該段計數時間），然後判斷該第一數據流的流量是否大於該大象流流量門檻；當該第一數據流的流量大於該大象流流量門檻時，分類決策電路320決定該第一數據流的分類為一大象流類型；當該第一數據流的流量小於該大象流流量門檻時，分類決策電路320決定該第一數據流的分類為一非大象流類型。

圖7顯示分類決策電路320如何決定該第一數據流的分類的一實作範例，其中橫軸表示數據流的流量（Flow[i].Rate），每條垂直箭頭線表示一數據流。如圖7所示，該大象流流量門檻高於一第一門檻（RED_MIN[i]），因此，分類決策電路320決定該大象流類型為一第一類型；當該第一數據流的流量大於該大象流流量門檻時，分類決策電路320決定該第一數據流的分類為該第一類型（圖中ELE_TH右側的兩道數據流）；當該第一數據流的流量小於該大象流流量門檻時，分類決策電路320決定該第一數據流的分類為該非大象流類型（圖中ELE_TH左側的七道數據流）。圖8顯示分類決策電路320如何決定該第一數據流的分類的另一實作範例。如圖8所示，該大象流流量門檻小於該第一門檻（RED_MIN[i]）但大於一第二門檻（YEL_MIN[i]），其中該第一門檻大於該第二門檻，因此，分類決策電路320決定該大象流類型包含該第一類型與一第二類型；若該第一數據流的流量大於該第一門檻，分類決策電路320決定該第一數據流的分類為該第一類型（圖中RED _MIN[i] 右側的三道數據流）；若該第一數據流的流量小於該第一門檻但大於該大象流流量門檻，分類決策電路320決定該第一數據流的分類為該第二類型（圖中介於RED _MIN[i]與ELE_TH之間的兩道數據流）；若該第一數據流的流量小於該大象流流量門檻，分類決策電路320決定該第一數據流的分類為該非大象流類型（圖中ELE_TH左側的四道數據流）。圖9顯示分類決策電路320如何決定該第一數據流的分類的又一實作範例。如圖9所示，該大象流流量門檻低於該第二門檻（YEL_MIN[i]），因此，分類決策電路320決定該大象流類型包含該第一類型與一第二類型；若該第一數據流的流量大於該第一門檻（RED_MIN[i]），分類決策電路320決定該第一數據流的分類為該第一類型（圖中RED _MIN[i]右側的三道數據流）；若該第一數據流的流量小於該第一門檻且大於該第二門檻也大於該大象流流量門檻，分類決策電路320決定該第一數據流的分類為該第二類型（介於RED _MIN[i]與YEL_MIN[i]之間的二道數據流）；若該第一數據流的流量小於該第二門檻，不論其是否大於大象流流量門檻，分類決策電路320決定該第一數據流的分類為該非大象流類型（圖中YEL_MIN[i]左側的四道數據流），亦即大象流流量門檻調整至低於第二門檻（YEL_MIN[i]）後，改以第二門檻為判斷非大象流的標準，任何小於第二門檻的數據流皆判斷為非大象流類型。值得注意的是，前述第一門檻及/或第二門檻的設定可視實施需求隨著數據流的分類而變；該第一門檻及/或第二門檻可保存於分類決策電路320中，或由一外部電路（圖中未繪示）輸入至分類決策電路320。

於一實作範例中，分類決策電路320可進一步依據該複數種數據流的辨識資訊與該複數種數據流的流量資訊判斷該第一數據流是否屬於一特殊的數據流群組（例如：點對點（peer to peer; P2P）數據流群組），其中該特殊的數據流群組的條件可依實施需求而定，且會包含複數道數據流。舉例而言，該複數種數據流的流量資訊可包含封包長度資訊與封包間隔時間資訊；若前述複數種數據流之流量資訊顯示其平均封包長度大於 X 位元組（例如，500 Bytes）及/或平均封包間隔時間小於 Y 毫秒（例如，1ms），其中X 及 Y 皆為大於 0 之正數，分類決策電路320判斷該第一數據流屬於一P2P數據流群組。值得注意的是，本發明主要係利用數據流的流量統計特性來進行判斷，前述實例並非本發明的實施限制，例如，也可利用封包間距變異量…等特性。若該第一數據流屬於該特殊的數據流群組，分類決策電路320依據該特殊的數據流群組的總流量（亦即：該特殊的數據流群組所包含之所有數據流的流量的加總）與該大象流流量門檻決定該第一數據流的分類；更明確地說，縱然該第一數據流的流量小於該大象流流量門檻，若該第一數據流所屬之數據流群組的總流量大於該大象流流量門檻，分類決策電路320仍會決定該第一數據流為一大象流（即判斷該數據流群組中的所有數據流皆為大象流）。

圖10顯示本揭露之數據流分類裝置的另一實施例。圖10之數據流分類裝置1000包含一轉發電路1010與一設定電路1020。轉發電路1010與設定電路1020的每一個可藉由硬體來實現，或藉由硬體執行軟體及/或韌體來實現。儘管圖1與圖10的實施例均用來分類數據流，圖1的轉發電路110包含取得一數據流之流量資訊（例如：封包數/位元組數）的功能，而圖10的轉發電路1010不須要包含這樣的功能；圖1的設定電路120不須要包含記錄該數據流之流量資訊（例如：封包序號及其對應的封包取得時間）的功能，但圖10的設定電路1020包含這樣的功能。簡言之，圖1的設定電路120可選擇性地具有較少的功能，而圖10的轉發電路1010可選擇性地具有較少的功能，故實施本發明者可依其需求採用圖1或圖10的架構。值得注意的是，本領域具有通常知識者能夠參酌圖1之實施例的揭露來瞭解圖10之實施例的細節與變化，其意味著圖1之實施例的技術特徵可以一合理的方式應用於圖10之實施例中，因此，圖10之實施例的說明原則上不重複圖1之實施例已說明的部分。

圖11顯示圖10之轉發電路1010的一實施例。圖11的轉發電路1010包含一第一儲存電路1110、一分類電路1120與一數據流資訊取得電路1130，其中第一儲存電路1110與分類電路1120可整合為一查找表電路（圖中未繪示），然此並非本發明的實施限制。

請參閱圖10及11。第一儲存電路1110用來儲存一查找表1112。查找表1112包含複數種數據流的辨識資訊以及該複數種數據流的分類。於一實作範例中，該複數種數據流的每一個的辨識資訊例如為五數值組（5-tuple），然此並非本發明的實施限制；在實施為可行的情形下，凡是能用於辨識數據流之身分的資訊均能做為該辨識資訊。

請參閱圖10及11。分類電路1120耦接一數據流輸入端（即圖中所示「數據流」箭頭的起始端）與第一儲存電路1110，用來從該數據流輸入端接收一第一數據流，以依據該第一數據流的第一辨識資訊查詢查找表1112所記錄的該複數種數據流的辨識資訊，其中該第一數據流可以是該數據流輸入端所接收的任一數據流。分類電路1120查詢查找表1112之方式的一實施例同於圖2之分類電路220查詢查找表212的方式。當查找表1112包含該第一辨識資訊時，分類電路1120使用查找表1112以決定該第一數據流的分類，並輸出該第一數據流至一緩衝電路11；分類電路1120決定該第一數據流之分類的方式的一實施例同於圖2之分類電路220決定該第一數據流之分類的方式。當查找表1112未包含該第一辨識資訊時，分類電路1120將該第一數據流歸類為一預設分類（例如：非大象流類型），並輸出該第一數據流至緩衝電路11。值得注意的是，緩衝電路11可包含於數據流分類裝置1000中，或獨立於數據流分類裝置1000外。

於一實作範例中，查找表1112所包含之該複數種數據流的分類的一範例同於圖2之查找表212所包含之該複數種數據流的分類（亦即：複數種分類包含大象流類型與非大象流類型），且緩衝電路11與緩衝電路10相仿，會分別給予不同分類之數據流的封包不同的傳輸優先權或封包丟棄率。於一實作範例中，當查找表1112包含該第一辨識資訊時，查找表1112也包含該第一辨識資訊所關聯之該第一數據流的分類，因此，分類電路1120得以依據查找表1112所包含之該第一數據流的分類，標示該第一數據流的每個封包，然後緩衝電路90便能依據每一封包的標示得知該封包的分類。

請參閱圖10及11。數據流資訊取得電路1130用來從該數據流輸入端或分類電路1120的輸出取得該第一數據流的至少一部分，以獲得並輸出該第一數據流的第一辨識資訊（例如：前述的五數值組）與第一流量資訊（例如：封包的序號與取樣時間）。值得注意的是，本實施例中，無論查找表1112是否包含該第一辨識資訊，數據流資訊取得電路1130都會用來取得該第一數據流的至少一部分。於一實作範例中，數據流資訊取得電路1130按一預設機率執行一取樣操作，以試著取得該第一數據流的該至少一部分，從而取得該第一辨識資訊以及該第一流量資訊；換言之，數據流資訊增補電路1130取得該第一數據流之該至少一部分的機率為該預設機率，因此，數據流資訊增補電路1130有可能不會採樣到某些數據流的封包。

圖12顯示圖10之設定電路1020的一實施例。圖12的設定電路1020包含一第二儲存電路1210、一大象流流量門檻調整電路1220與一分類決策電路1230。

請參閱圖10到12。第二儲存電路1210耦接數據流資訊取得電路1130，用來儲存一數據流資訊表1212。數據流資訊表1212用來儲存來自數據流資訊取得電路1130之該複數種數據流的辨識資訊與流量資訊，該複數種數據流的辨識資訊包含該第一辨識資訊，該複數種數據流的流量資訊包含該第一流量資訊。

請參閱圖10到12。大象流流量門檻調整電路1220耦接緩衝電路11，用來依據一目標佇列特徵值（例如：固定的佇列長度或固定的佇列時延）與緩衝電路11的一目前佇列特徵值（例如：易變的佇列長度或易變的佇列時延）之間的關係的變化，決定一大象流流量門檻。大象流流量門檻調整電路1220的一實施例同於圖3的大象流流量門檻調整電路310，細節見於圖3到6及其相關說明。

請參閱圖10到12。分類決策電路1230耦接大象流流量門檻調整電路1220、第二儲存電路1210與第一儲存電路1110。分類決策電路1230用來依據該複數種數據流的流量資訊與該大象流流量門檻之間的關係的變化，決定第一儲存電路1110之查找表1112所包含之該複數種數據流的分類，並將該些數據流的分類儲存於查找表1112。舉例而言，分類決策電路1230先依據數據流資訊表1212所包含之該第一數據流的第一流量資訊計算該第一數據流的流量，再依據該第一數據流的流量與該大象流流量門檻決定該第一數據流的分類，然後以此更新查找表1112中該第一數據流的分類。分類決策電路1230決定該第一數據流之分類的方式的一實施例同於分類決策電路320決定該第一數據流之分類的方式。

於一實作範例中，當該第一數據流的一封包協定是傳輸控制協定（TCP）時，數據流資訊取得電路1130按一預設機率執行一取樣作業，以取得該第一數據流的一先前封包與一目前封包，然後分類決策電路1230依據該二封包的序號與該二封包的取樣時間得到該第一數據流的流量。舉例而言，該先前封包的序號（Pre_SN）及取樣時間（Pre_Time）儲存於第二儲存電路1210中，該目前封包的序號（Cur_SN）及取樣時間（Cur_Time）由數據流資訊取得電路1130即時提供，而分類決策電路1230將該二封包的序號的一序號差值（deltaSN = Cur_SN – Pre_SN）除以該二封包的取樣時間的一間隔時間（deltaTime = Cur_Time – Pre_Time），以得到該第一數據流的流量（Flow[i].rate），如下式所示：

。值得注意的是，數據流資訊取得電路1130所提供之最新的封包的序號及取樣時間會用來更新該先前封包的序號與取樣時間。

於一實作範例中，當該第一數據流的一封包協定不是傳輸控制協定時，數據流資訊取得電路1130按一預設機率執行一取樣作業，以取得該第一數據流的二封包包含一先前封包與一目前封包，然後分類決策電路1230依據該目前封包的長度、該預設機率與該二封包的取樣時間得到該第一數據流的流量。舉例而言，該先前封包的取樣時間（Pre_Time）儲存於第二儲存電路1210中，該目前封包的取樣時間（Cur_Time）及長度（Cur_Length）由數據流資訊取得電路1130即時提供，而分類決策電路1230將該目前封包的長度除以該預設機率（P%），再除以該二封包的取樣時間的一間隔（deltaTime = Cur_Time – Pre_Time），以估計該第一數據流的流量（Flow[i].rate），如下式所示：

於一實作範例中，分類決策電路1230可進一步依據該複數種數據流的辨識資訊與該複數種數據流的流量資訊判斷該第一數據流是否屬於一特殊的數據流群組（例如：點對點（peer to peer; P2P）數據流群組），分類決策電路1230與分類決策電路320採用相同方式來判斷該第一數據流是否屬於一特殊的數據流群組。

請注意，在實施為可能的前提下，本技術領域具有通常知識者可選擇性地實施前述任一實施例中部分或全部技術特徵，或選擇性地實施前述複數個實施例中部分或全部技術特徵的組合，藉此增加本發明實施時的彈性。

綜上所述，本發明能夠依據複數道數據流的流量與一大象流流量門檻之間的比較來分類該些數據流，從而避免先前技術的問題。

雖然本發明之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本發明，本技術領域具有通常知識者可依據本發明之明示或隱含之內容對本發明之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本發明所尋求之專利保護範疇，換言之，本發明之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。

100:數據流分類裝置 110:轉發電路 120:設定電路 10:緩衝電路 210:記錄電路 212:查找表 220:分類電路 230:數據流資訊增補電路 310:大象流流量門檻調整電路 320:分類決策電路 ELE_TH:大象流流量門檻 Curr_QL:目前佇列特徵值 Target_QL:目標佇列特徵值 CurrG_QL:非大象流緩衝佇列的目前佇列特徵值 CurrY_QL:大象流緩衝佇列的目前佇列特徵值 CurrR_QL:大象流緩衝佇列的目前佇列特徵值 S610~S664:步驟 Old_QL:先前佇列特徵值 Flow[i].Rate:數據流的流量 RED_MIN[i]:第一門檻 YEL_MIN[i]:第二門檻 1000:數據流分類裝置 1010:轉發電路 1020:設定電路 11:緩衝電路 1110:第一儲存電路 1112:查找表 1120:分類電路 1130:數據流資訊取得電路 1210:第二儲存電路 1212:數據流資訊表 1220:大象流流量門檻調整電路 1230:分類決策電路

［圖1］顯示本揭露之數據流分類裝置的一實施例； ［圖2］顯示圖1之轉發電路的一實施例； ［圖3］顯示圖1之設定電路的一實施例； ［圖4］顯示圖3之大象流流量門檻調整電路如何判斷該緩衝電路的狀態的一實施例； ［圖5］顯示圖3之大象流流量門檻調整電路如何判斷該緩衝電路的狀態的另一實施例； ［圖6］顯示圖3之大象流流量門檻調整電路如何調整該大象流流量門檻的一實施例； ［圖7］顯示圖3之分類決策電路如何決定該第一數據流的分類的一實作範例； ［圖8］顯示圖3之分類決策電路如何決定該第一數據流的分類的另一實作範例； ［圖9］顯示圖3之分類決策電路如何決定該第一數據流的分類的又一實作範例； ［圖10］顯示本揭露之數據流分類裝置的另一實施例； ［圖11］顯示圖10之轉發電路的一實施例；以及 ［圖12］顯示圖10之設定電路的一實施例。

1000:數據流分類裝置

1010:轉發電路

1020:設定電路

11:緩衝電路

Claims (10)

1. 一種數據流分類裝置，包含： 一轉發電路，包含： 一第一儲存電路，用來儲存一查找表，該查找表包含複數種數據流的辨識資訊以及該複數種數據流的分類； 一分類電路，耦接一數據流輸入端與該第一儲存電路，用來從該數據流輸入端接收一第一數據流，以依據該第一數據流的第一辨識資訊查詢該查找表所包含的該複數種數據流的辨識資訊，當該查找表包含該第一辨識資訊時，該分類電路使用該查找表以決定該第一數據流的分類，並輸出該第一數據流至一緩衝電路，當該查找表未包含該第一辨識資訊時，該分類電路將該第一數據流歸類為一預設分類，並輸出該第一數據流至該緩衝電路；以及 一數據流資訊取得電路，用來取得該第一數據流的至少一部分，以獲得並輸出該第一辨識資訊以及該第一數據流的第一流量資訊；以及 一設定電路，包含： 一第二儲存電路，耦接該數據流資訊取得電路，用來儲存一數據流資訊表，該數據流資訊表用來儲存該複數種數據流的辨識資訊以及該複數種數據流的流量資訊，該複數種數據流的辨識資訊包含該第一辨識資訊，該複數種數據流的流量資訊包含該第一流量資訊； 一大象流流量門檻調整電路，耦接該緩衝電路，用來依據一目標佇列特徵值與該緩衝電路的一目前佇列特徵值之間的關係的變化，決定一大象流流量門檻；以及 一分類決策電路，耦接該大象流流量門檻調整電路與該第二儲存電路，該分類決策電路用來依據該複數種數據流的流量資訊與該大象流流量門檻之間的關係的變化，決定該查找表所包含之該複數種數據流的分類。
2. 如請求項1之數據流分類裝置，其中該第一數據流的每個封包包含該第一辨識資訊，該分類電路用來依據該第一數據流的每個封包所包含的該第一辨識資訊查詢該查找表所包含的該複數種數據流的辨識資訊，當該查找表包含該第一辨識資訊時，該查找表也包含該第一辨識資訊所關聯之該第一數據流的分類，該分類電路依據該查找表所包含之該第一數據流的分類，標示該第一數據流的每個封包。
3. 如請求項1之數據流分類裝置，其中該數據流資訊取得電路按一預設機率執行一取樣操作，以取得該第一數據流的該至少一部分，從而取得該第一辨識資訊以及該第一流量資訊。
4. 如請求項1之數據流分類裝置，其中於該目前佇列特徵值大於該目標佇列特徵值達N次後，該大象流流量門檻調整電路判斷該緩衝電路處於一壅塞狀態，並調低該大象流流量門檻至少一次，該N為正整數。
5. 如請求項4之數據流分類裝置，其中於一目前時間點該緩衝電路的一佇列特徵值為該目前佇列特徵值，於一先前時間點該緩衝電路的該佇列特徵值為一先前佇列特徵值；該佇列特徵值為一佇列長度或一佇列時延；在該大象流流量門檻調整電路判斷該緩衝電路處於該壅塞狀態的情形下，若該目前佇列特徵值大於該目標佇列特徵值，該大象流流量門檻調整電路進一步依據該目前佇列特徵值與該先前佇列特徵值之間的關係的變化來調低該大象流流量門檻。
6. 如請求項4之數據流分類裝置，其中於一目前時間點該緩衝電路的一佇列特徵值為該目前佇列特徵值，於一先前時間點該緩衝電路的該佇列特徵值為一先前佇列特徵值；該佇列特徵值為一佇列長度或一佇列時延；在該大象流流量門檻調整電路判斷該緩衝電路處於該壅塞狀態的情形下，若該目前佇列特徵值小於該目標佇列特徵值，該大象流流量門檻調整電路進一步依據該目前佇列特徵值與該先前佇列特徵值之間的關係的變化，調低該大象流流量門檻或維持該大象流流量門檻不變。
7. 如請求項4之數據流分類裝置，其中於該目前佇列特徵值小於該目標佇列特徵值的K分之一達M次後，該大象流流量門檻調整電路判斷該緩衝電路處於一非壅塞狀態，並調高該大象流流量門檻至少一次；該K與該M為正整數。
8. 如請求項4之數據流分類裝置，其中該緩衝電路包含一非大象流緩衝佇列與至少一大象流緩衝佇列，該目前佇列特徵值為該非大象流緩衝佇列的一佇列特徵值；該非大象流緩衝佇列所關聯的一非大象流傳輸優先權高於該至少一大象流緩衝佇列所關聯的任一大象流傳輸優先權，或者該非大象流緩衝佇列所關聯的一非大象流封包丟棄率低於該至少一大象流緩衝佇列所關聯的任一大象流封包丟棄率；於該至少一大象流緩衝佇列的每一目前佇列特徵值小於該目標佇列特徵值的K分之一達M次後，該大象流流量門檻調整電路判斷該緩衝電路處於一非壅塞狀態，並調高該大象流流量門檻至少一次；該K與該M為正整數。
9. 如請求項1之數據流分類裝置，其中當該分類決策電路依據該第一流量資訊判斷該第一數據流的流量大於該大象流流量門檻時，該分類決策電路決定該第一數據流的分類為一大象流類型；當該分類決策電路依據該第一流量資訊判斷該第一數據流的流量小於該大象流流量門檻時，該分類決策電路決定該第一數據流的分類為一非大象流類型。
10. 如請求項1之數據流分類裝置，其中該分類決策電路依據該複數種數據流的辨識資訊與該複數種數據流的流量資訊判斷該第一數據流是否屬於一特殊的數據流群組；若該第一數據流屬於該特殊的數據流群組，該分類決策電路依據該特殊的數據流群組的總流量與該大象流流量門檻決定該第一數據流的分類。

Images