在网络设备中调度数据包制造技术

用于发送具有数据包属性的数据包的网络设备，包括：‑用于在所述网络设备中对数据包进行排队的至少两个输入‑输出‑缓冲器；‑逗留时间计算器，用于计算在所述至少两个输入‑输出‑缓冲器中每个起始数据包的逗留相关时间；‑逗留相关时间适配器，用于基于分配到对应的输入‑输出‑缓冲器的适应函数，将所述逗留相关时间适配为在所述至少两个输入‑输出‑缓冲器中每个起始数据包的适配时间；‑调度器，用于根据适配时间来调度出站数据包。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在网络设备中调度数据包
本专利技术涉及网络设备中的数据包的调度。更具体地，本专利技术涉及针对优先级和/或延迟调度进行优化的调度机制。
技术介绍
目前，纯优先级调度通常与速率限制器(监管或整形)结合，以确保较低优先级业务的最小吞吐量。加权轮询也被应用以确保不同业务类别的特定最小速率，但这不能保证延迟的优先次序。这两个系统均不能用于由如传输控制协议TCP的终端系统拥塞控制所驱动的贪婪业务而不损失低延迟优势(当前TCP创建大队列)。另外，这些解决方案具有固定的带宽限制(在关于加权轮询的某些情况下，带宽限制与波动的当前链路容量有关)并且不根据拥塞级别来平衡类别权重(将容量平衡到每个类别中活动的流的数量)。替代地，共享或耦合的活动队列管理AQM可以被应用在两个队列上以平衡流速率，其通过发送正确的标记/丢弃信号来引导终端系统中的拥塞控制算法。可以通过丢弃或标记数据包对TCP进行拥塞控制，但是由于拥塞控制中的最小窗口(dc)tcp，每个流至少保留1或2个数据包正在传送(inflight)；如果所有数据包都被标记，则它们的窗口将不会降低到1个数据包以下，这意味着至少有一个或两个未确认的数据包总是通过tcp发送。如果比带宽时延积中更多的数据包正在传送(inflight)，则它们将在瓶颈链路的队列中结束。因此，如果有比带宽时延积更多的TCP流活动，那肯定是这种情况。如果使用纯优先级调度，则优先类别将在队列中持续具有数据包，并且较低优先级的流将会挨饿。本专利技术的目的是提供一种数据包调度系统，其允许没有挨饿流的公平的优先级排序和/或延迟。
技术实现思路
为此，本专利技术提供了一种用于发送具有数据包属性的数据包的网络设备，包括：-至少两个输入-输出-缓冲器，用于对网络设备中的数据包进行排队；-逗留时间(sojourntime)计算器，用于计算在至少两个输入-输出-缓冲器中每个起始数据包的逗留相关时间；-逗留相关时间适配器，用于基于分配给对应的输入-输出-缓冲器的适配函数，将所述逗留相关时间适配为针对在所述至少两个输入-输出-缓冲器中每个起始数据包的适配时间；-调度器，用于根据适配时间来调度出站数据包。本专利技术的网络设备适于取决于队列中第一个数据包的逗留相关时间来调度不同队列上的数据包。每个队列就可以将不同的适配函数应用到该逗留相关时间。具有最大适配值的队列可以被调度。因此，适配函数允许实现按优先级排序，同时基于适配的逗留相关时间的调度允许公平调度。实验室测试设置(使用真正的住宅网关RGW，阿尔卡特朗讯ISAM和阿尔卡特朗讯服务路由器)表明，使用根据现有技术的严格优先级调度器在具有8ms基本RTT的40Mbit链路(带宽时延积约为30个数据包)上只可以支持15个并行的低等待时间的流。如果更多的流正并行运行，则非优选的流将会挨饿(优先级队列始终是满的)。如果基本往返时间RTT进一步减少到例如4ms(通过禁用物理层上的某些机制)，则将只支持8个低优先级的流。使用本专利技术的机制，对最小基本RTT以及流的数量均没有限制。优选地，网络设备还包括分类器，用于基于数据包属性将接收到的数据包分类到至少两个输入-输出-缓冲器之一中。因此，可以通过将数据包输入到预定的缓冲器中对数据包进行按优先级排序。优选地，调度器适于将具有最高或最低适配时间的报头数据包作为下一个出站数据包来调度。这样的最高或最低适配时间的确定可以容易地在调度器中实现，使得调度器高效且快速地进行操作。此外，当网络设备中存在大量的输入-输出-缓冲器时，可以实现这样的最高或最低适配时间的确定。优选地，逗留时间计算器和逗留相关时间适配器被提供为，定期重新计算在至少两个输入-输出-缓冲器中每个起始数据包的逗留时间和适配时间。通过定期重新计算逗留时间和适配时间，调度器具有允许调度器正确调度出站数据包的最新信息。优选地，逗留时间是基于数据包驻留在网络设备中的时间。因此，优选地，分类器被提供为在对接收的数据包进行分类时将时间戳添加到接收的数据包，并且其中，逗留时间计算器被提供为从在计算时刻确定的另一时间戳中减去该时间戳。替代地，代替分类器，时间戳添加装置被提供以将时间戳添加到接收的数据包。在进入缓冲器时添加时间戳，以及从当前时间减去时间戳中的时间，是测量缓冲器中数据包逗留时间的简单方法。这种机制与数据包大小，队列长度，网络拥塞和其他影响无关。优选地，适配函数包括：适配时间Ta＝a×Ts+b，其中，Ts是逗留时间，并且其中，a和b是预先确定的第一和第二参数，它们是针对至少两个输入-输出-缓冲器中的每一个来定义的。对于至少一个输入-输出-缓冲器中的每一个缓冲器，第一和第二参数被预先确定。因此，优先级机制可以被预定义和设计。通过计算适配时间，调度器可以基于适配时间来调度出站数据包。在这种情况下，很明显可以替代地将任何函数、复杂的算术运算或使用表格的值映射用作适配函数。