TWI799259B - 電子裝置及其流量控制方法 - Google Patents
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Abstract
本發明揭露了一種電子裝置及其流量控制方法，其中電子裝置可以傳送一特定暫停訊框至另一電子裝置、或是自該另一電子裝置接收特定暫停訊框，而特定暫停訊框包含了本地端口流量控制能力以及遠端端口壅塞狀態，以供電子裝置對所接收到之每一筆封包進行最適當的處理，或是選擇性地發送暫停訊框至外部裝置，以增進網路系統的效率。
Description
本發明係有關於交換機的流量控制方法。
在IEEE 802.3x規格中，提到了一種暫停訊框(pause frame)，以供接收端在網路壅塞時傳送給傳送端，以通知傳送端暫緩傳送出封包來減緩壅塞現象；此外，傳送端需要等到暫停訊框所指示的暫停時間逾期、或是接收端發送另一封包來通知可以繼續接收封包之後，才可以重新開始傳送封包至接收端。然而，隨著交換機(switch)所需容量的擴大，逐漸發展出多個交換機相連的系統，例如級聯交換機(cascade switch)系統或是堆疊交換機(stacking switch)系統，而上述使用暫停訊框來進行流量控制的機制會對導致隊頭阻塞(head-of-line blocking，HOL blocking)的現象，因而影響交換機的效能。
舉例來說，假設級聯交換機系統包含了彼此相連的第一交換機與第二交換機，其中第一交換機具有第一端口(port)與第二端口，第二交換機也具有第一端口與第二端口，且第二交換機所具有之第一端口與第二端口的流量限制分別為100 Mbps(每秒百萬位元)與1000 Mbps，則若是外部裝置透過第一交換機的第一端口與第二端口分別傳送流量為1000 Mbps的多個封包至第二交換機的第一端口與第二端口，則由於第二交換機之第一端口所需處理的資料量大於其流量限制，則第二交換機需要傳送一暫停訊框至第一交換機，以通知第一交換機暫停傳送封包至交換機，而此時第一交換機也會透過本身的第一端口與第二端口發送暫停訊框至外部裝置，以要求外部裝置停止傳送封包至第一交換機。如上所述，由於第二交換機中具有較低流量限制的第一端口的壅塞會造成第一交換機的兩個端口均無法接收封包，故會影響到級聯交換機系統的效率。
因此，本發明的目的之一在於提出一種交換機的流量控制方法，其可以避免在兩個交換機之間使用IEEE 802.3x規格中暫停訊框的流量控制機制，以解決先前技術中隊頭阻塞的問題。
在本發明的一個實施例中，揭露了一種電子裝置，其包含有一第一端口、一第二端口、一處理電路以及一收發電路，其中該第一端口用以連接至一第一外部裝置，且該第二端口用以連接至一第二外部裝置，且該收發電路用以透過一連接線連接至另一電子裝置。該處理電路透過該收發電路傳送一特定暫停訊框至該另一電子裝置，該特定暫停訊框包含了一本地端口流量控制能力及/或一遠端端口壅塞狀態，該本地端口流量控制能力包含了該第一外部裝置與該第二外部裝置是否具備流量控制能力，而該遠端端口壅塞狀態包含了來自該另一電子裝置之多個端口的封包對於該電子裝置所造成的壅塞狀態。
在本發明的另一個實施例中，揭露了一種電子裝置，其包含有一第一端口、一第二端口、一處理電路以及一收發電路，其中該第一端口用以連接至一第一外部裝置，且該第二端口用以連接至一第二外部裝置，且該收發電路用以透過一連接線連接至另一電子裝置，其中該另一電子裝置包含了一第三端口與一第四端口，該第三端口用以連接至一第三外部裝置，且該第四端口用以連接至一第四外部裝置。該處理電路透過該收發電路自該另一電子裝置接收一特定暫停訊框，該特定暫停訊框包含了一本地端口流量控制能力及/或一遠端端口壅塞狀態，該本地端口流量控制能力包含了該第三外部裝置與該第四外部裝置是否具備流量控制能力，而該遠端端口壅塞狀態包含了來自該電子裝置之該第一端口與該第二端口的封包對於該另一電子裝置所造成的壅塞狀態。
在本發明的另一個實施例中，揭露了一種用於一電子裝置的流量控制方法，其中該電子裝置包含有一第一端口與一第二端口，其中該第一端口用以連接至一第一外部裝置，且該第二端口用以連接至一第二外部裝置，且該電子裝置透過一連接線連接至另一電子裝置，其中該另一電子裝置包含了一第三端口與一第四端口，該第三端口用以連接至一第三外部裝置，且該第四端口用以連接至一第四外部裝置；以及該流量控制方法包含有：自該另一電子裝置接收一特定暫停訊框，其中該特定暫停訊框包含了一本地端口流量控制能力及/或一遠端端口壅塞狀態，該本地端口流量控制能力包含了該第三外部裝置與該第四外部裝置是否具備流量控制能力，而該遠端端口壅塞狀態包含了來自該電子裝置之該第一端口與該第二端口的封包對於該另一電子裝置所造成的壅塞狀態。
第1圖為根據本發明一實施例之網路系統100的示意圖。如第1圖所示，網路系統包含了電子裝置110、120，其中電子裝置110、120係以一連接線130進行連接來進行資料傳輸與接收，而在本實施例中，電子裝置110、120支援全雙工乙太網路(Full-Duplex Ethernet)，且支援IEEE 802.3x規格。電子裝置110包含了一處理電路112、一收發電路114以及多個端口(在本實施例中係以端口116、118來進行說明)，其中收發電路114係用來透過連接線130與電子裝置120進行通訊，且端口116、118係分別用來連接置兩個外部裝置102、104。電子裝置120包含了一處理電路122、一收發電路124以及多個端口(在本實施例中係以端口126、128來進行說明)，其中收發電路124係用來透過連接線130與電子裝置110進行通訊，且端口126、128係分別用來連接置兩個外部裝置106、108。本實施例之電子裝置110、120可以是任何可以使用網路來進行資料傳輸與接收的電子裝置，例如交換器、路由器、或是任何可以連接網路線的電子裝置。舉例來說，電子裝置110、120可以分別是一個交換機晶片，其設置在一電路板上，亦即電子裝置110、120為一級聯交換機，而此時連接線130為電路板上的走線。於另一例子中，電子裝置110、120可以分別是一個交換機，亦即電子裝置110、120為一堆疊交換機，而此時連接線130為一乙太網路線。在本實施例中，電子裝置110、120為一個連線夥伴，其用來協助外部裝置102、104與外部裝置106、108進行通訊。
在網路系統100的操作中，外部裝置102、104係透過電子裝置110、120來與外部裝置106、108進行通訊。舉例來說，若是外部裝置102需要將封包傳送至外部裝置106，則電子裝置110中的處理電路112可以透過端口116接收來自外部裝置102的封包，並將所接收到的封包透過收發電路114、連接線130與收發電路124傳送至電子裝置120內的一封包緩衝器(未繪示)，之後處理電路122再將封包緩衝器內的封包透過端口126傳送至外部裝置106。類似地，若是外部裝置104需要將封包傳送至外部裝置108，則電子裝置110中的處理電路112可以透過端口118接收來自外部裝置104的封包，並將所接收到的封包透過收發電路114、連接線130與收發電路124傳送至電子裝置120內的封包緩衝器，之後處理電路122再將封包緩衝器內的封包透過端口128傳送至外部裝置108。
在先前技術中，若是外部裝置102所發送之封包的流量高於端口126的流量限制而使得電子裝置120內的封包緩衝器的資料量過高，則電子裝置120會發送一暫停訊框至電子裝置110，以使得電子裝置110透過本身的端口116、118發送暫停訊框至外部裝置102、104，以要求外部裝置102、104停止傳送封包至電子裝置110。因此，由於網路系統100會因為電子裝置120之單一端口的流量超出限制流量而造成電子裝置110的所有端口均無法接收到外部裝置的封包，故會嚴重影響到網路系統100的效率。為了解決此一問題，本實施例提出了一種網路系統100的流量控制技術，其可以讓電子裝置110、120彼此溝通目前的流量控制能力與端口的壅塞狀態，以解決先前技術中所述的問題。
具體來說，參考第2圖所示之一特定暫停訊框200的示意圖，其中特定暫停訊框200係符合IEEE 802.3x規格。如第2圖所示，特定暫停訊框200包含了多個欄位，且該多個欄位包含了6位元組的目的位址(destination address)、6位元組的來源位址(source address)、2位元組的訊框型式(type)、2位元組的操作碼(opcode)、42位元組的保留欄位以及4位元組的循環冗餘校驗碼(cyclic redundancy check code)，其中保留欄位包含了一本地端口流量控制能力以及一遠端端口壅塞狀態。需注意的是，由於本實施例的重點在於特定暫停訊框200中保留欄位所攜帶的資訊，而其餘欄位的內容與定義可以參考IEEE 802.3x規格所述，故以下實施例僅主要針對保留欄位所包的本地端口流量控制能力與遠端端口壅塞狀態來進行描述。
第2圖所示之特定暫停訊框200係用於電子裝置110、120之間溝通使用，舉例來說，電子裝置110可以傳送特定暫停訊框200至電子裝置120，而此時特定暫停訊框200之保留欄位所包含的本地端口流量控制能力即為連接於端口116、118之外部裝置102、104是否支援IEEE 802.3x規格中的暫停訊框。詳細來說，由於每一個端口的流量控制能力是由電子裝置110分別與外部裝置102、104透過協商所得到的，而若是端口116具備流量控制能力，則代表外部裝置102可以接收來自電子裝置110且支援IEEE 802.3x規格的暫停訊框，以暫停發送封包至電子裝置110；而若是端口118不具備流量控制能力，則代表外部裝置104不會因為接收到暫停訊框而停止發送封包至電子裝置110。換句話說，特定暫停訊框200可以讓電子裝置120知道且儲存電子裝置110之端口116、118是否具備流量控制能力。此外，當電子裝置110傳送特定暫停訊框200至電子裝置120時，特定暫停訊框200之保留欄位所包含的遠端端口壅塞狀態即為來自電子裝置120之端口126、128的封包對於電子裝置110所造成的壅塞狀態。詳細來說，由於電子裝置110內的封包暫存器會暫存來自電子裝置120之端口126、128的封包，而每一筆封包會帶有來源資訊(亦即，封包來自於端口126或是端口128)，因此，處理電路112可以根據來自端口126、128的封包資訊，例如封包數量/吞吐量，以產生對應於端口126、128的壅塞狀態，並將此壅塞狀態透過特定暫停訊框200傳送至電子裝置120。換句話說，特定暫停訊框200可以讓電子裝置120知道來自端口126、128的封包對於電子裝置110所造成的壅塞狀態。
同樣地，電子裝置120也可以傳送特定暫停訊框200至電子裝置110，以使得電子裝置110知道電子裝置120之端口126、128是否具備流量控制能力，且讓電子裝置110知道來自端口116、118的封包對於電子裝置120所造成的壅塞狀態。
關於特定暫停訊框200的傳送時間點，可以是週期性地傳送、及/或端口的流量控制能力改變時傳送、及/或遠端端口壅塞狀態改變時傳送。具體來說，參考第3圖所示之電子裝置110傳送特定暫停訊框200至電子裝置120的流程圖。如第3圖所示，在步驟300，流程開始，且電子裝置110與電子裝置120完成連線與初始化操作。在步驟302，電子裝置110判斷是否已到達需要傳送特定暫停訊框200的一週期時間，若是，流程進入步驟304；若否，流程回到步驟302。在步驟304，電子裝置110傳送包含本地端口流量控制能力以及遠端端口壅塞狀態之特定暫停訊框200至電子裝置120。
在另一實施例中，參考第4圖所示之電子裝置110傳送特定暫停訊框200至電子裝置120的流程圖。如第4圖所示，在步驟400，流程開始，且電子裝置110與電子裝置120完成連線與初始化操作。在步驟402，電子裝置110判斷端口116或端口118的流量控制能力是否改變，例如端口116所連接的外部裝置102由支援IEEE 802.3x規格之暫停訊框改變為不支援IEEE 802.3x規格之暫停訊框，若是，流程進入步驟404；若否，流程回到步驟402。在步驟404，電子裝置110傳送包含更新後之本地端口流量控制能力以及遠端端口壅塞狀態之特定暫停訊框200至電子裝置120。
在另一實施例中，參考第5圖所示之電子裝置110傳送特定暫停訊框200至電子裝置120的流程圖。如第5圖所示，在步驟500，流程開始，且電子裝置110與電子裝置120完成連線與初始化操作。在步驟502，電子裝置110判斷來自電子裝置120之端口126、128的封包對於電子裝置110所造成的壅塞狀態是否改變，例如來自電子裝置120之端口126的封包數量由低於一第一臨界值提升到高於一第二臨界值，若是，流程進入步驟504；若否，流程回到步驟502。在步驟504，電子裝置110傳送包含本地端口流量控制能力以及更新後之遠端端口壅塞狀態之特定暫停訊框200至電子裝置120。
需注意的是，以上第3~5圖的流程亦可適用於電子裝置120傳送特定暫停訊框200至電子裝置110，且第3~5圖的流程亦可結合來使用。
如上所述，透過使用特定暫停訊框200，電子裝置110、120可以互相了解對方的每一個端口是否有流量控制能力，且本身端口的流量造成對方的壅塞狀態，以供進行進一步的流量控制。
具體來說，假設外部裝置102透過電子裝置110、120傳送封包至外部裝置106，而當電子裝置120傳送特定暫停訊框200至電子裝置110，告知來自端口116的封包對電子裝置120造成了壅塞，則電子裝置110中的處理電路112可以對外部裝置102發送暫停訊框，以要求外部裝置102暫時停止發送封包。類似地，假設外部裝置106透過電子裝置120、110傳送封包至外部裝置102，而當電子裝置110傳送特定暫停訊框200至電子裝置120，告知來自端口126的封包對電子裝置110造成了壅塞，則電子裝置120中的處理電路122可以對外部裝置106發送暫停訊框，以要求外部裝置106暫時停止發送封包。
在另一例子中，參考第6圖所示之流量控制方法的流程圖。在步驟600，流程開始，且電子裝置110與電子裝置120完成連線與初始化操作。在步驟602，電子裝置110接收到來自電子裝置120的特定暫停訊框200，其中特定暫停訊框200包含了本地端口流量控制能力以及遠端端口壅塞狀態，而本地端口流量控制能力指出電子裝置120之端口126、128是否具備流量控制能力，而遠端端口壅塞狀態則指出來自端口116、118的封包對於電子裝置120所造成的壅塞狀態。在步驟604，處理電路112接收到特定暫停訊框200，並儲存特定暫停訊框200所提供的本地端口流量控制能力以及遠端端口壅塞狀態，或是根據目前所接收到的暫停訊框200來更新先前所儲存的本地端口流量控制能力以及遠端端口壅塞狀態。
在步驟606，電子裝置120透過端口126、128接收分別來自外部裝置106、108的封包，並將這些封包傳送至電子裝置110。在步驟608，電子裝置110判斷目前是否有壅塞現象，亦即內部的封包緩衝器所包含的封包數量是否過多或超過一臨界值，若否，流程進入步驟610；若是，流程進入步驟612。
在步驟610，處理電路112直接將來自電子裝置120的封包轉發至外部裝置102及/或外部裝置104。
在步驟612，處理電路112根據先前所儲存的本地端口流量控制能力來判斷電子裝置120之端口126、128是否具備流量控制能力，若否，流程進入步驟614；若是，流程進入步驟616。
需注意的是，步驟612的操作係針對電子裝置之每一個端口126、128分別來進行，舉例來說，若是電子裝置120之端口126不具備流量控制能力，則流程進入步驟614以對來自端口126及外部裝置106的封包進行處理；而若是電子裝置120之端口128具備流量控制能力，則流程進入步驟616以對來自端口128及外部裝置108的封包進行處理。
在步驟614，處理電路112丟棄來自端口126/128的封包。舉例來說，假設電子裝置120之端口126不具備流量控制能力，則處理電路112會將目前暫存於封包暫存器內來自外部裝置106的封包直接丟棄，而不會轉傳至外部裝置102、104。
在步驟616，處理電路112直接將來自電子裝置120的封包轉發至外部裝置102及/或外部裝置104。
需注意的是，以上第6圖的流程亦可適用於電子裝置120接收自電子裝置110接收到特定暫停訊框200，並對來自電子裝置110的封包進行流量控制的情形。由於本領域具有通常知識者在閱讀過以上實施例後應能了解其操作，故細節不再贅述。
如上所述，由於電子裝置110可以透過來自電子裝置120之特定暫停訊框200而知道電子裝置120之端口126、128是否具備流量控制能力、以及來自端口116、118的封包對於電子裝置120所造成的壅塞狀態，因此，電子裝置110內的處理電路112可以根據這些資訊對來自電子裝置120的每一筆封包進行最適當的處理，且也可以根據這些資訊來選擇性地發送暫停訊框至外部裝置102、104中的其一，故可以增進網路系統100的效率。
需注意的是，在以上的實施例中，特定暫停訊框200係包含了本地端口流量控制能力以及遠端端口壅塞狀態，但本發明並不以此為限。在其他的實施例中，特定暫停訊框200可以僅包含本地端口流量控制能力以及遠端端口壅塞狀態中的其一，而電子裝置110內的處理電路112可以根據電子裝置120所提供的本地端口流量控制能力對來自電子裝置120的每一筆封包進行最適當的處理，或是電子裝置110內的處理電路112可以根據電子裝置120所提供的遠端端口壅塞狀態來選擇性地發送暫停訊框至外部裝置102、104中的其一，如此一來也可以增進網路系統100的效率。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100:網路系統
102, 104, 106, 108:外部裝置
110:電子裝置
112:處理電路
114:收發電路
116, 118:端口
120:電子裝置
122:處理電路
124:收發電路
126, 128:端口
130:連接線
200:特定暫停訊框
300~304:步驟
400~404:步驟
500~504:步驟
600~616:步驟
第1圖為根據本發明一實施例之網路系統的示意圖。
第2圖為根據本發明一實施例之特定暫停訊框的示意圖。
第3圖為根據本發明一實施例之電子裝置傳送特定暫停訊框至另一電子裝置的流程圖。
第4圖為根據本發明另一實施例之電子裝置傳送特定暫停訊框至另一電子裝置的流程圖。
第5圖為根據本發明另一實施例之電子裝置傳送特定暫停訊框至另一電子裝置的流程圖。
第6圖為根據本發明一實施例之流量控制方法的流程圖。
200:特定暫停訊框
Claims (10)
- 一種電子裝置，包含有：一第一端口與一第二端口，其中該第一端口用以連接至一第一外部裝置，且該第二端口用以連接至一第二外部裝置；一處理電路；一收發電路，用以透過一連接線連接至另一電子裝置；其中該處理電路透過該收發電路傳送一特定暫停訊框至該另一電子裝置，該特定暫停訊框包含了一本地端口流量控制能力及/或一遠端端口壅塞狀態，該本地端口流量控制能力包含了該第一外部裝置與該第二外部裝置是否具備流量控制能力，而該遠端端口壅塞狀態包含了來自該另一電子裝置之多個端口的封包對於該電子裝置所造成的壅塞狀態。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該本地端口流量控制能力包含了該第一外部裝置與該第二外部裝置是否可以根據一暫停訊框來停止傳送封包至該電子裝置，而該遠端端口壅塞狀態包含了來自該另一電子裝置之該多個端口的封包是否對該電子裝置造成壅塞。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該處理電路係週期性地透過該收發電路傳送該特定暫停訊框至該另一電子裝置，或是當該本地端口流量控制能力改變時傳送該特定暫停訊框至該另一電子裝置，或是當該遠端端口壅塞狀態改變時傳送該特定暫停訊框至該另一電子裝置。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該電子裝置與該另一電子裝置組成一級聯交換機(cascade switch)或是一堆疊交換機(stacking switch)。
- 一種電子裝置，包含有：一第一端口與一第二端口，其中該第一端口用以連接至一第一外部裝置，且該第二端口用以連接至一第二外部裝置；一處理電路；一收發電路，用以透過一連接線連接至另一電子裝置，其中該另一電子裝置包含了一第三端口與一第四端口，該第三端口用以連接至一第三外部裝置，且該第四端口用以連接至一第四外部裝置；其中該處理電路透過該收發電路自該另一電子裝置接收一特定暫停訊框，該特定暫停訊框包含了一本地端口流量控制能力及/或一遠端端口壅塞狀態，該本地端口流量控制能力包含了該第三外部裝置與該第四外部裝置是否具備流量控制能力，而該遠端端口壅塞狀態包含了來自該電子裝置之該第一端口與該第二端口的封包對於該另一電子裝置所造成的壅塞狀態。
- 如申請專利範圍第5項所述之電子裝置，其中該本地端口流量控制能力包含了該第三外部裝置與該第四外部裝置是否可以根據一暫停訊框來停止傳送封包至該另一電子裝置，而該遠端端口壅塞狀態包含了來自該電子裝置之該第一端口與該第二端口的封包是否對該另一電子裝置造成壅塞。
- 如申請專利範圍第5項所述之電子裝置，其中該特定暫停訊框包含了該遠端端口壅塞狀態；該處理電路透過該第一端口自該第一外部裝置 接收一第一封包，該第一封包係準備透過該另一電子裝置傳送至該第三外部裝置；以及該處理電路根據該遠端端口壅塞狀態來判斷來自該電子裝置之該第一端口的封包是否對該另一電子裝置造成壅塞，而若是來自該電子裝置之該第一端口的封包對該另一電子裝置造成壅塞，則該處理電路透過該第一端口發送一暫停訊框至將第一外部裝置，以要求該第一外部裝置暫停發送封包。
- 如申請專利範圍第5項所述之電子裝置，其中該特定暫停訊框包含了該本地端口流量控制能力；該處理電路透過該另一電子裝置自該第三外部裝置接收一第二封包，該第二封包係準備傳送至該第一外部裝置；以及該處理電路先判斷該電子裝置是否有壅塞現象，若是該電子裝置有壅塞現象，該處理電路根據該本地端口流量控制能力來判斷該第三端口或是該第三外部裝置是否具備流量控制能力，若是該第三端口或是該第三外部裝置具備流量控制能力，該處理電路直接將該第二封包傳送至該第一外部裝置；以及若是該第三端口或是該第三外部裝置不具備流量控制能力，則該處理電路直接將該第二封包丟棄。
- 一種用於一電子裝置的流量控制方法，其中該電子裝置包含有一第一端口與一第二端口，其中該第一端口用以連接至一第一外部裝置，且該第二端口用以連接至一第二外部裝置，且該電子裝置透過一連接線連接至另一電子裝置，其中該另一電子裝置包含了一第三端口與一第四端口，該第三端口用以連接至一第三外部裝置，且該第四端口用以連接至一第四外部裝置；以及該流量控制方法包含有：自該另一電子裝置接收一特定暫停訊框，其中該特定暫停訊框包含了一本 地端口流量控制能力及/或一遠端端口壅塞狀態，該本地端口流量控制能力包含了該第三外部裝置與該第四外部裝置是否具備流量控制能力，而該遠端端口壅塞狀態包含了來自該電子裝置之該第一端口與該第二端口的封包對於該另一電子裝置所造成的壅塞狀態。
- 如申請專利範圍第9項所述之流量控制方法，其中該特定暫停訊框包含了該本地端口流量控制能力，且該流量控制方法另包含有：透過該另一電子裝置自該第三外部裝置接收一第二封包，其中該第二封包係準備傳送至該第一外部裝置；判斷該電子裝置是否有壅塞現象；若是該電子裝置有壅塞現象，根據該本地端口流量控制能力來判斷該第三端口或是該第三外部裝置是否具備流量控制能力；若是該第三端口或是該第三外部裝置具備流量控制能力，直接將該第二封包傳送至該第一外部裝置；以及若是該第三端口或是該第三外部裝置不具備流量控制能力，則直接將該第二封包丟棄。
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