诸如幂、指数函数和对数函数可能是有用的。也可以在将数据包排入队列时进行适配。例如，通过将入队时间戳(＝Te)减少b可以实现函数Ta＝Ts+b，并且调度器只可以使用最低时间戳而不减去当前时间(为出队时间＝Td，并且Ts＝Td-Te)，因为当比较两个Ts时间时(并且当由于-Te反转结果时)两个Td都可以被消去。在双队列的情况下，如果结果为负(或零)，则调度器只需要减去两个时间戳并且调度来自第一队列的数据包，否则调度来自第二队列的数据包。这是本专利技术的另一个实施例。此外，用乘法也有可能进行优化。如果对于第一队列来说适配函数为Ta＝(Ts+b)/a，而对于第二队列Ta＝Ts，则在将第二队列排入队列时可以将以下运算应用到应用于时间戳：Te＝a.T+b(当前时间为T)。可以从2个数据包的时间戳的差中额外减去运行快(a-1)倍的第二时钟(或者时钟结果T可以乘以(a-1))，并且再次，如果结果为负(或零)，则来自第一队列的数据包将被调度。这两个例子都将减少所需的出队操作。在所有实施例中，逗留时间被直接或间接地计算并且适配函数被直接或间接地完成，使得所有这些实施例都被考虑为本专利技术的一部分。优选地，对于至少两个输入-输出-缓冲器中的至少一个，第一参数a偏离1和/或第二参数b偏离0。因此优先级的差异被内置，这允许基于经修正的逗留相关时间的优先级调度。本专利技术还涉及一种用于在网络设备中调度数据包以发送数据包的方法，其中，所述方法包括以下步骤：-计算在至少两个输入-输出-缓冲器中每个起始数据包的逗留相关时间；-基于分配给对应的输入-输出-缓冲器的适配函数，将所述逗留相关时间适配成在至少两个输入-输出-缓冲器中每个起始数据包的适配时间；-基于适配时间来调度出站数据包。该方法描述了如上所述的根据本专利技术的网络设备的使用。因此，关于网络设备的所描述的优点和效果同样适用于本专利技术的方法。优选地，调度步骤包括将具有最高或最低适配时间的报头数据包选择为下一个出站数据包。优选地，定期重复计算步骤和适配步骤中的至少一个，以保持至少适配时间是最新的。优选地，该方法还包括在对缓冲器中的数据包进行分类时将时间戳添加到每个接收的数据包。优选地，适配函数被计算，使得适配时间Ta＝a×Ts+b，其中Ts是逗留相关时间，并且其中，a和b是预先确定的第一和第二参数，它们是针对至少两个输入-输出-缓冲器中的每一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于发送具有数据包属性的数据包(5)的网络设备(1)，包括：‑至少两个输入‑输出‑缓冲器(3、4)，所述至少两个输入‑输出‑缓冲器(3、4)用于对网络设备中的数据包进行排队；‑逗留时间计算器(9)，所述逗留时间计算器(9)用于基于数据包在所述网络设备中驻留的时间，计算在所述至少两个输入‑输出‑缓冲器中每个起始数据包的逗留相关时间；‑逗留相关的时间适配器(10)，所述逗留相关的时间适配器(10)用于基于分配到对应的输入‑输出‑缓冲器的适配函数，将所述逗留相关时间适配为在所述至少两个输入‑输出‑缓冲器中每个起始数据包的适配时间；‑调度器(6)，所述调度器(6)用于基于所述适配时间来调度出站数据包，其中，所述调度器适于将具有最高或最低适配时间的起始数据包调度为下一个出站数据包。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.20 EP 15305405.11.一种用于发送具有数据包属性的数据包(5)的网络设备(1)，包括：-至少两个输入-输出-缓冲器(3、4)，所述至少两个输入-输出-缓冲器(3、4)用于对网络设备中的数据包进行排队；-逗留时间计算器(9)，所述逗留时间计算器(9)用于基于数据包在所述网络设备中驻留的时间，计算在所述至少两个输入-输出-缓冲器中每个起始数据包的逗留相关时间；-逗留相关的时间适配器(10)，所述逗留相关的时间适配器(10)用于基于分配到对应的输入-输出-缓冲器的适配函数，将所述逗留相关时间适配为在所述至少两个输入-输出-缓冲器中每个起始数据包的适配时间；-调度器(6)，所述调度器(6)用于基于所述适配时间来调度出站数据包，其中，所述调度器适于将具有最高或最低适配时间的起始数据包调度为下一个出站数据包。2.根据权利要求1所述的网络设备(1)，其中，所述网络设备还包括分类器(2)，所述分类器(2)用于基于所述数据包属性将接收的数据包分类到所述至少两个输入-输出缓冲器(3、4)之一中。3.根据前述权利要求中任一项所述的网络设备(1)，其中，所述逗留时间计算器(9)和所述逗留相关时间适配器(10)被提供为定期至少重新计算对于在所述至少两个输入-输出-缓冲器中每个起始数据包的适配时间。4.根据权利要求3所述的网络设备(1)，其中，所述网络设备还包括时间戳添加装置(8)，所述时间戳添加装置(8)用于在对所述接收的数据包进行分类时将时间戳添加到所述接收的数据包，并且其中，所述逗留时间计算器(9)被提供为从在计算时确定的另一个时间戳中减去所述时间戳。5.根据前述权利要求中任一项所述的网络...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·德舍佩尔，IJ·昌，
申请(专利权)人：阿尔卡特朗讯公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR